Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Таким образом становится очевидным, что главной задачей космонавтики является преодоление барьера удельного импульса тяги жидкостных реактивных двигателей (5-6 км/сек) для практического освоения космического пространства. Для решения всех этих проблем необходимы новые, радикальные изобретения, новые источники энергии, новые двигательные системы.

Поэтому очевидна назревшая необходимость использования неограниченной ядерной энергии для осуществления заветной мечты человечества о освоении бесконечных ресурсов Космоса. Для обеспечения безопасности при взлете и посадке наиболее целесообразно использование энергии управляемого термоядерного синтеза при отсутствии радиоактивных отходов. С этой целью автором спроектирован многоразовый космолет " Сокол " с термоядерным реактивным двигателем (ТЯРД), который позволяет развивать значительные скорости в необходимых пределах: 1000 км/сек - 150 000 км/сек и более в свободном космическом пространстве.

Освоение ресурсов Солнечной системы с помощью ТЯРД навсегда решит проблему защиты от загрязнения окружающей среды, безграничного жизненного пространства, изобильного энергообеспечения, сырья и их практического использования. За счет значительного увеличения удельного импульса тяги (более 2000км/сек) расход топлива значительно уменьшится, а это приведет к увеличению массы полезной нагрузки и значительному снижению стоимости выведения на орбиту единицы массы полезного груза.

ТЯРД решает главную проблему значительного сокращения времени межпланетных перелетов многоразовых космолетов и увеличивает их грузоподъемность. Затраты на разработку и создание экспериментального многоразового космолета с ТЯРД составят 5 млрд.долл.с последующим снижением затрат до 2млрд.долл.при серийном производстве. Для сравнения стоимость МТКК " Спейс Шаттл " свыше 2млрд.долл.Ожидаемая сверхприбыль за счет использования изобилия дешевой энергии управляемого термоядерного синтеза на реакторе " Прометей " значительно перекрывает все расходы и обеспечивает энергетическую независимость Украины (и других государств использующих эту эффективную технологию), заменяя энергоресурсы нефти и газа. Это перспективный путь развития мировой энергетики, который обеспечивает изобилие дешевой энергии. За счет многоразового использования вывод на орбиту 1кг полезной нагрузки обойдется примерно 1 долл.с последующим снижением в процессе эксплуатации.

Благодаря использованию мощного многоразового космолета специальной конструкции с ТЯРД возможно будет осуществлять регулярные пилотируемые полеты на Луну и транспортировку грузов по трассе Земля-Луна- Земля. Эти полеты будут подобны современным трансконтинентальным авиационным перелетам из Европы в США и станут экономически выгодными благодаря дешевизне таких перелетов. Луна станет межпланетной промышленной базой и экспериментальным полигоном ученых.

Транспортировка комет и астероидов из пояса между орбитами Марса и Юпитера с помощью ТЯРД позволит создавать из их вещества межпланетные базы и космические автономные системы производства (АСП) на основе роботов и компьютеров. Неизбежный вынос АСП в Космос с помощью ТЯРД диктуется необходимостью сохранить Землю от гибельного загрязнения промышленными отходами как уникальный космический заповедник, а также выгодой использования космических технологий в производстве. Космолеты с ТЯРД позволят осуществлять регулярные полеты людей на Марс вначале за несколько месяцев и создание на нем постоянных поселений вместе с АСП.

Используя безграничную энергию ТЯРД человечество сможет развить широкую астроинженерную деятельность, что дает возможность осуществить изменение климата Марса искусственным путем и преобразовать его в подобие Земли. Это позволит восстановить атмосферу и гидросферу, а также возродить жизнь на Марсе и заселить его земными растениями и животными, чтобы в дальнейшем превратить Марс в новое жилище для всего человечества. Изменение химического состава атмосферы Венеры (преобразование углекислого газа в кислород) с помощью микроорганизмов и растений позволит создать планету по природным условиям похожую на Землю и где смогут жить люди в будущем.

Создание гигантских космических поселений в околосолнечном пространстве сделает человечество практически бессмертным и безгранично могущественным при изобилии энергии Солнца и продуктов питания (которые будут выращиваться в больших оранжереях или синтезироваться на биохимических фабриках в Космосе).Таким образом в будущем люди будут жить на Марсе и Венере как на Земле, постепенно заселяя всю Солнечную систему - спутники Юпитера, Сатурна и других больших планет, а также астероиды. Спутники и кольца планет-гигантов станут легко доступны для освоения и использования. Очевидно, что Юпитер, Сатурн и другие большие планеты будут использоваться как топливные базы космолетов и источники сырья за счет химического состава их обширных атмосфер. Планеты Солнечной системы и их спутники станут надежным плацдармом человечества перед прыжком к звездам и расселением сперва по нашей Галактике, а в будущем и по всей Метагалактике.

Для этого на околоземной орбите можно будет собирать большие межзвездные звездолеты, которые с помощью ТЯРД смогут развивать релятивистскую скорость, сравнимую со скоростью света в вакууме. Гигантские богатства космических миров станут достоянием всего человечества. Таким образом ключ к Вселенной заключается в использовании энергии звезд.

Для примера приведу ряд расчетов межзвездных перелетов исходя из постоянного ускорения ракеты 20м/сек2 и Специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна. Будущие космонавты смогут путешествовать не только в пространстве, но и во времени согласно СТО. Рассмотрим космический полет к ближайшей нашему Солнцу тройной системе звезд альфа Центавра (Толиман), находящейся на расстоянии 4,3 световых лет. Причем половину пути ракета ускоряется, а другую половину замедляется. К моменту достижения главной желтой звезды альфа Центавра А для космонавтов в ракете пройдет время 2,26 лет, а на Земле 5,16 лет. Эта звезда по своим параметрам (светимость, масса, размер) очень похожа на Солнце, а ее яркий оранжевый спутник альфа Центавра В имеет меньшую светимость - 0,28, тогда как третий спутник - звезда Проксима (Ближайшая) Центавра является холодным красным карликом. Согласно расчетам американского астронома С. Доула вероятно, что возле главных звезд альфы Центавра А и В существуют землеподобные планеты, на которых возможна жизнь и обитание разумных существ. А после обратного возвращения на Землю у космонавтов пройдет 4,52 года, но они убедятся в том, что на самой Земле прошло уже 10,32 года. Полет к центру нашей Галактики в созвездии Стрельца на расстоянии 10 кпк (1пк =3,263 св.лет) займет у космонавтов время 5,61 года, а на Земле пройдет 32 630 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 11,22 года, тогда как для Земли пройдет 65 260 лет.

Полет к спутникам нашей Галактики: Большому Магелланову Облаку в созвездии Тукана на расстоянии 52 кпк займет у космонавтов время 6,2 года, а на Земле пройдет время 170 000 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 12,4 года, тогда как для Земли пройдет 340 000 лет.

Полет к Малому Магелланову Облаку в созвездии Золотой Рыбки на расстоянии 71 кпк займет у космонавтов время 6,4года,а на Земле пройдет время 232 000 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 12,8 года, тогда как для Земли пройдет 464 000 лет.

Полет к знаменитой галактике-туманности Андромеды, находящейся на расстоянии 690 кпк займет по времени космонавтов 7,5 лет, а на Земле пройдет 2,26 миллионов лет. Вернувшись на Землю, космонавты по своим часам отметят 15 лет полета, а на Земле пройдет 4,52 миллионов лет с момента старта.

Соотношение двух факторов - длительность жизни и способности переносить ускорение у человека таково, что он в принципе мог бы совершить путешествие до любых, даже самых отдаленных из наблюдаемых галактик Вселенной! Так для достижения далеких скоплений галактик, расположенных на расстоянии 1000 Мпк, потребуется только 11,1 лет времени космонавтов, тогда как на Земле пройдет 3,263 миллиарда лет. Использование гидроамортизаторов и анабиоза позволит значительно увеличить ускорение, для достижения скорости света, следовательно сократит для космонавтов время межзвездных перелетов. Космические Колумбы и Магелланы на звездолетах покорят Вселенную и встретятся с братьями по разуму. Они найдут годные для обитания потомков новые прекрасные миры, когда наше Солнце исчерпает запасы ядерного топлива и неизбежно начнет угасать, а Солнечная система превратится в гибнущую пустыню.Таким образом решение проблемы межзвездных полетов обеспечивает бессмертие и бесконечное развитие человеческой цивилизации.

10. В космический полёт под солнечным парусом

Несмотря на быстрое развитие космической техники и появление все новых типов космических аппаратов, повсеместно возникают задачи, выходящие за рамки возможностей имеющихся средств. Особенно это касается таких специфических областей науки, как исследование солнечно-планетных связей, космическая астрометрия и другие. Исследование космической плазмы возможно, например, только при достаточной собственной «чистоте» КА, которая не обеспечивается на многопрофильных космических объектах. В космической астрометрии главный фактор, определяющий точность измерений,-- детерминированность собственного углового движения КА. Она достигается только при минимизации механических возмущений аппарата. В подобных случаях нужны малые и дешевые аппараты для решения задачи «одного эксперимента». Важные предпосылки создания таких космических аппаратов -- общий рост уровня техники, доступность современных конструкционных материалов, накопление опыта конструирования приборов, функционирующих в открытом космосе, развитие микроэлектроники и техники связи.

Ученые Института космических исследований АН СССР разрабатывают проект «Регата», предусматривающий создание Малой космической лаборатории, для ориентации и стабилизации которой в пространстве будет использоваться сила светового давления.

Пример КА «одного эксперимента» -- разрабатываемая в ИКИ АН СССР Малая космическая лаборатория (МКЛ). В ней для ориентации и стабилизации положения в пространстве КА используется сила давления солнечного света. Это позволило упростить служебные системы, уменьшить их массу по отношению к полезной нагрузке, повысить надежность и снизить стоимость. Полезная нагрузка МКЛ может достигать 50 % ее массы.

10.1 С истема стабилизации

Система пассивной ориентации, использующая силы светового давления, в значительной степени определяет облик КА и сферу его возможных применений. Взаимодействие со световым потоком осуществляет солнечный парус, включающий две части -- неподвижную (стабилизатор) и подвижную (рули).

Кроме паруса, в состав системы ориентации входит жидкостный демпфер нутационных колебаний. Продольная ось МКЛ ориентируется на Солнце. Остальные две оси могут оставаться неподвижными в орбитальной гелиоцентрической системе координат (постоянная солнечно-звездная ориентация) или медленно (до нескольких оборотов в сутки) вращаться вокруг направления на Солнце (постоянная солнечная ориентация). Оба режима в одинаковой степени благоприятны для поддержания постоянного теплового режима на борту и для работы системы электропитания. Со хранение солнечной ориентации обеспечивается одним стабилизатором (без помощи рулей). Изменяя геометрию паруса (при отклонении рулей), можно закручивать МКЛ с необходимой угловой скоростью. Рули используются также на участке начального успокоения, когда требуется погасить угловые скорости, полученные аппаратом при отделении от разгонного блока (РБ). Заметим, что изучение динамики космического аппарата, стабилизируемого давлением солнечного света, представляет собой самостоятельный научный интерес.

Специфика ориентации и стабилизации МКЛ позволяет использовать этот КА наиболее эффективно в областях космического пространства, где гравитационные воздействия на ориентацию МКЛ со стороны Земли и других небесных тел существенно ниже влияния давления солнечного света. В околоземном космическом пространстве такие условия надежно выполняются на расстояниях от Земли больше пяти ее радиусов.

Некоторые из планируемых на МКЛ экспериментов требуют быстрого вращения датчиков. Поэтому отдельные модификации МКЛ содержат массивную вращающуюся платформу с установленной на ней научной и служебной аппаратурой. Ось вращения платформы направлена на Солнце и совпадает с продольной осью космического аппарата. Масса полезной нагрузки на платформе составляет 35--45 кг. Скорость вращения до 15 об/мин. Действующий на КА со стороны платформы гироскопический момент компенсируется маховиком, вращающимся навстречу платформе.

10.2 « Регата-плазма »

На первом этапе использования МКЛ (1994--1997 гг.) наиболее важным будет проект «Регата-Плазма» (РП), Цель проекта -- исследование солнечно-планетных связей (солнечной активности, механизмов передачи солнечных влияний через межпланетную среду и реакций околопланетного пространства на солнечные возмущения).

Солнечная активность уже давно изучается наземными средствами, а в последние двадцать лет и с помощью космической аппаратуры, позволяющей исследовать ультрафиолетовую и рентгеновскую части спектра, непосредственно регистрировать корпускулярное излучение. Однако до сих пор неясен механизм цикличности активности Солнца, механизм солнечных вспышек и ускорения в них частиц до весьма больших энергий, не отработаны способы прогнозирования солнечных вспышек, только начинается экспериментальное изучение внутреннего строения Солнца. Немало задач предстоит решить экспериментаторам и в исследовании солнечной короны. Несмотря на крупные успехи в изучении солнечного ветра, его пространственная структура и ряд характеристик известны явно недостаточно.

Особый интерес представляют плазмофизические эксперименты для обеспечения программы исследования Марса. Необходимо, во-первых, накопить материал и создать задел для решения научных вопросов марсианской программы. Во-вторых, нужно обеспечить радиационную безопасность полетов к Марсу для будущих космонавтов.

(рис. 2) Общий вид МКЛ в проекте «Регата-Плазма» (РП). Основная особенность этого типа МКЛ -- наличие вращающейся платформы (1) и паруса (2) из отражающего «зеркального» материала. Продольная ось МКЛ направлена на Солнце солнечной панелью (3), являющейся основным источником питания. Вращающаяся платформа (15 об/мин) имеет свои солнечные панели (4). Научная и служебная аппаратура располагается на термостатированной раме (5), на которой укреплено жидкостное демпфирующее устройство (6), гасящее поперечные колебания МКЛ. Для компенсации ошибок наведения, а также для программных разворотов и вращения вокруг продольной оси МКЛ используются управляемые солнечные паруса (7), имеющие двухстороннее покрытие: «зеркальное» и «черное» (поглощающее).

Марс и Земля находятся очень близко друг от друга. Ясно, что закономерности, которые управляют солнечно-земными связями, определяют и связи Марса с Солнцем. Поэтому многие вопросы, связанные с обеспечением марсианской программы, могут быть решены в ходе экспериментов на околоземных орбитах. Нужно только, чтобы космические аппараты большую часть времени проводили вне магнитосферы Земли.

Концепция проекта «Регата-Плазма» предусматривает создание в 1994--1997 гг. экспериментальной спутниковой сети. Она будет включать 4--5 МКЛ, выстроенных вдоль линии «Земля-Солнце» (передняя точка либрации, экваториальная орбита, близкий хвост (20 R), средний хвост (60--70 R), задняя точка либрации). Эта сеть представит собой вытянутую цепочку спутников, которая обеспечит многозондовое исследование магнитосферы совместно с искусственными спутниками Земли Европейского космического агентства «КЛАСТЕР» и «СОХО», а также, возможно, и со спутниками НАСА «ПОЛЯРНЫЙ» и «ВИНД» и японским ИСЗ «ГЕОТАЙЛ». Коррекции измерений, которые будут получены на этих космических аппаратах, а также их совместный анализ, использующий одновременно наземные данные и данные низковысотных спутников, позволят существенно продвинуться в понимании природы солнечно-земных связей, физики магнитосферы и в решении физических проблем, с которыми исследователи встречаются в астрофизике, физике плазмы, термоядерных исследованиях.

10.3 « Регата-астро »

В тот же период (1994-- 1997 гг.) МКЛ предполагается использовать для реализации первого этапа проекта «Регата-Астро» (РА). Цель этого проекта -- проведение астрометрических и радиометрических космических исследований звезд и других небесных тел.

Решение астрометрических задач с космических платформ имеет ряд существенных преимуществ:

Исключается влияние земной атмосферы, вызывающей рефракцию, дисперсию и поглощение света;

Исключается влияние гравитационного поля Земли, вызывающего деформации как в конструкции КА, так и оптическом инструменте;

Появляется возможность получить все данные в единой системе координат;

Отпадает необходимость учета параметров вращения Земли, неточное знание которых ухудшает с течением времени точность опорной системы координат;

Наблюдения с КА можно вести практически непрерывно в течение многих суток, месяцев и даже лет.

Благодаря этому существенно повысится точность создаваемых звездных каталогов. Проведение прецизионных астрометрических измерений с КА позволит создать координатную основу для изучения развития кинематики и динамики Солнечной системы. Совокупность полученных данных о собственных движениях, параллаксах, радиометрических характеристиках разных типов звезд расширит наши знания в области звездной астрономии и астрофизики (уточнение шкалы расстояний во Вселенной, определение светимости и массы звезд, исследование структуры, динамики, возраста и эволюции Галактики). Проведение астрометрических измерений с точностью до тысячных долей угловой секунды (что недостижимо для наземных инструментов!) даст возможность изучить и некоторые релятивистские эффекты (в частности, релятивистское смещение перигелиев Венеры и Марса).

Прикладное значение данных космической астрометрии и радиометрии состоит, в первую очередь, в существенном повышении точности астроориентации и астронавигации космических аппаратов, а также в обеспечении прецизионного определения координат искусственных и естественных небесных объектов. В частности, при полетах к Марсу повышение точности наведения позволит эффективно использовать аэродинамическое торможение КА и увеличить вес полезной нагрузки за счет сокращения запаса горючего.

Идея использования МКЛ для размещения астрометрических инструментов базируется на следующих основных положениях:

Движение МКЛ относительно центра масс обеспечивает полный обзор звездного неба и оптимальные условия для определения годичных параллаксов и собственных движений звезд. Важно, что постоянная ориентация КА по отношению к Солнцу гарантирует постоянство теплового режима на борту и, следовательно, отсутствие тепловых деформаций измерительных инструментов.

Конструктивная схема МКЛ предусматривает модификации базовой конструкции. Благодаря выбору орбит и режима работы бортовых систем угловое движение МКЛ приобретает высокую детерминированность. Это, в свою очередь, открывает возможность использовать статистическую обработку больших массивов измерений, объединяющих далеко отстоящие по времени наблюдения одних и тех же звезд.

(рис.3) Общий вид МКЛ в проекте «Регата-Астро» В этом проекте для МКЛ необходимо обеспечить минимальные возмущающие факторы. Для этого выбираются орбиты, удаленные на несколько млн км от Земли, и вводятся некоторые конструктивные изменения. Основные паруса (1) делаются из поглощающих «черных» материалов, а в управляемых парусах (2) -- материал с двухсторонним покрытием («черным» и «зеркальным»).

На рисунке показаны: солнечная панель (3), блок телевизионных звездных камер (4), приборная рама (5), демпфирующее устройство (6). Медленное вращение МКЛ (1 об/сут) вокруг продольной оси (в направлении на Солнце) и использование четырех звездных камер (4) (установленных в плоскости, перпендикулярной направлению на Солнце) позволит получить карты звездного неба за полгода орбитального полета

При выполнении астрометрических измерений нужно точно знать положение инструмента в момент измерения или определить его в процессе обработки измерений. Традиционно в астрометрии используется первый подход. Высокая степень детерминированности углового движения МКЛ позволяет использовать второй подход, в котором положения звезд, параметры инструмента и ориентация КА определяются совместно, в едином процессе статистической обработки измерений.

Выбор орбиты МКЛ в проекте «Регата-Астро», в первую очередь, подчинен требованию минимизации возмущений в угловом движении. Учитываются, конечно, и условия организации связи с Землей. Поэтому требуется, чтобы во время своего активного существования (5 лет) КА не сближался с Землей до расстояний, меньших 1 млн км, и удалялся бы от нее более чем на 10 млн км. Выведение на рабочую орбиту с промежуточной должно осуществляться однократным включением разгонного блока, а дальнейший полет должен происходить без орбитальных коррекций. Этим и другим условиям удовлетворяют квазиспутниковые орбиты (КСО) в системе «Солнце-Земля». Они намного ближе к Земле, чем к Солнцу, но располагаются далеко за границами сферы действия Земли (движение по ним определяется в основном притяжением не к Земле, а к Солнцу). КСО в проекте «Регата-Астро» имеет малую полуось 5 млн км и наклонение к плоскости эклиптики 10°. Удаление КА от Земли меняется в пределах 2-- 10 млн км.

Основные характеристики астрометрической МКЛ, ее орбита и ориентация позволяют эффективно использовать этот тип КА для решения ряда других задач, в частности, для картографирования небесной сферы в тепловом ИК и миллиметровом диапазонах электромагнитных волн. Картографирование небесной сферы в тепловой ИК-области целесообразно провести в трех спектральных зонах (2--7, 10--12 и 15--20 мкм) с пространственным разрешением 6" с охватом звезд до 15-ой звездной величины. Составление радиояркостных карт небесной сферы может быть осуществлено на основе измерений в областях трех длин волн (1,0--1,5--3,0 мм) с пространственным разрешением не хуже 0,5."

Картографирование небесной сферы в тепловом ИК и миллиметровом диапазонах позволит обнаружить и исследовать не регистрируемые в видимой ближней ИК-области источники излучения, изучить процессы звездообразования, а также решать другие задачи астрофизики, звездной астрономии, космологии.

Для решения указанных астрофизических задач необходимы две МКЛ -- одна с радиометрической и вторая с ИК аппаратурой. Они могут функционировать на одинаковых орбитах и иметь тождественные режимы ориентации, принятые для МКЛ проекта «Регата-Астро».

10.4 П олеты к астероидам и кометам

На последующих этапах реализации проекта «Регата» (после 1997 г.) предполагается не только продолжить плазмофизические и астрометрические космические исследования, но также использовать МКЛ в качестве платформы для осуществления сближения и облета малых тел Солнечной системы и проведения их астрофизического исследования.

Для сопровождения малых тел (астероидов, ядер комет) и, тем более, посадки на них потребуется снабдить МКЛ реактивным двигателем, способным создавать импульс большой тяги. Собственно говоря, сблизить МКЛ с малым телом можно в принципе и с помощью солнечного паруса, но тогда практически исключается возможность оперативной коррекции орбиты. Поэтому осуществлять тесные сближения придется с помощью корректирующих реактивных двигателей.

Траекторию КА можно выбрать так, чтобы обеспечить в одном пуске облет нескольких малых тел. Для КА с парусным движителем их число, как правило, равно двум (старт -- облет первого астероида -- гравитационный маневр в поле Земли -- облет второго астероида). Продолжительность полета по таким траекториям составляет один-два года.

Интересно направить к малому телу космический аппарат, ранее выведенный на орбиту у границы сферы действия Земли, например, на гало-орбиту. Такая возможность впервые была продемонстрирована аппаратом ISEE-3, который с гало-орбиты был после нескольких гравитационных маневров в поле Луны переведен на траекторию полета к комете Джакобини-Циннера. Планируется в конце 1990-х годов осуществить подобные экспедиции к той же комете или к комете Хонда-Мркос-Пайдушаковой. Полет к последней из названных комет особенно привлекателен, потому что точка встречи располагается на расстоянии всего 0,18 а. е. от Земли, а на гало-орбитах в это время по программе реализации проекта РП должны находиться две МКЛ («Регата-В» и «Регата-C»). Можно будет запустить и специальную МКЛ для полета к комете. Заметим, что практически совместимы требования к участку выведения МКЛ на орбиту перехвата кометы и на орбиты МКЛ «Регата-В» и «Регата-С».

Литература

1.http://cloudland.ru

2. http://krugosvet.ru

3. http:// sunsystem.nm.ru

4. http:// kiam1.rssi.ru

5. http://evpagrad.org

6. http:// astrolab.ru

7. http://epizodsspace.testpilot.ru

Подобные документы

Общая характеристика планет Солнечной системы. Солнце-центр Солнечной системы. Внутренняя или земная группа (расположенные ближе к Солнцу)-Меркурий, Венера, Земля, Марс. Внешняя группа (планеты-гиганты)-Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Плутон.

контрольная работа , добавлен 24.10.2007


Гипотезы о происхождении солнечной системы. Современная теория происхождения солнечной системы. Солнце – центральное тело нашей планетной системы. Планеты-гиганты. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

реферат , добавлен 21.03.2004


Вот уже два века проблема происхождения Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий.

доклад , добавлен 16.10.2002


Жидкие озера на Титане. Самый крупный спутник Нептуна. Пересечение плоскости колец Сатурна Кассини. Пылевой хвост кометы МакНота в двух полушариях. Атмосфера на двух планетах не солнечной системы. Астрономическая характеристика планет солнечной системы.

презентация , добавлен 28.06.2010


История создания и развития Солнечной Системы. Звезды и их возраст. Характеристика и строение Солнца, планет нашей системы. Астероидное кольцо и планеты Гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Ледяной шар, вращающийся вокруг Солнца – Плутон и его спутник.

реферат , добавлен 30.01.2011


Общие сведения об астероидах: понятие, изучение, гипотезы. Астероидный пояс в Солнечной системе между Марсом и Юпитером. Обломки гипотетической планеты Фаэтон или "зародыши" планеты, не сумевшей сформироваться. Крупнейшие астероиды Солнечной системы.

реферат , добавлен 20.08.2017


Строение Солнечной системы. Солнце. Солнечный спектр. Положение Солнца в нашей Галактике. Внутреннее строение Солнца. Термоядерные реакции на Солнце. Фотосфера Солнца. Хромосфера Солнца. Солнечная корона. Солнечные пятна.

реферат , добавлен 10.09.2007


Общие сведения о Солнечной системе как планетарной системе, имеющей центральную звезду и естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё. Характеристика планет земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс и планет: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

презентация , добавлен 21.04.2011


Планеты Солнечной системы, известные с древних времен и открытые недавно: Меркурий, Венера, Земля, Марс, планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Происхождение их названий, расстояния от Солнца, размеры и массы, периоды обращения вокруг Солнца.

реферат , добавлен 11.10.2009


Состав Солнечной системы: Солнце, окруженное девятью планетами (одна из которых Земля), спутники планет, множество малых планет (или астероидов), метеоритов и комет, чьи появления непредсказуемы. Вращение вокруг Солнца планет, их спутников и астероидов.

Главный процесс, совершающийся в ноосфере, - неуклонное, все ускоряющееся накопление информации. Именно информация уже сегодня осознается человечеством как самое большое богатство, ему принадлежащее, как основной, непрерывно наращиваемый его капитал. Количество информации характеризует степень разнообразия данного объекта, уровень его организации. Разумно воздействуя на окружающую его природу, человек создает вторую, искусственную «природу», отличающуюся большей упорядоченностью, а стало быть, и большим количеством информации, чем естественная среда. Накопление такой производственной информации в ноосфере есть результат производственной деятельности человека, результат взаимодействия природы и общества.
Но общество способно накапливать информацию не только в средствах и продуктах труда, но и в системе научного знания. Познавая мир, человек обогащает себя и ноосферу научной информацией. Значит, источником накопления информации в ноосфере служит преобразовательная и познавательная активность человека. «Основной процесс накопления информации в ноосфере, - говорит А.Д. Урсул, - связан с ассимиляцией разнообразия за счет внешней, окружающей общество природы, в результате чего объем и масса ноосферы могут возрастать неограниченно».
Расширение ноосферы в космос в настоящее время выражается и в получении научной информации о космосе с помощью космонавтов и автоматов. Нет, однако, сомнений, что со временем возникнет и космическое производство, т. е. практическое освоение небесных тел, переделка ближнего, а может быть, и дальнего космоса по воле человека. Тогда из космоса будет поступать и производственная информация, первые зачатки которой в принципе уже существуют (например, разведка лунных недр, изучение лунного грунта). Ближний космос со временем станет местом обитания и трудовой деятельности человека. Ноосфера охватит сначала ближайшие к Земле небесные тела, а затем, быть может, и всю Солнечную систему. Как это произойдет? Каковы ближние и дальние перспективы освоения космоса?
Уже сегодня около Земли обращаются тысячи спутников. На околоземных орбитах начали действовать долговременные орбитальные станции со сменным персоналом. В будущем некоторые из них, вероятно, возьмут на себя функции заправочных станций для межпланетных пилотируемых ракет. Станет возможной и сборка космических кораблей на околоземных орбитах из блоков, предварительно доставленных в район «строительства». Семейство спутников разных типов и назначений обеспечит человечество постоянной научной информацией о событиях в космосе и на Земле.
Уже три небесных тела (Луна, Венера и Марс) временно обзавелись на наших глазах своими искусственными спутниками. Создание таких спутников, по-видимому, неизбежный этап в освоении планет (наряду с предварительной посылкой зондов в окрестности изучаемого небесного тела и на его поверхность). Есть все основания думать, что эта последовательность сохранится и в будущем, так что к концу века, возможно, за большинством планет станут следить зоркие глаза их искусственных спутников.
Луноходы и марсоходы (и вообще планетоходы) наряду с автоматическими неподвижными станциями, мягко севшими на поверхность изучаемых небесных тел, станут третьей очередью автоматов (после «пролетных» зондов с жесткой посадкой), изучающих соседние миры. Несомненно, что их совершенствование приведет к появлению таких космических автоматов, которые смогут выполнить почти любую задачу в космосе, в частности, взлет с планет и возвращение на Землю (как, например, было на Луне). На таком пути нет принципиально неразрешимых трудностей, но есть огромные технические проблемы, главная из которых, пожалуй, заключается в создании компактных, легких и в то же время эффективных тяговых систем.
Преимущества космических автоматов очевидны. Они не столь чувствительны к суровой космической среде, как человек, и их использование не грозит человеческими жертвами. Межпланетные автоматические станции гораздо легче пилотируемых космических кораблей, а это дает экономические выгоды при запуске. Хотя есть и другие преимущества автоматов перед человеком, все же освоение Солнечной системы осуществится, разумеется, не только автоматами, но и людьми. И здесь можно найти немало аналогий из земного опыта.
Разведка Антарктиды началась с плаваний около ее берегов. За ними последовали кратковременные высадки на берег и экспедиции внутрь материка вплоть до Южного полюса. Наконец, на наших глазах в Антарктиде обосновались постоянные научные станции (со сменным персоналом). Возможно, что со временем начнется планомерное заселение Антарктиды, сопровождающееся изменением ее природы в сторону, благоприятную для человека.
Луна намного суровее Антарктиды. Но хотя ее отделяют от Земли более трети миллиона километров, она начала осваиваться гораздо более быстрыми темпами, чем самый южный земной материк. Сначала (с 1959 г.) космические зонды пролетали вблизи Луны. Затем вокруг Луны появились первые искусственные спутники. За ними последовали жесткие прилунения. Наконец, космические автоматы мягко опустились на лунную поверхность, предварив этой разведкой соседнего мира первые лунные экспедиции. Что будет дальше, предусмотреть нетрудно. После серии новых экспедиций луноходов и космонавтов, которые соберут достаточно обстоятельную информацию о соседнем мире, на Луне, вероятно, возникнут сначала временные, затем постоянные научные станции. Следующий же шаг в освоении Луны выразится, вероятно, в ее постепенном заселении, в создании на ее поверхности постоянных энергетических установок, в развитии лунной индустрии, в широком использовании местных ресурсов вещества и энергии.
Есть два пути приспособления человека к враждебным ему условиям космической среды. В кабинах космических кораблей системы жизнеобеспечения создают миниатюрный «филиал Земли», земной комфорт. В микромасштабе ту же функцию выполняют скафандры. На первых стадиях освоения Луны и других небесных тел эта методика и впредь останется единственно возможной. Но, «закрепившись на Луне, построив первые лунные жилища, по характеру системы жизнеобеспечения напоминающие кабины космических кораблей, человечество, возможно, приступит к реорганизации самой Луны, к искусственному созданию на ней в глобальном масштабе обстановки, пригодной для обитания. Иначе говоря, не пассивное приспособление к внешней враждебной космической среде, а ее изменение в сторону, благоприятную человеку, активная переделка внешней среды в «земноподобном» духе - вот второй путь, обеспечивающий возможность расселения человечества в космосе.
Конечно, второй путь труднее первого. В некоторых случаях он неосуществим или, выразимся осторожнее, кажется неосуществимым в рамках известной нам техники. Например, создание вокруг Луны постоянной атмосферы за счет газов, полученных искусственно из лунных пород, представляется проектом нереальным, фантастическим, главным образом из-за слабости лунной гравитации. Тяжесть на лунной поверхности в 6 раз меньше земной и искусственная лунная атмосфера должна быстро улетучиться. Но тот же проект для Марса принципиально вполне осуществим и можно думать, что когда-нибудь усилия человечества превратят Марс во вторую маленькую Землю.
Из всех планет Солнечной системы Марс, вероятно, первым подвергнется «колонизации». Как ни суров его луноподобный облик, неожиданно для астрономов раскрытый средствами космонавтики, все же по совокупности признаков Марс наиболее близок к Земле. Пилотируемые полеты к Марсу и высадка первой экспедиции на Марсе проектируются до 2000 г. Однако уже сейчас Марс обзавелся искусственными спутниками и на его поверхность мягко опустились советские автоматические станции. Это случилось всего несколько лет спустя после достижения аналогичного этапа в изучении Луны, несмотря на то, что даже при наибольшем сближении с Землей Марс почти в 150 раз дальше Луны, - факт многозначительный, снова иллюстрирующий необычайно бурный прогресс космонавтики.
Если бы мы располагали двигателем, который на протяжении всего полета к Марсу давал бы космическому кораблю ускорение 9,8 м/с2, то до Марса можно было бы добраться всего за неделю. Сейчас не видно даже подхода к техническому решению такой задачи, но можно ли утверждать, что в будущем средства межпланетных сообщений останутся такими же, как и сегодня? Впрочем, если речь идет о Марсе, то и при современном уровне техники его освоение вполне возможно. Вероятно, заселению Марса будут предшествовать те же стадии, что и заселению Луны. Но этот далекий мир мы знаем гораздо хуже соседнего небесного тела и нас на Марсе наверняка ждут неожиданности. По этой причине (а также из-за удаленности Марса) его разведка, вероятно, растянется на большие сроки, чем разведка Луны.
Последние данные о Венере не располагают нас ни к ее посещению, ни тем более к ее заселению. Давление 10 МПа при температуре 500 °C - вот что характерно для поверхности Венеры. Прибавьте к этому постоянную плотную пелену облаков, создающую на поверхности планеты даже в полдень полумрак, ветры в удушающей атмосфере из углекислого газа, вероятно, полное отсутствие воды и, наконец, возможно, мощнейшие вулканические извержения - такова обстановка на Венере, по сравнению с которой фантастические картины ада иллюстрируют бедность человеческого воображения. Конечно, исследования Венеры будут продолжаться, в частности зондирование ее поверхности. Но об экспедиции на Венеру, по крайней мере в обозримом будущем, не может быть и речи.
Крайние планеты Солнечной системы - Меркурий и Плутон - наглядно демонстрируют собой крайность в физической обстановке на планетах. На дневной стороне Меркурия температура в полдень может подниматься до 510 °C. Температура на плохо изученном Плутоне, по-видимому, всегда близка к абсолютному нулю. Обе планеты значительно уступают в размерах Земле. Для наблюдателя, находящегося на Меркурии, Солнце выглядит по диаметру в 2,5 раза больше, чем с Земли. На небе Плутона Солнце - лишь ярчайшая звезда, правда, в 50 раз сильнее освещающая Плутон, чем Луна Землю в полнолуние. Обе планеты, несомненно, подвергнутся изучению с помощью автоматов в сравнительно недалеком будущем. Они окажутся удобными объектами для функционирования на их поверхности долговременных автоматических научных станций. Что же касается экспедиций на Меркурий и Плутон, если они и состоятся, то скорее всего лишь в отдаленном будущем: слишком непривычна и враждебна для земных существ обстановка на этих планетах и вряд ли когда-нибудь они будут заселены человеком.
Еще более непригодны для этой цели (а лучше сказать, совсем непригодны) планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В основном они состоят из водорода (в свободном состоянии и в соединениях с азотом и углеродом). Возможно, что у них вовсе нет твердых поверхностей в земном понимании этого слова, т. е. они целиком газообразны, хотя в недрах планет-гигантов плотности газов могут быть очень большими. Эти тела по своей физической природе занимают промежуточное положение между звездами и планетами земного типа. До звезд они несколько «недотянули» по массе и потому в их недрах недостаточно жарко для возникновения протон-протонного цикла. От планет земного типа их отличает обилие легких элементов при крайне малой доле тяжелых. Атмосферы их, состоящие из водорода, метана и аммиака, обладают огромной толщиной, а большая масса планет-гигантов обусловливает колоссальное давление в глубине их атмосфер.
Зондирование планет-гигантов пролетными космическими автоматами уже началось (полеты аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11»). При некотором благоприятном расположении планет-гигантов возможно послать зонд, который в сравнительно короткий срок (около девяти лет) сможет облететь все планеты-гиганты, тогда как обычный полет к одному Нептуну занял бы около 30 лет. Секрет этого проекта, получившего наименование «межпланетного бильярда», заключается в том, что зонд разгоняется в окрестностях планет-гигантов их гравитационным полем. Каждая из планет выступает в роли ускорителя, что существенно уменьшает сроки полета. По такой методике американские автоматические станции уже обследовали Сатурн и Уран. Вполне, конечно, реально и отправление автоматических зондов в атмосферы этих планет, и создание вокруг них (как вокруг Венеры, Меркурия и Плутона) искусственных спутников. Вместо физически невозможного заселения планет-гигантов человечество, может быть, использует эти тела как практически неисчерпаемые резервы топлива для будущих термоядерных реакторов.
Главные из естественных спутников планет-гигантов по размерам сравнимы с Меркурием и даже с Марсом. Некоторые из них окружены атмосферой, состоящей из метана и углекислого газа. Они более сходны с Землей, чем их планеты, и не исключено, что освоение этих тел пойдет по тому же пути, что и освоение Луны и Марса. Организация научных станций и топливо-заправочных баз на спутниках Юпитера и Сатурна, быть может, станет необходимым при освоении окраин Солнечной системы. В принципе все спутники планет доступны не только автоматам, но и космонавтам.
Малые планеты (астероиды) и кометы, вероятно, не будут обойдены человечеством. На крупнейшие астероиды и спутники планет возможна посадка и людей, и автоматов. Меньшие же тела могут представлять интерес как источники топлива для космических ракет (ядра комет состоят из замерзших льдов воды, метана и аммиака) или как ресурсы полезных ископаемых (астероиды). Вполне возможно, что будущее поставит перед человечеством и такие задачи, о которых мы не имеем ни малейшего представления.
Освоение Солнечной системы - это не только полеты на планеты и их спутники, а также заселение некоторых из них людьми и автоматами. Предстоит также переделка нашей планеты Земли по вкусу и требованиям человечества. Не все нравится нам в нашей «космической колыбели». Пока человечество находилось в «младенческом» состоянии, с этим приходилось мириться. Но сейчас человечество настолько «повзрослело», что не только вышло из своей «колыбели», но и почувствовало в себе силы заняться коренной переделкой собственной планеты.
Нет недостатка в проектах искусственного изменения климата. Например, предлагается перегородить плотиной Берингов пролив и перекачивать атомными насосами теплую воду Тихого океана в Ледовитый океан. Есть немало проектов изменения направления Гольфстрима, в частности использование его для отепления североамериканского побережья. Есть проекты «оживления» Сахары и других пустынных районов Земли. Все эти проекты объединяет один недостаток - в них слабо учитываются последствия реализации каждого проекта, между тем как они могут оказаться катастрофическими (например, поворот Гольфстрима к побережью Северной Америки вызовет оледенение Европы). Теми же пороками страдают и проекты обширных водохранилищ, новых каналов и вообще всяких крупных искусственных изменений в физической природе Земли, в том числе искусственного уменьшения облачности или обильного дождевания.
Нет сомнений, что человек переделает Землю по-своему, но этой переделке должно предшествовать тщательное научно обоснованное прогнозирование последствий вмешательства человека в установившееся равновесие природных явлений. Не умея пока что переделать собственную планету, человечество тем не менее обсуждает радикальные проекты переделки всей Солнечной системы. Нашу самоуверенность можно, пожалуй, оправдать тем, что реализация этих проектов - дело далекого будущего, дело неимоверно трудное, к которому надо готовиться загодя.
В астрономии по традиции принято называть планеты небесными землями. Условность этого термина ныне очевидна: даже в нашей Солнечной системе, строго говоря, ни одна планета не похожа на Землю. Переделка Солнечной системы, очевидно, в качестве главной цели будет преследовать исправление этого «недостатка природы». Говоря яснее, человечество, вероятно, построит вокруг Солнца искусственные, годные для жизни сооружения, максимально использующие запасы вещества планет и животворящую энергию Солнца. Истоки этой идеи мы находим у К.Э. Циолковского в его проекте создания искусственных планет земного типа или гораздо меньших «космических оранжерей». С точки зрения (чисто количественной) запаса вещества в одних планетах-гигантах вполне хватило бы на изготовление нескольких сотен «искусственных земель» или нескольких сотен тысяч «космических оранжерей». В принципе можно было бы перевести все их на более близкие к Солнцу орбиты. Беда в том, что качественно планеты-гиганты для этой цели неподходящи: нельзя же строить «искусственные земли» из водорода или других газов (если, конечно, не предварить это строительство термоядерным синтезом тяжелых элементов).
Некоторые авторы (И.Б. Бестужев-Лада и независимо от него Ф. Дайсон) предложили окружить Солнце исполинской искусственной сферой, на внутренней стороне которой разместить весьма многочисленное к тому времени человечество. Такая сфера полностью улавливала бы излучение Солнца и эта энергия стала бы одной из основных энергетических баз бывших землян («бывших» потому, что на постройку такой сферы придется, быть может, израсходовать вещество всех планет, в том числе и Земли). Несколько лет назад было показано, что сфера Дайсона динамически неустойчива, а значит, и непригодна для обитания.
В некоторых проектах предлагается, не покидая нашу «колыбель» и «не стирая ее в порошок», наращивать Землю извне за счет вещества других планет. Очевидно, при таком наращивании все новых и новых этажей прогрессивно будет возрастать сила тяжести, что сильно затруднит не только строительство «новой Земли», по и обитание на ней чрезмерно «отяжелевших» людей. В проектах профессора Г.И. Покровского взамен сферы Дайсона предлагаются устойчивые твердые динамические конструкции, которые, быть может, будут созданы вокруг Солнца из вещества планет. Во всех этих проектах, кажущихся совершенно фантастическими, безусловно, верна основная идея: освоение Солнечной системы человечеством завершится лишь тогда, когда оно полностью и наиболее удобным для себя образом использует вещество и энергию этой системы. Тогда ноосфера займет, вероятно, все околосолнечное пространство.
Для современного этапа космонавтики характерно создание поколений орбитальных станций постепенно усложняющихся конструкций. Таковы советские станции «Салют» и «Мир». Американский ученый О’Нейл разработал проекты весьма крупных обитаемых космических конструкций цилиндрического типа. Предполагается, что в таких орбитальных станциях, где должна быть создана землеподобная обстановка, смогут обитать десятки тысяч землян. Разумеется, утопичным выглядит намерение О’Нейла постепенно переселить в его «цилиндры» большую часть населения Земли, но что подобные сверхкрупные орбитальные станции появятся на околоземных орбитах, в этом вряд ли может быть сомнение. Характерно, что на таких станциях из-за их вращения будет создаваться искусственная тяжесть. Период легкомысленного увлечения невесомостью давно прошел. Стало очевидным, что невесомость - серьезное препятствие к широкому освоению Солнечной системы. При длительной невесомости количество эритроцитов в крови уменьшается, соли кальция выходят из организма, что постепенно разрушает скелет, так что борьба с невесомостью только начинается.
Для переделки Солнечной системы нужны колоссальные затраты энергии. Сегодня ясно, что эту энергию дадут внеземные орбитальные солнечные энергоустановки. За пределами атмосферы они будут постоянно освещаться Солнцем и плохая погода не будет им мешать. Возможно, что солнечную энергию будет целесообразно сначала перевести в электромагнитную энергию (микроволновое излучение), которое затем с помощью рефлектора передавать на Землю. Инженерные проекты орбитальных солнечных энергостанций показывают, что уже завтра возможно создание на орбитах таких станций, которые по своей мощности не будут уступать крупнейшим земным гидроэлектростанциям. Об этом убедительно и увлекательно рассказывает Я. Голованов в книге «Архитектура невесомости», которую автор горячо рекомендует читателю.
Таким образом, уже сегодня человечество располагает средствами, необходимыми для освоения Солнечной системы. Известно, что это освоение - часть знаменитого плана К.Э. Циолковского по освоению космоса в целом. Насколько реальны планы К.Э. Циолковского в философском отношении, рассказано в книге известного советского философа академика А.Д. Урсула. На наших глазах по логике развития космонавтики возникает индустрия в космосе. Одна из ближайших ее задач - использование богатств планетных недр.

С околоземных орбит легко различимы следы деятельности человека, как полезной, так и вредной, засоряющей, уничтожающей биосферу. Достаточно напомнить, что сегодня каждую минуту на нужды промышленности уничтожается 50 га леса! Все это заметно с околоземных космических кораблей. Видны на снимках и места хранения отходов - хвостохранилища горно-обогатительных комбинатов. Хорошо различимы, конечно, и города, особенно крупные, и даже археологические объекты типа мегалитических руин Стоунхенджа. Словом, тот факт, что Земля обитаема, с околоземных орбит в буквальном смысле очевиден. Гораздо труднее различить следы человечества с Луны. Для этого невооруженный глаз недостаточен и требуется телескоп средних размеров. Еще труднее доказать обитаемость Земли с других планет Солнечной системы.

Лучше всего Земля видна с Венеры. Наша планета сияет оттуда как светило - 6,6 звездной величины, что в 6 раз ярче Венеры на земном небе. На черном фоне ночного звездного неба наша планета выглядит ослепительно яркой, великолепной голубой звездой. Вряд ли стоит говорить, что для изучения деталей ее поверхности потребовался бы крупный телескоп, да и с его помощью доказать реальность землян было бы нелегко. С Меркурия Земля выглядит менее яркой и не такой эффектной. Тем более это относится к Марсу, на небе которого Земля временами появляется в качестве вечерней или утренней звезды, по блеску в 5 раз уступающей Венере на небе Земли. Если бы существовали марсиане, вероятно, реальность землян для них была бы предметом многолетних дискуссий. На небе Юпитера отыскать Землю было бы нелегко - она там отходит от Солнца очень недалеко и рассмотреть в телескоп эту слабенькую звездочку 8-й звездной величины можно лишь иногда в сумерках, и то с большим трудом. Невооруженному глазу Земля с Юпитера попросту недоступна. Тем более неразличима Земля с более удаленных планет (Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона). Даже самые современные средства исследования вряд ли были бы способны обнаружить Землю в лучах Солнца.

Никто, конечно, такие задачи и не ставит. В Солнечной системе мы, повторяем, одиноки и братьев по разуму следует искать лишь в звездном мире, т. е. в недоступной воображению удаленности от Земли. Нам, погруженным в кипучую земную жизнь, обманчиво представляется, что наши земные дела имеют чуть ли не космическое значение. Астрономия приучает нас к скромности. Но вместе с тем и к тому бесспорному факту, что наша удивительная обитаемая планета есть, по-видимому, большая редкость во Вселенной.

В последнем дореволюционном издании «Популярной астрономии» (1913 г.) К. Фламмарион о Венере писал следующее: «Единственное научное заключение, какое мы могли бы вывести из астрономических наблюдений, будет то, что этот мир отличается немного от нашего. Его растительность, животный мир и человечество должны несколько отличаться от тех же представителей органической жизни на Земле».

Радиус Венеры составляет 0,95 радиуса Земли, а масса - 0,82 земной массы. С 1761 г. благодаря М.В. Ломоносову стало известно, что Венера «окружена знатной воздушной атмосферой, таковою, если не большей, какова отливается вокруг нашего шара земного». Все эти факты надолго утвердили в астрономии представление о Венере, как двойнике Земли, где обстановка лишь несколько отличается от земной.

Исследования во второй половине XX века не оставили камня на камне от этих наивных иллюзий. Особенно помогли космические аппараты, в первую очередь советские «Венера», подробно изучающие соседнюю планету с 1961 г. Оказалось, что на Венере все необычно, начиная с ее вращения и смены суток. Ось вращения Венеры почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты, а вращается планета не так, как Земля, а в обратном направлении, с востока на запад, завершая полный оборот за 243 земных суток. Этот промежуток времени меньше венерианского года (225 земных суток), что приводит к тому, что каждый раз, оказываясь между Землей и Солнцем, Венера повернута к нам одним и тем же полушарием. Когда-то это обстоятельство породило впечатление, что Венера вообще не вращается вокруг своей оси.

В отличие от Земли, основу венерианской атмосферы составляет углекислый газ (97 %). Есть там азот (2 %), совсем немного кислорода (0,01 %) и водяных паров (0,05 %). Эта удушающая атмосфера действительно «знатна» и очень плотна. У поверхности Венеры она в 70 раз плотнее воздуха у поверхности Земли. Давление там достигает 9,5 МПа, а температура близка к 480 °C.

Эти числа поражают наше воображение и нам трудно наглядно представить себе, ощутить условия венерианского «ада». Понятно, почему там так жарко и сухо - Венера на 43 млн. км ближе к Солнцу, чем Земля, а ее атмосфера из углекислого газа легко пропускает видимые солнечные лучи, но прочно задерживает тепло, исходящее от поверхности планеты. Иначе говоря, экзотическая атмосфера Венеры играет роль пухового одеяла и создает мощный парниковый эффект. Стоит добавить, что на высоте 50–70 км Венеру окутывает слой тумана из капелек серной кислоты.

Хотя небо Венеры постоянно покрыто облаками, освещенность на ее поверхности соответствует тому, что у нас наблюдается в заурядный облачный день. Но окраска неба необычна: так как плотная атмосфера Венеры поглощает все коротковолновое излучение, облачное венерианское небо не серое или голубоватое, а ярко-оранжевое. Добавьте к этому мощные грозовые разряды, которые совсем не редкость на Венере, сильные ветры (до 140 м/с), бегущие облака из капелек серной кислоты и хлористых соединений над головой, и тогда Вы представите, что увидел бы космонавт, высадившийся на поверхность Венеры.

Под его ногами скорее всего была бы твердая почва - океанов на Венере нет, но зато, по-видимому, есть немало действующих вулканов. Облик поверхности равнинных районов Венеры легко представить себе по тем фотографиям, которые передали на Землю автоматические станции «Венера» и другие. На них видны каменные плиты, покрытые осыпью бурого песчаника. Химический анализ показал, что грунт Венеры напоминает земные базальты. Радиолокация позволила сквозь облачный покров Венеры детально изучить ее рельеф. Оказалось, что поверхность планеты значительно сглажена по сравнению с поверхностью Земли. Однако на Венере есть горные хребты, кольцевые горы, кратеры, вулканы, а также равнины, низменности и разломы. Горные районы занимают примерно 8 % поверхности Венеры, причем высота гор не превышает 8 км. Большая часть поверхности Венеры - холмистые равнины и обширные низменности. Среди кольцевых гор как вулканы, так и кратеры метеоритного происхождения. Размеры больших кратеров заключены в пределах от 30 до 60 км при глубине несколько сотен метров. Обнаружен исполинский вулканический кратер диаметром 2600 км, правда, очень неглубокий (до 700 м). В районе экватора Венеры найден громадный разлом длиной 1500 км и шириной 150 км при глубине около 2 км. Эта деталь рельефа несомненно свидетельствует о мощных тектонических процессах в недрах Венеры.

Судя по наиболее достоверным моделям, внутренняя структура Венеры аналогична земной (рис. 13).

Рис. 13. Модели внутреннего строения планет (относительная масса оболочек, %).

а - Земля; б - Венера; в - Марс; г - Меркурий; д - Луна; 1 - литосфера; мантия; 2 - верхняя; 3 - средняя; 4 - нижняя; 5 - астеносфера; 6 - ядро.

Имеется жидкое железное ядро радиусом 2900 км. Оно создает слабое магнитное поле, в 3000 раз уступающее по напряженности геомагнитному полю. Эта малая напряженность вполне объяснима - вспомните, как медленно вращается Венера вокруг своей оси. Между литосферой Венеры толщиной около 100 км и ядром простирается мантия, которую условно делят на нижнюю и верхнюю. Судя по всему, их состав мало отличается от состава соответствующих геосфер. Сходны и тепловые потоки из недр Венеры и Земли к их поверхностям. Чем же тогда вызвано резкое различие обстановки на поверхностях этих планет? Из-за близости к Солнцу на Венере, по-видимому, всегда было слишком жарко для зарождения жизни. Поэтому там никогда не было растений, которые для своего питания «выкачивают» углекислый газ из атмосферы и насыщают ее кислородом. Именно это случилось на Земле и не могло произойти на Венере. Вместо полной жизни получился гипертрофированный вариант дантова ада. При большом внутреннем сходстве Земли и Венеры их внешние различия никак не позволяют считать эти планеты двойниками.

Когда в 1965 г. американская станция «Маринер-4» с близкого расстояния впервые получила снимки Марса, эти фотографии вызвали сенсацию. Астрономы готовы были увидеть что угодно, но только не лунный ландшафт. Один известный пулковский астроном даже звонил в редакции газет, чтобы проверить, не спутали ли газетчики Луну с Марсом. Увы, типичный лунный ландшафт принадлежал знаменитой Красной планете. Именно на Марс возлагали особые надежды те, кто хотел найти жизнь в космосе. Но эти чаяния не оправдались - Марс оказался безжизненным.

По современным данным, эта планета, вдвое по диаметру уступающая Земле, в 10 раз легче земного шара. Тем не менее ее масса все же достаточна для удержания атмосферы и это было известно уже давно. Сутки на Марсе почти равны земным (24 ч 37 мин) и наклон его оси к плоскости орбиты почти такой же, как у Земли (около 25°). Отсюда следует, что на Марсе есть смена времен года, хотя его продолжительность близка к 687 земным суткам. Это сходство заставляло предполагать, что и в остальном Марс подобен Земле и ряд выдающихся астрономов (Дж. Скиапарелли, П. Ловелл, Г.А. Тихов и др.) рисовали соблазнительные картины живого мира, зашедшего в своем развитии дальше Земли. Идеи о населенности Марса и его знаменитых каналах оказались весьма популярными и споры о марсианах растянулись почти на век.

Однако, суровая действительность внесла свои коррективы. Вместо земноподобной атмосферы оказалось, что Марс окружен удушливой разреженной газовой оболочкой, на 95 % состоящей из углекислого газа. В качестве незначительных примесей в ней присутствуют азот (2,5 %), аргон (не более 2 %), кислород (0,3 %) и водяные пары (0,1 %). Даже у поверхности Марса атмосферное давление в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли, и в низинах оно доходит всего до 10 -5 МПа.

В отличие от Венеры, разреженная марсианская атмосфера не способна удержать дневное тепло, накопленное планетой, и потому на Марсе очень холодно. Максимальная температура на экваторе Марса в полдень близка к 25 °C, но уже к вечеру наступают сильнейшие морозы и температура падает до - 90 °C (а в полярных районах до -125 °C). Средняя годовая температура Марса близка к - 60 °C. Резкие температурные контрасты порождают сильные ветры и пылевые бури, при которых густые облака песка и пыли поднимаются до высот 20 км.

Красноватый блеск Марса вызван тем, что большая часть его поверхности покрыта красно-оранжевыми пустынями, грунт которых изобилует оксидами железа. Кроме железа (14 %), в марсианском грунте найдены кремний (20 %), кальций и магний (до 5 %), сера (до 3 %) и другие элементы. Белые полярные шапки Марса образованы смесью обычного водного инея и твердой углекислоты, знакомой всем по «сухому льду» для мороженого. На Марсе жидкой воды нет и быть не может из-за низкого атмосферного давления. Поэтому полярные шапки Марса не тают, а испаряются, минуя жидкую фазу. Подобный процесс называется сублимацией, или возгонкой. Совершенно так же в земной обстановке испаряются кристаллики йода.

Рельеф Марса носит многочисленные следы мощной водной эрозии. Сухие русла многочисленных рек, овраги и оползни - обычная картина многих районов поверхности Марса. Когда-то там шумели бурные реки и потоки. Не исключено, что весь Марс был покрыт мелким океаном глубиной от 10 до 160 м. Все это происходило сравнительно недавно (миллионы лет назад), так как следы водной эрозии сохранились очень хорошо. Ныне большие запасы воды на Марсе сохраняются в виде грунтовых вод и в слоях вечной мерзлоты, распространенной там повсеместно. Какие катаклизмы привели к резкому изменению облика Марса, пока не знаем.

На Марсе активна тектоническая и вулканическая деятельность. Есть много кратеров как вулканического, так и метеоритного происхождения. Горы на Марсе очень высоки и немало из них уходят своими вершинами в стратосферу. Известен, например, гигантский разлом марсианской коры длиной около 4000 км, шириной 120 км и глубиной 6 км. Поражает наше воображение и исполинская вулканическая гора Олимп высотой 24 км с диаметром основания 600 км. Для будущих марсианских альпинистов работа предстоит нелегкая!

У Марса есть магнитное поле примерно в 500 раз слабее, чем у Земли. Под действием солнечного ветра оно деформировано, как и у нашей планеты. Никаких следов жизни на Марсе пока обнаружить не удалось.

Теоретические модели внутреннего строения Марса рисуют нам сферически расслоенную планету, в миниатюре напоминающую Землю (см. рис. 13). Небольшое ядро радиусом 800-1400 км (оно составляет около 6 % общей массы Марса) окружено толстым слоем мантии (снаружи прикрытой литосферой) толщиной несколько сотен километров. Неопределенность в размерах оболочек вызвана недостаточной изученностью Марса. Если магнитное поле Марса целиком индуцировано магнитным полем солнечного ветра, то ядро Марса полностью затвердело. В противном случае можно говорить о жидком или полужидком ядре.

Важнее другое - как и остальные планеты земного типа, Марс по своему внутреннему строению напоминает орех с его твердой корой, четко сформировавшимся ядром и промежуточной, более мягкой оболочкой. Это означает, что расслоение планетных недр, дифференциация веществ в ходе эволюции для всех планет земного типа проходили в сходных условиях.

Из всех известных планет ближе других к Солнцу Меркурий, наиболее удален от Солнца Плутон. Обе планеты сегодня являются граничными в нашей планетной системе. Если даже в будущем эта граница расширится, вряд ли за орбитами Меркурия и Плутона удастся открыть какие-нибудь крупные тела. Из известных же основных планет Меркурий и Плутон - самые маленькие. Меркурий имеет в диаметре 4880 км (0,4 диаметра Земли), а по массе он составляет всего 0,06 массы земного шара. Плутон и того меньше - его диаметр 2500 км, а масса чуть больше 0,002 массы Земли.

Фотографии Меркурия, полученные с космических станций, поразительно похожи на лунные. Неспециалист даже не различит, где снята Луна, а где - Меркурий. Множество кратеров усеивают поверхность Меркурия. Наряду с мелкими кратерами диаметром десятки метров, есть и такие, поперечники которых измеряются сотнями километров, горные хребты в некоторых местах достигают высоты 4 км. На поверхности Меркурия заметны следы активной вулканической и тектонической деятельности. Таковы, например, застывшие лавовые потоки и эскарпы - обрывы высотой 2–3 км, тянущиеся на сотни километров.

В отличие от Луны на Меркурии есть только одно обширное «море». Эту круглую впадину поперечником около 1300 км, назвали Морем Зноя. Название очень удачное - ни на одной из планет не жарко так, как на Меркурии. Обращаясь вокруг Солнца за 88 сут, Меркурий совершает полный оборот вокруг своей оси за 58 земных дней. Из-за особенностей этих движений солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток, что составляет два меркурианских года! Иначе говоря, от восхода Солнца до его захода на Меркурии проходит год, т. е. 88 земных суток. За столь продолжительное время освещенные Солнцем местности нагреваются до 450 °C, что не мешает ночью тем же районам переносить жестокий мороз (от -90 до -180 °C). Атмосфера вокруг Меркурия практически отсутствует и потому ничто не смягчает температурные контрасты. Будущие у космонавты не должны смущаться, встретив где-нибудь на Меркурии, скажем в Море Зноя, озеро из расплавленного олова, зато встреча с ледником здесь исключена.

У Меркурия обнаружено слабое магнитное поле, примерно в 100 раз по напряженности уступающее земному. Есть у Меркурия и магнитосфера, сильно сжатая солнечным ветром со стороны Солнца. Меркурий лишен спутников и это несколько затрудняет изучение его внутреннего строения. Тем не менее есть основания считать, что Меркурий обладает сравнительно крупным и плотным ядром, радиус которого близок к 1900 км (см. рис. 13). Внешняя силикатная оболочка Меркурия очень толстая (около 550 км), так что на атмосферу остается прослойка толщиной около 70 км. Однако в целом Меркурий похож на остальные планеты земного типа - он также пережил в своей истории четкое расслоение недр на концентрические сферические оболочки.

Плутон не принадлежит к группе планет земного типа. Во-первых, он находится в другом районе Солнечной системы, на ее окраине. Во-вторых, о нем мы пока знаем очень мало. Вокруг Плутона обнаружена метановая атмосфера и не исключено, что его поверхность покрыта метановым льдом. Холод там трудно вообразимый (-220 °C). Сутки на Плутоне продолжаются чуть более 6,3 земных суток, а год - почти 248 земных лет. Средняя плотность Плутона близка к 1,7 г/см 3 , что сближает Плутон с планетами-гигантами и их спутниками. Этот темный мир, где Солнце светит лишь как очень яркая звезда, ничем не похож на нашу Землю. О его внутреннем строении ничего не известно. Не исключено, что когда-то Плутон был спутником Нептуна и тогда естественно искать сходство между ним и другими спутниками планет.

Из всех небесных тел Луна не только ближе других к Земле, но она и изучена лучше всех остальных космических объектов. На Луне побывали люди, там работали разные приборы, в том числе и сейсмографы. Сведения о Луне настолько обильны, что ей посвящено много книг. Однако правильно оценить место Луны в Солнечной системе можно лишь, сравнив ее с другими спутниками планет. Сегодня вместе с Луной их насчитывается 45, но вполне вероятно, что это немалое число в будущем возрастет. Во всяком случае, уже сейчас о других лунах пишут отдельные книги - так много мы узнали о них в последние годы. Подробности читатель узнает из этих книг, наша задача - указать сходство и различия в обширном семействе лун и связать эти различия с внутренним строением спутников планет .

Как уже отмечалось, Луна очень похожа на Меркурий, хотя и уступает ему в размерах и массе. Радиус Луны составляет 1738 км, масса в 81 раз меньше массы земного шара. Тем не менее по отношению к Земле Луна - очень крупный спутник и потому систему Земля - Луна нередко называют двойной планетой.

Луна лишена атмосферы, что обусловливает резкие температурные контрасты на ее поверхности. Днем эта поверхность нагревается до 130 °C, а ночью температура падает до - 170 °C. Почти столь же резки перепады температур на солнце и в тени. Лунная поверхность усеяна многочисленными кратерами, высокими горными цепями и темными низинами, по старой традиции именуемыми морями. В отличие от Меркурия, морей на Луне много и они обширны. Есть даже там Океан Бурь. Наиболее крупные из лунных кратеров имеют сотни километров в диаметре, самые высокие вершины возносятся вверх до 8 км. Известны многочисленные трещины и крупные сбросы. На Луне сохранилось немало следов прошлой бурной вулканической деятельности. Иногда газы извергаются из лунных недр и сегодня. Одни из лунных кратеров имеют метеоритное происхождение, другие вулканическое. Но в целом Луна - мертвый мир, где любые изменения - большая редкость.

Анализ поверхностных пород Луны показал, что они похожи на земные породы типа базальтов. Правда, в них наблюдается избыток некоторых тяжелых металлов, например хрома и титана. Любопытны лунные масконы - области лунной коры с повышенной плотностью. Они характерны местными гравитационными аномалиями. Лунная кора по толщине не превышает 50–60 км. Ниже, до глубины 1000 км расположена мантия, а в центре Луны находится силикатное, почти твердое ядро диаметром около 1500 км (см. рис. 13). Оно нагрето до температуры чуть выше 1000 °C, а потому из недр Луны наружу просачивается тепло, так что на глубине 40 км температура лунной коры достигает 300 °с.

У Луны отсутствует магнитное поле и, следовательно, магнитосфера. Однако по размерам Луна вполне могла бы считаться полноценной планетой, если бы она обращалась вокруг Солнца. Изучению внутреннего строения Луны сильно помогают редкие «лунотрясения», очаги которых располагаются на глубине от 700 до 1100 км. Все это доказывает, что тектоническая деятельность на Луне очень слаба, однако полностью не прекратилась. Есть факты, говорящие о том, что в прошлом Луна обладала магнитным полем и была вулканически и тектонически гораздо более активной. Однако жизни на Луне никогда не было.

Среди лун Солнечной системы наша Луна далеко не самая большая. По размерам ее превосходят Ганимед и Каллисто (спутники Юпитера), Титан (спутник Сатурна) и Тритон (спутник Нептуна). Таким образом, Луна среди спутников планет занимает скромное пятое место. Крупнейшая из лун - Ганимед по размеру (диаметр 5280 км) превосходит даже Меркурий. Он вдвое тяжелее Луны и его средняя плотность близка к 1,9 г/см 3 . На его поверхности различают темные и светлые облака. Заметны там также кратеры и расходящиеся от них световые лучи. Складывается впечатление, что будущие космонавты встретят на поверхности Ганимеда лед и камни. Возможно, что Ганимед окружен разреженной атмосферой из метана, аммиака и водяных паров, хотя бесспорных доказательств этому пока нет.

По одной из моделей (рис. 14) Ганимед имеет каменистое ядро размером с Луну. На него приходится половина массы всего спутника. Это ядро окружено обширной водной мантией, которая сверху прикрыта ледяной корой толщиной 500–600 км. Иначе говоря, Ганимед наполовину состоит из воды, а его огромное ядро содержит силикаты и оксиды разных металлов. Судя по фотографиям с космических аппаратов, поверхностная ледяная корка Ганимеда в отдельных местах содержит каменистые россыпи. Лед на Ганимеде покрыт толстым слоем инея, а его кратеры, по-видимому, имеют метеоритное происхождение. На поверхности Ганимеда заметны многочисленные трещины, разломы, борозды. Ганимед, видимо, богат радиоактивными веществами и это поддерживает его высокую тектоническую активность. Образование трещин, возможно, связано с движением тектонических плит на Ганимеде. Здесь многое неясно, мир Ганимеда остается таинственным и убедительной модели его внутреннего строения пока нет.

Рис. 14. Схема внутреннего строения спутников планет (R - расстояние от Юпитера).

о - Ио; б - Европа; в - Ганимед; г - Каллисто; 1 - кора; 2 - жидкая мантия; 3 - твердая мантия; 4 - ядро

Остальные три крупнейших спутника Юпитера вполне сравнимы с Ганимедом. Это Каллисто (радиус 2420 км), Ио (радиус 1820 км) и Европа (радиус 1 565 км). Поверхность наименьшего из этих спутников - Европы - испещрена причудливой сетью переплетающихся тонких линий. Вполне возможно, что эта отличительная черта Европы - трещины от ударов метеоритов о ее ледяную кору. Плотность Европы 3,1 г/см 3 , что заставляет предполагать, что эта луна имеет ядро из достаточно тяжелых элементов. Наоборот, Каллисто - наименее плотный из спутников Юпитера (1,8 г/см 3) и, следовательно, содержание льда и воды в этом спутнике достаточно велико. На Каллисто много кратеров с многоярусными уступами. Все это похоже на то, как если бы кто-то бросил камень в пруд, который тотчас же застыл. Напоминающие исполинские стадионы, эти образования очень внушительны по размерам. Диаметр крупнейшего «стадиона» на Каллисто 3000 км, другой имеет поперечник 1500 км. Мы еще далеки от понимания того, какие процессы породили на Каллисто эти громадные раны. Тяжелое ядро у Каллисто, как и у Европы, скорее всего есть, но построение их достоверных моделей - дело будущего.

Сенсационными характеристиками обладает Ио. Это самое активное в вулканическом отношении тело Солнечной системы. На нем обнаружено семь действующих вулканов и некоторые из них выбрасывают вещество на высоту до 200 км. Недра Ио разогреваются не только радиоактивными веществами. Их подогревают электрические токи, возникающие в недрах Ио при его движении в мощном магнитном поле Юпитера, а также приливные воздействия исполинской планеты. По некоторым моделям Ио имеет ядро из раствора сернистого железа с плотностью 5 г/см 3 и мантию из обычных горных пород с плотностью 3,28 г/см 3 . Поверхность Ио выглядит желтовато-красной. Судя по всему, она обильно покрыта серой. Разреженная атмосфера вокруг Ио есть, и в ней пока уверенно найден диоксид серы. На снимках Ио с космических аппаратов обнаружено более сотни кратеров диаметром около 25 км, по-видимому, временно спящие вулканы. Есть на Ио эскарпы и другие следы тектонической активности. По некоторым моделям на Ио имеются океаны серного расплава с твердым силикатным дном. Во всяком случае Ио очень богата серой и не исключено, что наряду с подпочвенным серным океаном на поверхности Ио есть серные озера и струятся серные реки. Удивительный, экзотический мир Ио еще ждет своих исследователей.

Остальные две гигантские луны - Титан и Тритон - изучены гораздо хуже главных спутников Юпитера. Вокруг Титана (диаметр 5120 км), который больше Луны по диаметру в 1,5 раза и по массе в 1,8 раза, еще в 1947 г. была обнаружена атмосфера, но только недавно выяснили ее состав. Основную ее часть составляет азот, а в качестве примесей присутствует метан СН 4 и возможно наличие таких газов, как водород, этан, ацетилен и другие. С Земли Титан виден плохо, а потому высказывания о его природе носят предположительный характер. Поверхностные слои Титана могут быть коркой обычного водяного льда с примесями затвердевших метана и аммиака. Температура на его поверхности в точности неизвестна, но если она там поднимается до 180 °C, то на поверхности Титана можно встретить жидкий метан и аммиак, растворимый в воде. По некоторым расчетам 60 % массы Титана состоит из водного раствора аммиака, а остальное приходится в основном на силикаты. Впрочем, достоверной модели Титана пока не создано.

Еще меньше известно о Тритоне. Он заведомо больше Луны (его диаметр не менее 4400 км), хотя его основные параметры нуждаются в уточнении. Не исключено, что масса Тритона по крайней мере втрое превышает лунную. Велика и средняя плотность Тритона (не менее 4 г/см 3). Впрочем, по некоторым подсчетам диаметр Тритона 6000 км, а плотность 1,2 г/см 3 . Если это так, то структура Тритона очень рыхла. В спектре этой луны присутствует метан и не исключено, что это следы газовой метановой атмосферы. Поверхность на Тритоне может быть каменной, силикатной. Конечно, эти выводы предварительны и требуют уточнения.

Остальные спутники планет значительно уступают Луне и в размерах и в массе. У наибольшего из них - Реи (спутник Сатурна) поперечник близок к 1600 км, у наименьшего - Деймоса (спутник Марса) максимальный поперечник равен всего 16 км. Все эти тела лишены атмосфер, их поверхности изрыты кратерами, а многие имеют неправильную форму. Сказанное относится не только к крошечным спутникам Марса, но даже к такому относительно крупному спутнику Юпитера, как Амальтея (размеры 130×75 км). Об их составе и тем более внутреннем строении мы знаем очень мало. По существу, изучение мира лун только начинается.

Между орбитами Марса и Юпитера вокруг Солнца обращается множество тел, названных малыми планетами, или астероидами. Последний термин в переводе означает «звездоподобные». Действительно, даже в крупные телескопы малые планеты выглядят звездочками без заметного диска и лишь собственное движение на фоне настоящих звезд выдает их истинную природу. Первые астероиды были открыты в начале прошлого века, а с середины века благодаря прогрессу телескопической техники астероиды стали открывать сотнями. К концу 1981 г. в каталогах было зарегистрировано 2474 астероида, и есть все основания считать, что этот список будет продолжен. Теоретически подсчитано, что в поясе астероидов тел с поперечником, превышающим 1 км, должно быть более миллиона! Количество же еще более мелких астероидов неисчислимо велико.

Рис. 15. Орбиты некоторых планет и астероидов.

Около 98 % всех астероидов имеют орбиты, заключенные между орбитами Марса и Юпитера (рис. 15). Остальные выходят за эти пределы. Двигаясь по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, некоторые из мелких планет подходят к Солнцу вдвое ближе, чем Меркурий. Другие уходят за орбиту Сатурна. В 1977 г. открыт астероид, обращающийся вокруг Солнца между орбитами Сатурна и Урана. Астероиды не случайно именуются иначе малыми планетами. Только у 14 из них поперечники превосходят 250 км. Остальные лишь по форме орбит напоминают крупные планеты и большинство из них имеют неправильную, осколочную форму, роднящую астероиды с метеоритами. В сущности метеоритами мы называем те из астероидов, которые сталкиваются с Землей и падают на ее поверхность.

Самые крупные из астероидов это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км), Гигея (450 км). О них (как, впрочем, и о других астероидах) мы знаем пока очень мало. Бесспорно, однако, что их недра не имеют слоистого строения, как у крупных планет. Скорее они похожи на метеориты и по плотности, и по составу. Одни из астероидов имеют плотность около 2 г/см 3 и в этом отношении напоминают каменные метеориты, другие гораздо плотнее (7–8 г/см 3) и сходны с железо-никелевыми метеоритами . Есть и такие, которые похожи на углекислые ходриты - разновидности каменных метеоритов, весьма богатые органическими веществами.

Поверхность крупнейшего из астероидов - Цереры покрыта минералами, сходными с глиной. Она, как и другие астероиды, лишена атмосферы, но иногда из ее недр выделяются газы и Церера становится своеобразной кометой. Впрочем, сходство здесь чисто внешнее, так как твердая часть комет (их ядра) представляет собой рыхлые глыбы льдов (воды, метана и аммиака) с примесью мелких твердых частиц. Их поперечники не превосходят нескольких километров.

О недрах малых планет нам пока ничего достоверно не известно. Наиболее правильно изучать эту проблему совместно с лабораторными исследованиями метеоритов, что позволит выяснить и происхождение астероидов, которое до сих пор остается предметом дискуссий. Несомненно одно, малые планеты - это осколки более крупных тел, быть может сопоставимых по размерам с планетами земного типа, причем процесс дробления астероидов при взаимных столкновениях продолжается и поныне.

Пояс астероидов - основной поставщик мелкой твердой пыли в Солнечной системе. Эта пыль не остается постоянно в роли «микропланеток», т. е. спутников Солнца. Если поперечник пылинки меньше 10 -5 см, то она выметается прочь из Солнечной системы давлением солнечных лучей. Происходит это и с частицами с поперечником, равным 10 -5 см, но только они улетают от Солнца не по гиперболам, а по прямым. А вот частицы большего размера солнечные лучи не в силах выгнать прочь из Солнечной системы. Они лишь тормозят их полет вокруг Солнца и частицы в полном соответствии с законами небесной механики падают на Солнце.

Главный процесс, совершающийся в ноосфере, - неуклонное, все ускоряющееся накопление информации. Именно информация уже сегодня осознается человечеством как самое большое богатство, ему принадлежащее, как основной, непрерывно наращиваемый его капитал. Количество информации характеризует степень разнообразия данного объекта, уровень его организации. Разумно воздействуя на окружающую его природу, человек создает вторую, искусственную «природу», отличающуюся большей упорядоченностью, а стало быть, и большим количеством информации, чем естественная среда. Накопление такой производственной информации в ноосфере есть результат производственной деятельности человека, результат взаимодействия природы и общества.

Но общество способно накапливать информацию не только в средствах и продуктах труда, но и в системе научного знания. Познавая мир, человек обогащает себя и ноосферу научной информацией. Значит, источником накопления информации в ноосфере служит преобразовательная и познавательная активность человека. «Основной процесс накопления информации в ноосфере, - говорит А.Д. Урсул, - связан с ассимиляцией разнообразия за счет внешней, окружающей общество природы, в результате чего объем и масса ноосферы могут возрастать неограниченно» .

Расширение ноосферы в космос в настоящее время выражается и в получении научной информации о космосе с помощью космонавтов и автоматов. Нет, однако, сомнений, что со временем возникнет и космическое производство, т. е. практическое освоение небесных тел, переделка ближнего, а может быть, и дальнего космоса по воле человека. Тогда из космоса будет поступать и производственная информация, первые зачатки которой в принципе уже существуют (например, разведка лунных недр, изучение лунного грунта). Ближний космос со временем станет местом обитания и трудовой деятельности человека. Ноосфера охватит сначала ближайшие к Земле небесные тела, а затем, быть может, и всю Солнечную систему. Как это произойдет? Каковы ближние и дальние перспективы освоения космоса?

Уже сегодня около Земли обращаются тысячи спутников. На околоземных орбитах начали действовать долговременные орбитальные станции со сменным персоналом. В будущем некоторые из них, вероятно, возьмут на себя функции заправочных станций для межпланетных пилотируемых ракет. Станет возможной и сборка космических кораблей на околоземных орбитах из блоков, предварительно доставленных в район «строительства». Семейство спутников разных типов и назначений обеспечит человечество постоянной научной информацией о событиях в космосе и на Земле.

Уже три небесных тела (Луна, Венера и Марс) временно обзавелись на наших глазах своими искусственными спутниками. Создание таких спутников, по-видимому, неизбежный этап в освоении планет (наряду с предварительной посылкой зондов в окрестности изучаемого небесного тела и на его поверхность). Есть все основания думать, что эта последовательность сохранится и в будущем, так что к концу века, возможно, за большинством планет станут следить зоркие глаза их искусственных спутников.

Луноходы и марсоходы (и вообще планетоходы) наряду с автоматическими неподвижными станциями, мягко севшими на поверхность изучаемых небесных тел, станут третьей очередью автоматов (после «пролетных» зондов с жесткой посадкой), изучающих соседние миры. Несомненно, что их совершенствование приведет к появлению таких космических автоматов, которые смогут выполнить почти любую задачу в космосе, в частности, взлет с планет и возвращение на Землю (как, например, было на Луне). На таком пути нет принципиально неразрешимых трудностей, но есть огромные технические проблемы, главная из которых, пожалуй, заключается в создании компактных, легких и в то же время эффективных тяговых систем.

Преимущества космических автоматов очевидны. Они не столь чувствительны к суровой космической среде, как человек, и их использование не грозит человеческими жертвами. Межпланетные автоматические станции гораздо легче пилотируемых космических кораблей, а это дает экономические выгоды при запуске. Хотя есть и другие преимущества автоматов перед человеком, все же освоение Солнечной системы осуществится, разумеется, не только автоматами, но и людьми. И здесь можно найти немало аналогий из земного опыта.

Разведка Антарктиды началась с плаваний около ее берегов. За ними последовали кратковременные высадки на берег и экспедиции внутрь материка вплоть до Южного полюса. Наконец, на наших глазах в Антарктиде обосновались постоянные научные станции (со сменным персоналом). Возможно, что со временем начнется планомерное заселение Антарктиды, сопровождающееся изменением ее природы в сторону, благоприятную для человека.

Луна намного суровее Антарктиды. Но хотя ее отделяют от Земли более трети миллиона километров, она начала осваиваться гораздо более быстрыми темпами, чем самый южный земной материк. Сначала (с 1959 г.) космические зонды пролетали вблизи Луны. Затем вокруг Луны появились первые искусственные спутники. За ними последовали жесткие прилунения. Наконец, космические автоматы мягко опустились на лунную поверхность, предварив этой разведкой соседнего мира первые лунные экспедиции. Что будет дальше, предусмотреть нетрудно. После серии новых экспедиций луноходов и космонавтов, которые соберут достаточно обстоятельную информацию о соседнем мире, на Луне, вероятно, возникнут сначала временные, затем постоянные научные станции. Следующий же шаг в освоении Луны выразится, вероятно, в ее постепенном заселении, в создании на ее поверхности постоянных энергетических установок, в развитии лунной индустрии, в широком использовании местных ресурсов вещества и энергии.

Есть два пути приспособления человека к враждебным ему условиям космической среды. В кабинах космических кораблей системы жизнеобеспечения создают миниатюрный «филиал Земли», земной комфорт. В микромасштабе ту же функцию выполняют скафандры. На первых стадиях освоения Луны и других небесных тел эта методика и впредь останется единственно возможной. Но, «закрепившись на Луне, построив первые лунные жилища, по характеру системы жизнеобеспечения напоминающие кабины космических кораблей, человечество, возможно, приступит к реорганизации самой Луны, к искусственному созданию на ней в глобальном масштабе обстановки, пригодной для обитания. Иначе говоря, не пассивное приспособление к внешней враждебной космической среде, а ее изменение в сторону, благоприятную человеку, активная переделка внешней среды в «земноподобном» духе - вот второй путь, обеспечивающий возможность расселения человечества в космосе.

Конечно, второй путь труднее первого. В некоторых случаях он неосуществим или, выразимся осторожнее, кажется неосуществимым в рамках известной нам техники. Например, создание вокруг Луны постоянной атмосферы за счет газов, полученных искусственно из лунных пород, представляется проектом нереальным, фантастическим, главным образом из-за слабости лунной гравитации. Тяжесть на лунной поверхности в 6 раз меньше земной и искусственная лунная атмосфера должна быстро улетучиться. Но тот же проект для Марса принципиально вполне осуществим и можно думать, что когда-нибудь усилия человечества превратят Марс во вторую маленькую Землю.

Из всех планет Солнечной системы Марс, вероятно, первым подвергнется «колонизации». Как ни суров его луноподобный облик, неожиданно для астрономов раскрытый средствами космонавтики, все же по совокупности признаков Марс наиболее близок к Земле. Пилотируемые полеты к Марсу и высадка первой экспедиции на Марсе проектируются до 2000 г. Однако уже сейчас Марс обзавелся искусственными спутниками и на его поверхность мягко опустились советские автоматические станции. Это случилось всего несколько лет спустя после достижения аналогичного этапа в изучении Луны, несмотря на то, что даже при наибольшем сближении с Землей Марс почти в 150 раз дальше Луны, - факт многозначительный, снова иллюстрирующий необычайно бурный прогресс космонавтики.

Если бы мы располагали двигателем, который на протяжении всего полета к Марсу давал бы космическому кораблю ускорение 9,8 м/с 2 , то до Марса можно было бы добраться всего за неделю. Сейчас не видно даже подхода к техническому решению такой задачи, но можно ли утверждать, что в будущем средства межпланетных сообщений останутся такими же, как и сегодня? Впрочем, если речь идет о Марсе, то и при современном уровне техники его освоение вполне возможно. Вероятно, заселению Марса будут предшествовать те же стадии, что и заселению Луны. Но этот далекий мир мы знаем гораздо хуже соседнего небесного тела и нас на Марсе наверняка ждут неожиданности. По этой причине (а также из-за удаленности Марса) его разведка, вероятно, растянется на большие сроки, чем разведка Луны.

Последние данные о Венере не располагают нас ни к ее посещению, ни тем более к ее заселению. Давление 10 МПа при температуре 500 °C - вот что характерно для поверхности Венеры. Прибавьте к этому постоянную плотную пелену облаков, создающую на поверхности планеты даже в полдень полумрак, ветры в удушающей атмосфере из углекислого газа, вероятно, полное отсутствие воды и, наконец, возможно, мощнейшие вулканические извержения - такова обстановка на Венере, по сравнению с которой фантастические картины ада иллюстрируют бедность человеческого воображения. Конечно, исследования Венеры будут продолжаться, в частности зондирование ее поверхности. Но об экспедиции на Венеру, по крайней мере в обозримом будущем, не может быть и речи.

Крайние планеты Солнечной системы - Меркурий и Плутон - наглядно демонстрируют собой крайность в физической обстановке на планетах. На дневной стороне Меркурия температура в полдень может подниматься до 510 °C. Температура на плохо изученном Плутоне, по-видимому, всегда близка к абсолютному нулю. Обе планеты значительно уступают в размерах Земле. Для наблюдателя, находящегося на Меркурии, Солнце выглядит по диаметру в 2,5 раза больше, чем с Земли. На небе Плутона Солнце - лишь ярчайшая звезда, правда, в 50 раз сильнее освещающая Плутон, чем Луна Землю в полнолуние. Обе планеты, несомненно, подвергнутся изучению с помощью автоматов в сравнительно недалеком будущем. Они окажутся удобными объектами для функционирования на их поверхности долговременных автоматических научных станций. Что же касается экспедиций на Меркурий и Плутон, если они и состоятся, то скорее всего лишь в отдаленном будущем: слишком непривычна и враждебна для земных существ обстановка на этих планетах и вряд ли когда-нибудь они будут заселены человеком.

Еще более непригодны для этой цели (а лучше сказать, совсем непригодны) планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В основном они состоят из водорода (в свободном состоянии и в соединениях с азотом и углеродом). Возможно, что у них вовсе нет твердых поверхностей в земном понимании этого слова, т. е. они целиком газообразны, хотя в недрах планет-гигантов плотности газов могут быть очень большими. Эти тела по своей физической природе занимают промежуточное положение между звездами и планетами земного типа. До звезд они несколько «недотянули» по массе и потому в их недрах недостаточно жарко для возникновения протон-протонного цикла. От планет земного типа их отличает обилие легких элементов при крайне малой доле тяжелых. Атмосферы их, состоящие из водорода, метана и аммиака, обладают огромной толщиной, а большая масса планет-гигантов обусловливает колоссальное давление в глубине их атмосфер.

Зондирование планет-гигантов пролетными космическими автоматами уже началось (полеты аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11»). При некотором благоприятном расположении планет-гигантов возможно послать зонд, который в сравнительно короткий срок (около девяти лет) сможет облететь все планеты-гиганты, тогда как обычный полет к одному Нептуну занял бы около 30 лет. Секрет этого проекта, получившего наименование «межпланетного бильярда», заключается в том, что зонд разгоняется в окрестностях планет-гигантов их гравитационным полем. Каждая из планет выступает в роли ускорителя, что существенно уменьшает сроки полета. По такой методике американские автоматические станции уже обследовали Сатурн и Уран. Вполне, конечно, реально и отправление автоматических зондов в атмосферы этих планет, и создание вокруг них (как вокруг Венеры, Меркурия и Плутона) искусственных спутников. Вместо физически невозможного заселения планет-гигантов человечество, может быть, использует эти тела как практически неисчерпаемые резервы топлива для будущих термоядерных реакторов.

Главные из естественных спутников планет-гигантов по размерам сравнимы с Меркурием и даже с Марсом. Некоторые из них окружены атмосферой, состоящей из метана и углекислого газа. Они более сходны с Землей, чем их планеты, и не исключено, что освоение этих тел пойдет по тому же пути, что и освоение Луны и Марса. Организация научных станций и топливо-заправочных баз на спутниках Юпитера и Сатурна, быть может, станет необходимым при освоении окраин Солнечной системы. В принципе все спутники планет доступны не только автоматам, но и космонавтам.

Малые планеты (астероиды) и кометы, вероятно, не будут обойдены человечеством. На крупнейшие астероиды и спутники планет возможна посадка и людей, и автоматов. Меньшие же тела могут представлять интерес как источники топлива для космических ракет (ядра комет состоят из замерзших льдов воды, метана и аммиака) или как ресурсы полезных ископаемых (астероиды). Вполне возможно, что будущее поставит перед человечеством и такие задачи, о которых мы не имеем ни малейшего представления.

Освоение Солнечной системы - это не только полеты на планеты и их спутники, а также заселение некоторых из них людьми и автоматами. Предстоит также переделка нашей планеты Земли по вкусу и требованиям человечества. Не все нравится нам в нашей «космической колыбели». Пока человечество находилось в «младенческом» состоянии, с этим приходилось мириться. Но сейчас человечество настолько «повзрослело», что не только вышло из своей «колыбели», но и почувствовало в себе силы заняться коренной переделкой собственной планеты.

Нет недостатка в проектах искусственного изменения климата. Например, предлагается перегородить плотиной Берингов пролив и перекачивать атомными насосами теплую воду Тихого океана в Ледовитый океан. Есть немало проектов изменения направления Гольфстрима, в частности использование его для отепления североамериканского побережья. Есть проекты «оживления» Сахары и других пустынных районов Земли. Все эти проекты объединяет один недостаток - в них слабо учитываются последствия реализации каждого проекта, между тем как они могут оказаться катастрофическими (например, поворот Гольфстрима к побережью Северной Америки вызовет оледенение Европы). Теми же пороками страдают и проекты обширных водохранилищ, новых каналов и вообще всяких крупных искусственных изменений в физической природе Земли, в том числе искусственного уменьшения облачности или обильного дождевания.

Нет сомнений, что человек переделает Землю по-своему, но этой переделке должно предшествовать тщательное научно обоснованное прогнозирование последствий вмешательства человека в установившееся равновесие природных явлений. Не умея пока что переделать собственную планету, человечество тем не менее обсуждает радикальные проекты переделки всей Солнечной системы. Нашу самоуверенность можно, пожалуй, оправдать тем, что реализация этих проектов - дело далекого будущего, дело неимоверно трудное, к которому надо готовиться загодя.

В астрономии по традиции принято называть планеты небесными землями. Условность этого термина ныне очевидна: даже в нашей Солнечной системе, строго говоря, ни одна планета не похожа на Землю. Переделка Солнечной системы, очевидно, в качестве главной цели будет преследовать исправление этого «недостатка природы». Говоря яснее, человечество, вероятно, построит вокруг Солнца искусственные, годные для жизни сооружения, максимально использующие запасы вещества планет и животворящую энергию Солнца. Истоки этой идеи мы находим у К.Э. Циолковского в его проекте создания искусственных планет земного типа или гораздо меньших «космических оранжерей». С точки зрения (чисто количественной) запаса вещества в одних планетах-гигантах вполне хватило бы на изготовление нескольких сотен «искусственных земель» или нескольких сотен тысяч «космических оранжерей». В принципе можно было бы перевести все их на более близкие к Солнцу орбиты. Беда в том, что качественно планеты-гиганты для этой цели неподходящи: нельзя же строить «искусственные земли» из водорода или других газов (если, конечно, не предварить это строительство термоядерным синтезом тяжелых элементов).

Некоторые авторы (И.Б. Бестужев-Лада и независимо от него Ф. Дайсон) предложили окружить Солнце исполинской искусственной сферой, на внутренней стороне которой разместить весьма многочисленное к тому времени человечество. Такая сфера полностью улавливала бы излучение Солнца и эта энергия стала бы одной из основных энергетических баз бывших землян («бывших» потому, что на постройку такой сферы придется, быть может, израсходовать вещество всех планет, в том числе и Земли). Несколько лет назад было показано, что сфера Дайсона динамически неустойчива, а значит, и непригодна для обитания.

В некоторых проектах предлагается, не покидая нашу «колыбель» и «не стирая ее в порошок», наращивать Землю извне за счет вещества других планет. Очевидно, при таком наращивании все новых и новых этажей прогрессивно будет возрастать сила тяжести, что сильно затруднит не только строительство «новой Земли», по и обитание на ней чрезмерно «отяжелевших» людей. В проектах профессора Г.И. Покровского взамен сферы Дайсона предлагаются устойчивые твердые динамические конструкции, которые, быть может, будут созданы вокруг Солнца из вещества планет. Во всех этих проектах, кажущихся совершенно фантастическими, безусловно, верна основная идея: освоение Солнечной системы человечеством завершится лишь тогда, когда оно полностью и наиболее удобным для себя образом использует вещество и энергию этой системы. Тогда ноосфера займет, вероятно, все околосолнечное пространство.

Для современного этапа космонавтики характерно создание поколений орбитальных станций постепенно усложняющихся конструкций. Таковы советские станции «Салют» и «Мир». Американский ученый О"Нейл разработал проекты весьма крупных обитаемых космических конструкций цилиндрического типа . Предполагается, что в таких орбитальных станциях, где должна быть создана землеподобная обстановка, смогут обитать десятки тысяч землян. Разумеется, утопичным выглядит намерение О"Нейла постепенно переселить в его «цилиндры» большую часть населения Земли, но что подобные сверхкрупные орбитальные станции появятся на околоземных орбитах, в этом вряд ли может быть сомнение. Характерно, что на таких станциях из-за их вращения будет создаваться искусственная тяжесть. Период легкомысленного увлечения невесомостью давно прошел. Стало очевидным, что невесомость - серьезное препятствие к широкому освоению Солнечной системы. При длительной невесомости количество эритроцитов в крови уменьшается, соли кальция выходят из организма, что постепенно разрушает скелет, так что борьба с невесомостью только начинается.

Для переделки Солнечной системы нужны колоссальные затраты энергии. Сегодня ясно, что эту энергию дадут внеземные орбитальные солнечные энергоустановки. За пределами атмосферы они будут постоянно освещаться Солнцем и плохая погода не будет им мешать. Возможно, что солнечную энергию будет целесообразно сначала перевести в электромагнитную энергию (микроволновое излучение), которое затем с помощью рефлектора передавать на Землю. Инженерные проекты орбитальных солнечных энергостанций показывают, что уже завтра возможно создание на орбитах таких станций, которые по своей мощности не будут уступать крупнейшим земным гидроэлектростанциям. Об этом убедительно и увлекательно рассказывает Я. Голованов в книге «Архитектура невесомости», которую автор горячо рекомендует читателю .

Таким образом, уже сегодня человечество располагает средствами, необходимыми для освоения Солнечной системы. Известно, что это освоение - часть знаменитого плана К.Э. Циолковского по освоению космоса в целом. Насколько реальны планы К.Э. Циолковского в философском отношении, рассказано в книге известного советского философа академика А.Д. Урсула . На наших глазах по логике развития космонавтики возникает индустрия в космосе. Одна из ближайших ее задач - использование богатств планетных недр.

Недра в эволюции жизни на Земле сыграли важную роль. Как уже говорилось, само возникновение жизни на нашей планете, по-видимому, вызвано извержением па поверхность содержимого земных недр (гипотезы Е.К. Мархинина и Л.М. Мухина). Когда в ходе эволюции цивилизация достигла достаточно высокого технического уровня, началось широкое использование земных недр. В наши дни для всех стало очевидным, что ресурсы Земли, увы, исчерпаемы и что, скажем, запаса топлива в земных недрах (при сохранении нынешних темпов роста добычи) хватит человечеству самое большое на 100–150 лет, а нефти - и того меньше . Правильно говорил К.Э. Циолковский, что только наше невежество заставляет нас пользоваться ископаемым топливом. Следовательно, человечеству предстоит в ближайшее столетие перейти с ископаемого топлива на другие виды энергии (например, солнечную). Обращаясь к телам Солнечной системы, мы прежде всего констатируем, что недра планет и их крупных спутников представляют собой богатейшие кладези полезных ископаемых. Промышленная разработка недр начнется, вероятно, с Луны. В различных проектах предполагается, что на Луне будут добываться прежде всего необходимые для строительства металлы: алюминий и титан, а также кремний. По проекту О"Нейла электромагнитные катапульты смогут с Луны перебрасывать добытые материалы в район строительства. По его расчетам, для отправки с Луны миллиона тонн сырья и материалов достаточно 150 человек. Предполагается, что в космосе будет построена специальная «ловушка», которая будет хватать лунные посылки, нужные для «эфирных поселений». Насколько серьезны эти проекты, свидетельствует то, что недавно проекты О"Нейла рассмотрены и одобрены специалистами НАСА, которые опубликовали официальный документ «Космическая цивилизация - проектное исследование», в котором признаны верными все расчеты О"Нейла. Не приходится сомневаться, что по примеру Луны со временем начнут разрабатываться и сырьевые ресурсы других планет. У планет земного типа богатства недр, вероятно, напоминают земные. У планет-гигантов главное богатство - обилие водорода, практически неисчерпаемого для термоядерных установок.

Среди астероидов могут найтись такие, которые содержат большие запасы железа или других металлов. Уже сегодня существуют проекты отбуксирования таких астероидов в окрестности Земли, где они подвергнутся тщательной разработке. Советский ученый А.Т. Улубеков обстоятельно исследовал вопрос о богатстве внеземных ресурсов . Эта работа показывает, что человечество, по словам К.Э. Циолковского, действительно может приобрести «бездну могущества» в ходе планомерного освоения Солнечной системы. Еще в 1905 г. К.Э. Циолковский в своей работе «Реактивный прибор как средство полета в пустоте и атмосфере» писал: «Работая над реактивными приборами, я имел мирные и высокие цели: завоевать Вселенную для блага человека, завоевать пространство и энергию, «испускаемую Солнцем». Но на пути к этому светлому будущему в наши дни встали темные силы зла, грозящие уничтожением всей жизни на нашей планете.

См. Покровский Г.И. Архитектура в космосе. - В кн.: Населенный космос. - М.: Наука, 1972, с. 345–352.

См. Зигель Ф.Ю. Города на орбитах. - М.: Детская литература, 1980.

Голованов Я.К. Архитектура невесомости. - М.: Машиностроение, 1985.

Урсул А.Д. Человечество, Земля, Вселенная. - М.: Мысль, 1977.

Улубеков А.Т. Богатства внеземных ресурсов. - М.: Знание, 1984.

Вода - вещество достаточно распространенное во Вселенной, обнаруживается и в обширных рассеянных облаках, и на далеких экзопланетах. Замерзшие ледники найдены на Луне и у марсианских полюсов, и даже в вечной тени глубоких кратеров на Меркурии. Однако чтобы вода стала той несущей жизнь влагой, какой мы ее привыкли видеть на Земле, она должна быть жидкой. И в этой форме она встречается гораздо реже.

Если не считать нашей планеты, до сих пор достоверно было известно о наличии жидкого океана лишь на одном теле Солнечной системы, спутнике Юпитера Европе. Однако на этой неделе воды в окрестностях Земли прибыло: наблюдения космических аппаратов показали, что глубоко под ледяными оболочками Ганимеда и Энцелада скрываются обширные и соленые океаны.

Энцелад исследовал работающий в системе Сатурна зонд Cassini, который обнаружил на его ледяной поверхности микроскопические - даже наноразмерные, величиной от 6 до 9 нм - гранулы силикатов. На анализ этих данных астрономам потребовалось несколько лет, за которые были проведены и компьютерные симуляции, и лабораторные эксперименты, позволившие отработать разные сценарии появления этих минералов на поверхности Энцелада.

В результате этой кропотливой работы ученые показали, что наиболее вероятный сценарий требует наличия обширного океана в южном полушарии этого спутника - океана, время от времени прорывающегося на поверхность. «Мы провели методический поиск возможных объяснений происхождению наногранул, но все указывает на единственный, наиболее вероятный сценарий», -пояснил работающий с данными Cassini немецкий астрофизик Франк Постберг.

Энцелад в разрезе: жидкий океан воды пробивается сквозь десятки километров льда горячими гейзерами. Изображение: NASA / JPL

Двигаясь в мощном гравитационном поле Сатурна, Энцелад подвергается интенсивному воздействию приливных сил, которые вызывают его деформацию и создают трение, разогревающее недра до весьма значительных температур. Этот нагрев и позволяет существовать океану, скрытому под 30–40 км ледяной корки, более того, по оценке ученых, температура воды в нем должна превышать 90 °С. Кипяток растворяет придонные минералы, становится соленым и иногда пробивается сквозь ледяную кору горячими гейзерами, вынося с собой и растворенные вещества. На поверхности вода быстро замерзает, а затем и испаряется, оставляя за собой лишь мельчайшие фрагменты силикатов.

Интересно, что аналогичная гидротермальная активность известна и на Земле. Подобные гейзеры создают весьма «богатую» химию, в которой высокая температура и активное перемешивание сочетается с разнообразием минеральных веществ и контактом разных сред. Это делает их многообещающими кандидатами на роль «колыбели жизни» - и, теоретически, ту же роль они могут играть и на Энцеладе. На фоне планируемой в США сложной миссии к Европе, где можно будет провести поиски возможной жизни, новые сведения об Энцеладе могут оказаться особенно полезными.

Впрочем, не менее перспективным может стать и Ганимед - крупнейший спутник у Юпитера и во всей Солнечной системе. Указания на то, что под его ледяной корой, толщина которой составляет около 150 км, скрывается обширный океан, имелись и раньше. Однако теперь его существование подтвердил самый зоркий глаз современной оптической астрономии, космический телескоп Hubble.

Диаметр Ганимеда превышает 5200 км, поэтому недра его дифференцировались под действием собственной гравитации. Более тяжелые элементы - прежде всего, железо - сумели сформировать полужидкое ядро, которое, как и на Земле и некоторых других планетах, создает на спутнике глобальное магнитное поле. Одним из проявлений этого магнитного поля являются знакомые всем полярные сияния, возникающие при взаимодействии магнитного поля с заряженными частицами, прилетающими на Ганимед из космоса. Эти полярные сияния и наблюдали немецкие и американские ученые с помощью Hubble.

Поведение полярных сияний здесь определяется не только собственным магнитным полем спутника, но и полем соседней гигантской планеты. И если под толстой ледяной корой Ганимеда имеется океан с растворенными в нем солями, магнитное поле Юпитера должно взаимодействовать с ним, и это взаимодействие должно проявляться в подавлении движения полярных сияний.

Проведя моделирование различных сценариев, ученые сравнили эти результаты с данными наблюдений Hubble, показав, что реальная картина подтверждает существование океана, причем весьма обширного. По их расчетам, глубина его должна составлять около 100 км, и в общей сложности он содержит больше воды, чем все океаны Земли, вместе взятые.

ЗАКОНАТИЦИУСА–БОДЕ

Б.И. Кислый

Введение

В основуразрабатываемой автором новой концепции происхождения Солнечной системы положен на первый взгляд фантастический, а в реальности оказывающийся строго доказуемым тезис о квантовой природе закона Тициуса–Боде, который из разряда приблизительной закономерности, относимой к распределению планет и спутников,возводится в ранг физического закона природы, отражающего существование твердых (силовых) кольцевых границ в структуре гравитационных полей вращающихся гравитирующих объектов (ВГО)-Солнца и планет–гигантов, -которые частицы вещества в процессе соединения их в планеты и спутники высвечивают столь же четко, как железные опилки в поле действия магнита высвечивают структуру магнитных силовых линий.

Именно эта, остававшаяся в течение столетий нереализованной возможность принципиально новой интерпретации физического содержания закона Тициуса–Боде, обеспечивает раскрытие истинного, строго доказуемого механизма формирования Солнечной системы и приводит к полному разрешению космогонических проблем, достичь чего еще не удавалось ни в одной из теорий.

Как в вопросе раскрытия механизма формирования Солнечной системы, так и особенно в вопросе доказательства его истинности абсолютно неэффективными видятся традиционные теоретические методы решения проблем, поскольку отвлеченные теоретические построения, не опирающиеся на факты, в отношении столь сложных проблем, особенно на начальном этапе, не могут быть ни исчерпывающими, ни надежными, и в силу этого в принципе не способны обеспечить полноту исследования проблем и быть основой для утверждения истины. К тому же, как показывает анализ фактического материала, в лице Солнечной системы природа заготовила несколько таких сюрпризов, для раскрытия которых традиционными средствами физико–математики не хватит никаких тысячелетий. В этой ситуации единственным высокоэффективным средством познания законов формирования Солнечной системы оказывается способ геометрических построений , с помощью которого реконструируются реальные физические процессы, протекавшие в дисках, и доказывается их закономерный характер для всех вовлекаемых в анализ четырех систем (планетной и трех спутниковых – Юпитера, Сатурна и Урана). С помощью этого простого средства раскрываются все основные особенности процесса формирования Солнечной системы, в том числе и наиболее сложные элементы этого процесса, и в итоге уже в эмпирическом исполнении представляемая квантово–гидродинамическая модель происхождения Солнечной системы оказывается по сути дела глубоко разработанной, согласованной во всех своих частях физической теорией, пока лишь только не облеченной в язык формул, для чего потребуется творческая работа многих высококвалифицированных специалистов.

В методологическом плане проведенное исследование безупречно в том отношении, что ни в одном своем пункте оно не строится на произвольных предположениях, а полностью основано на многократно проверяемых фактах . Солнечная система в данном случае выступает как природный компьютер, хранящий в себе всю необходимую информацию о механизме своего формирования и задача исследователя состоит лишь в том, чтобы извлечь эту информацию на основе диалога с Солнечной системой и правильно осмыслить ее, опираясь на ресурсы самой Солнечной системы. Квантово–гидродинамическая модель – это в полном смысле диалоговая модель, базирующаяся на геометрических построениях как на единственном средстве, предоставленном нам природой, с помощью которого разрешается, наконец, вопрос о том, как именно сформировалась Солнечная система. И только по получении этого решения возникают все необходимые предпосылки для разработки полноценной физической теории происхождения Солнечной системы и получения ответа на вопрос, почему она так образовалась.

Ключеваяпроблемакосмогонии-

закон Тициуса-Боде

1. Формирование нового взгляда на природу закона Тициуса-Боде

на базе ресурсов Солнечной (планетной) системы

Гравитация остается пока одним из немногих бастионов природы, устоявших перед пытливостью человеческого разума. Тем не менее, и в этой сфере многие физики морально готовы приступить к решительным действиям, свидетельством чего является большое количество работ, посвященных в последние годы проблемам гравитации. Это вселяет надежду на то, что новые идеи в этой сфере не будут оставлены без внимания и могут явиться предметом для конструктивной дискуссии и последующих глубоких теоретических разработок.

Согласно современным представлениям, основывающимся на идеях А.Эйнштейна, гравитационное взаимодействие осуществляется посредством гравитационных волн, являющихся поперечными волнами, распространяющимися со скоростью света, и, следовательно, как и всякие другие волны, они должны излучаться с определенной частотой, иметь определенную длину и амплитуду, и им могут быть присущи явления преломления, отражения, дифракции и интерференции. Другое дело, что пока такие свойства волн и такие явления не изучены экспериментально ввиду принципиальной трудности осуществления экспериментов. Более того, экспериментально не зарегистрированы сами гравитационные волны, хотя подобные попытки предпринимались целым рядом исследователей(Дж. Вебер в США , В.Б.Брагинский в СССР и др.) Исследователи пытались зарегистрировать всплески гравитационного излучения от слияния звезд или от взрывных процессов в удаленных от Земли галактиках. Причина неудач заключается в чрезвычайной слабости той доли энергии гравитационного излучения, которая должна доходить до Земли, что не позволяет пока уверенно зарегистрировать ее с помощью земных средств.

Отсутствие экспериментального подтверждения существования гравитационных волн, как и в целом неразработанность самой теории гравитации, выражающаяся прежде всего в отсутствии объяснения природы и размерности одной из важнейших физических констант – гравитационной постоянной Ньютона, - являются естественным препятствием на пути к использованию в космогонических моделях квантово-волновых эффектов, которые непосредственно связывались бы со свойствами гравитационного излучения. Трудности в этом плане сводятся прежде всего к необходимости преодоления психологического барьера, а также к тому, чтобы увидеть в самой Солнечной системе ресурсы к реальному воплощению столь радикального концептуального подхода. В представляемых намиработах сделан решительный шаг именно в этом направлении, реализация которого подводит нас к возможности практического решения проблем гравитации, основанного на ресурсах Солнечной системы,уже в ближайшем будущем.

Эмпирический закон Тициуса-Боде, открытый в ХУШ веке, определяет существование геометрической прогрессии в распределении планетных и спутниковыхрасстояний в Солнечной системе. Историческисложилось так, что к настоящему времени имеются две основные формы записи этого закона, противопоставляемые друг другу – целочисленная и модифицированная дробная, – несущие различное смысловое содержание.

Первая предложена Тициусом и имеет вид: R = 4 + 3 ∙ 2 ⁿ . Если в этой формуле главный ее член – знаменатель прогрессии2последовательно возвестив степень n = -∞, потом0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7, то, при величине единичного расстояния 15 млн. км, мы получим ряд целых чисел, очень близко отвечающих наблюдаемому распределению планет от Меркурия до Плутона. Пояс астероидов приравнивается к одной планете, а Нептун исключается из общей закономерности, являясь“лишней”планетой, эту закономерность нарушающей.

Последнее обстоятельство явилось главной из причин, узаконившей поиски “лучшей” формы закона, что, по мнению астрономов, подкреплялось анализом спутниковых систем, где первоначальная форма закона вообще никогда не применялась. Астрономов не устраивало также то обстоятельство, что начало геометрической прогрессии в вышеприведенной формуле закона не соответствуетцентру Солнечной системы, будучи вынесенным от него на 4 единичных расстояния (60 млн. км). В итоге появилась формула, устанавливающая пропорциональность расстояний некой непрерывной геометрической прогрессии со знаменателем, меньшим числа 2, отсчитываемой от центра систем

(R µ β ⁿ ).

Указанной формулой устраняются отмеченные выше трудности, но, избавившись от одних неприятностей, астрономы получили другие. Теперь наблюдаемые расстояния далеко не отвечают чистой геометрической прогрессии и приходится вводить поправочные коэффициенты. Особенно велики эти поправки, если попытаться отобразить расстояния во всех системах какой-то общей прогрессией, например, со знаменателем 1.73. Ситуацию усугубляет наличие “люков” (незаполненных уровней) в спутниковых системах планет-гигантов, что подтверждено полетами американских космических аппаратов. В итоге приходится либо ставить под сомнение существование самой прогрессии как таковой, либо, входя в противоречие с теоремой Пуассона (1809 г.) о неизменности больших полуосей орбит на космогонических интервалах времени, предполагать существенную эволюцию орбит, оставляя без ответа вопрос о природе люков. В свете этого вполне логичным выглядит тезис астрономов о том, что закон Тициуса-Боде является ничем иным, как приблизительным соотношением , проявленным на уровне общей тенденции, который опасно перегружать какими бы то ни было деталями. Разумеется, это мнение, как и всякое другое, имеет право на существование, но нельзя забывать, что именно нерешенность этой и других проблем привела к такому состоянию дел в космогонии, когда многие с чувством горького разочарования заявляют о том, что мы, по-видимому, никогда не узнаем, как в действительностисформировалась Солнечная система.

Парадоксальность создавшейся ситуации заключается в том, что все упомянутые проблемы, как и вообще все проблемы космогонии, давно могли быть разрешены, если бы астрономы так быстро не отказались от первоначальной формы прогрессии. В данном случае мы имеем наглядный пример того, как под влиянием субъективных причин научная мысль в течение столетий упорно пыталась пробить путь в тупиковом направлении, оставив нереализованным альтернативный вариант, приводящий к быстрому и четкому результату. Именно этот единственный альтернативный вариант и реализован в представляемых нами работах.

В определении нового подхода к закону Тициуса–Боде исключительно важным является то обстоятельство, что этот закон строится на целочисленной кратности расстояний, выраженной в форме лаконичной закономерности, что зримо сближает его с наиболее фундаментальными законами природы. Часть исследователей, осознанно или неосознанно, пытается провести определенную параллель между Солнечной системой и атомом, где распределение электронных орбит также подчиняется целочисленной кратности. Известно, что первую такую параллель провел Нильс Бор, предложивший на заре становления квантовой механики планетарную модель атома. Это же, но уже на более современном уровне, отмечает и М.Ньето, посвятивший истории закона специальную книгу , в которой он ставит вопрос о том, может ли этот закон "… объяснить свойства планетных орбит, подобно тому, как квантовая механика объясняет на основе так называемых собственных решений распределение размеров электронных орбит". Однако, несмотря на существование среди части астрономов столь радикальных взглядов на природу закона Тициуса–Боде, никому из исследователей пока еще не удалось осуществить каких–либо конкретных разработок в этом направлении. Проблема действительно оказывается исключительно трудной для теоретического осмысления, поскольку именно в исходном пункте природа как бы нарочно утаивает от нас свою главную сущность в этом законе. Тем более мы должны быть предельно внимательными, когда природа, наконец, приоткрывает перед нами эту свою главную сущность. И неважно, что раскрывается она не с помощью физико–математики, а с помощью геометрии. Наш арсенал рабочих средств от этого только расширяется.

В чем же состоит главная загадка этого закона? Ответ одновременно и слишком прост, и слишком глубок, и слишком неожидан, чтобы не вызвать настороженности у определенной части физиков. Он состоит в том, чтобы, сохраняя целочисленную кратность в распределении расстояний, отнести этот закон не к позициям планет, а к исходным границам их зон питания , существование которых как раз и обусловило формирование планет на занимаемых ими позициях. Целочисленность расстояний для постулируемыхграниц в этом случае обеспечивается кратностью межпланетных расстояний числу 3 , присутствующему в формуле закона и позволяющему поделить каждое такое расстояние в области непрерывной прогрессии, начинающейся от Венеры, в пропорции1: 2. Относя первый из этих отрезков в каждом межпланетном промежутке к позиции предшествующей, а второй – последующей планеты, мы получаем кольца, определяющие собой исходную ширину зон питания каждой из планет (рис. 1). Распределение выделенных нами границ относительно центра системы отображается формулой

R ′ = 4 + 2 n

при значенияхn = 1, 2, 3, 4и т.д., а от начала геометрической прогрессии – формулой R ″ = 2 n при тех же значениях n . Ширина колец также отображается геометрической прогрессией со знаменателем 2 (S = 2 n ) и составляетдля Венеры2 единичных расстояния, для Земли – 4, Марса – 8, астероидов – 16, Юпитера – 32, Сатурна – 64, Урана – 128 и Плутона – 256 (рис. 2).Из наших построений становится ясно, что исходная ортодоксальная форма закона в области непрерывных значений n отображает распределение средних линий выделенных нами колец.

Уже из этого результата, даже без его физического осмысления, мы видим, что наш природный компьютер, Солнечная система, положительным образом откликается на наши действия. Мы расширяем и конкретизируем наши представления о геометрической прогрессии и достигаем предельно лаконичной формы для ее выражения. По отношению к выделенным нами кольцевым границам мы избавляемся от нулевого значенияn и получаем естественный ряд значений степенного показателя, начинающийся от единицы. Поскольку такие ресурсы таятся в Солнечной системе, то они должны иметь и соответствующий физический смысл, над которым нам необходимо задуматься.

Прежде всего, если признавать полученный нами результат за реальность, мы должны будем признать, что Солнечная система строится на строгих принципах дискретности расстояний и, следовательно, мы должны признать факт квантованности Солнечной системы. Закон Тициуса–Боде в этом случае – физический закон, имеющий квантовую природу, и нам остается лишь оценить, какими причинами эта квантованность, столь удивительным образом проявленная в Солнечной системе, может быть обусловлена. Весь комплекс данных по Солнечной системе и спутниковым системам планет – гигантов

однозначносвидетельствуето том, что этадискретность самымпрямым и непосредственным образом обусловливается массой центральных объектов, что свидетельствует в пользу ее гравитационной природы. Естественно, что в таком случае эта квантованность может быть объяснена только через свойства гравитационного излучения этих объектов.

Обратимся к фактам. Прежде всего, для уяснения физической природы закона Тициуса–Боде необходимо внимательно рассмотреть свойства единицы длины, которая лежит в его основеи на которой, как это становится ясно из наших построений, созидается вся структура Солнечной системы. Можно отметить, что эта единица длины всегда рассматривалась астрономами как некая случайная величина, лишенная какого–либо физического содержания, однако в нашей ситуации мы должны признать ее важнейшей характеристикой Солнечной системы , имеющей исключительно глубокий физический смысл, который необходимо понять, чтобы понять смысл самой геометрической прогрессии. Пока что единственным критерием оценки физического смысла этой единицы длины является ее эвристический потенциал, который связан с численным значением этой единицы длины, равным 15 млн.кмили 15 × 10 9 м.Исходя из той функции, которую несет в себе эта единица длины, назовем ее базисным расстоянием Солнечной системы , обозначив индексомВ s . Указанная величина базисного расстояния позволяетвысказатьмысльоеевозможнойзависимостиотскоростисветаввакууме (Вs µ 50 × c ) , или, что все равно, от скорости гравитационного взаимодействия, равной скорости света. Тогда более точное ее значение будет равно 14,99 млн.км. В то же время, величина базисного расстояния такова, что ее можно поставить в зависимость и от гравитационной постоянной Ньютона:

(В s µ 1/ G в системе СИ), что, в свою очередь, позволяет высказать предположение о существовании зависимости между скоростью света и гравитационной постоянной Ньютона:

где К – коэффициент, равный 1 м 4 / кг × сек 3 в системе СИ. При скорости света в вакууме с = 299792458 м/сек это дает значение гравитационной постояннойG = 6,671282 × 10 -11 м 3 /кг × сек 2 . Правомочность такого предположения определяется предельной близостью устанавливаемого экспериментальным путем значения гравитационной постоянной к соотношению 1 / 15 × 10 9 , а также тем соображением, что в физическом плане, очевидно, трудно будет изыскать другие столь рациональные ресурсы для объяснения существования такого соотношения. Размерность коэффициента К в этом случае необходимо рассматривать как интегральную от нескольких физических параметров, которые необходимо будет ввести в формулу, - например, ускорения (м/сек 2), плотности (кг/м 3), времени (сек) или других параметров, комбинации которых будут давать указанную конечную размерность. Высказывая эти предположения, автор основывается на убеждении, что эмпирический подход способен внести свою лепту в постижение природы гравитации и факторов, определяющих собой величину и свойства гравитационного взаимодействия, что ни в коей мере не должно рассматриваться как умаление роли теоретических выводов, за которыми остается последнее слово.

Рис. 2. Кольца Тициуса-Боде в околосолнечном диске

Разумеется, изложенные выводы в отношении гравитационной природы базисного расстояния как основы закона Тициуса–Боде могут быть поставлены под сомнение, однако мы призываем каждого оппонента задуматься над тем, почему все же величина В s оказалась такой, что ее можно поставить в зависимость от скорости света и, что особенно важно, от гравитационной постоянной Ньютона. Ведь этого могло и не быть, как могло не быть и числа 3 в формуле закона Тициуса–Боде, и тогда не было бы оснований для выдвижения новой концепции происхождения Солнечной системы.

2. Закон Тициуса-Боде в системах Юпитера, Сатурна и Урана

Естественно, что в исследовании закономерности Тициуса–Боде мы еще не исчерпали все ресурсы и нам необходимо обратиться к спутниковым системам планет – гигантов, чтобы посмотреть, какую информацию выдаст нам наш природный компьютер – Солнечная система – в этой сфере. Если закон Тициуса–Боде – это действительно квантовый физический закон, возникающий в связи с гравитационным излучением центральных гравитирующих объектов, то этот же закон в неизменном виде должен был действовать и в спутниковых системах планет–гигантов. Насколько эта мысль является принципиально новой можно судить по тому, что за всю более чем двухвековую историю исследования закона, кстати, претерпевшего за этот срок десятки, а то и сотни всевозможных модификаций, эта мысль просто никому не пришла в голову. По–видимому, эта мысль должна была казаться полнейшей нелепостью, как это казалось в свое время и самому автору. Тем не менее, наш природный компьютер просто обязывает нас предпринять в этом направлении вполне определенные действия и исследовать этот кажущийся парадоксальным вариант.

При исследовании возможности распространения ортодоксального закона Тициуса-Боде на спутниковые системы планет-гигантов (Юпитера, Сатурна и Урана) основная задача сводится к правильному определению базисного расстояния этих систем как единственной неизвестной величины в полной формуле закона Тициуса-Боде, которая должна иметь вид:

R =В (4 + 3 × 2 n ),

где В – базисное расстояние системы, являющееся квантовой величиной, определяемой массой центрального объекта.

Хотя эта задача на первый взгляд кажется исключительно сложной, однако ее решение достигается относительно просто благодаря тому, что, во–первых, нам известен тот конечный результат, который мы должны получить, а, во–вторых, потому, что сами системы содержат в себе искомый нами ответ.

Определение искомой величины – базисного расстояния спутниковых систем планет-гигантов – осуществляется точно таким же образом, как это было сделано Тициусом для Солнечной системы, то есть эмпирическим путем, и здесь мы сразу же выходим на ошеломляющие нас открытия. Прежде всего, учитывая то, что массы центральных планет – Юпитера, Сатурна и Урана – значительно разнятся между собой, можно было ожидать, что базисное расстояние будет различным для всех этих систем . Особенно контрастно это должно было проявиться в системах Юпитера и Урана, массы центральных тел в которых разнятся между собою более чем в 20 раз. Однако уже из сопоставления расстояний регулярных спутников во всех трех системах можно отметить, что эти расстояния имеют один и тот же порядок величины (табл. 1), и, более того, для целого ряда спутников в различных системах наблюдается практически точное совпадение расстояний(Амальтея-Мимас-Ариэль, Ио-Титания), что сразу же наводит на мысль о том, что спутниковые системы могут быть построены на основе единого базисного расстояния. Тогда становится понятным, что слишком "круглая"величина базисного расстояния Солнечной системы (В s = 15 млн.км) характеризует собой свойства гравитационного излучения не только Солнца как звезды со случайной массой, а является общей характеристикой объектов класса звезд.

Сопоставляя теперь между собой расстояния регулярных спутников, легко можно заметить, что эти расстояния для всех систем в среднем являются кратными 60 тыс.км, при этом легко выделяются спутники (Фива, Энцелад, Умбриэль), отвечающие началу классической геометрической прогрессии Тициуса–Боде, удаление которых от центра систем как раз соответствует 4 найденным нами единичным расстояниям (~ 240 тыс.км), что позволяет нам принять величину 60 тыс.км за искомое базисное расстояние этих систем. Сразу же обращает на себя внимание примечательная кратность этой величины по отношению к скорости света (В g µ × c ), благодаря чему эта величина получает тот же физический подтекст, что и базисное расстояние в планетной системе.

Приведя теперь к этой единице длины спутниковые расстояния всех трех систем, мы получаем, с учетом трех "люков" в системах Юпитера и Сатурна, исключительно хорошую степень согласия их с законом Тициуса–Боде (табл. 2), подтверждающую реальность сделанных нами выводов и надежность определения величины базисного расстояния, которая в дальнейшем подтверждается анализом строения этих систем. На основании сопоставления величины базисных расстояний Солнечной системы и спутниковых систем планет–гигантов, устанавливается скачкообразное изменение масштаба этих систем по отношению к Солнечной системе ровно в 250 раз. В каждой из систем обособляется внутренняя гравитационная область радиусом 4 единичных расстояния, где геометрическая прогрессия не действует. Полная система колец и их наименование в околопланетных дисках Юпитера, Сатурна и Урана даны на рис. 3.

Таблица 1

Расстояния (в тыс.км) и распределение спутников по кольцевым уровням

в спутниковых системах планет-гигантов

	Система Юпитера		Система Сатурна		Система Урана
	Спутники	Расстояния	Спутники	Расстояния	Спутники	Расстояния
	Адрастея		S 1,S3
	Амальтея
					Умбриэль
	Каллисто		Гиперион
	VI , VII , X , XIII
	XII , XI , VIII , IX

Таблица 2

Сопоставление закона Тициуса-Боде, описывающего центры колец, с реальным

распределением планет и спутников

Закон Тициуса-Боде

Планетная система

Система Урана

Примечания. Планетная система представлена без Нептуна, выделившегося из кольца Плутона. В системе Юпитера для двух крайних групп спутников даны средние расстояния от центра системы.

Рис.3. Распределение спутниковых колец планет-гигантов.

В итоге, при переходе к спутниковым системам планет-гигантов мы получаем новые, весьма весомые доказательства квантово-гравитационной природы закона Тициуса-Боде, которые непосредственно вытекают из факта скачкообразного изменения величины базисного расстояния этих системВ g относительно величиныВ s при сохранении кратной зависимостиВ g от скорости света. Сомнительно, чтобы такого рода скачкообразность была обусловлена процессами, протекавшими в дисках, для которых более естественными являются непрерывные функциональные связи между параметрами и, как результат, обычные, неэкзотические характеристики динамически развивающихся систем, даже в случае появления наведенной дискретности как продукта самоорганизации в развитии этих систем.

С другой стороны, рассматриваемая скачкообразность также не может быть обусловлена каким-либо установленным к настоящему моменту типом взаимодействий центральных объектов с окружающими их дисками кроме гравитационного, так каксколько-нибудь сопоставимых по масштабу (соотносительно с размерами дисков) таких типов взаимодействий у светящегося Солнца и несветящихся планет-гигантов просто нет.

Остающаяся гравитационная причина рассматриваемой дискретности не может быть обусловлена и приливными эффектами во взаимодействии центральных объектов с окружающим их веществом, поскольку для таких взаимодействий не устанавливается никаких других связей, кроме функционально-непрерывных. В итоге установленный скачкообразный характер изменения величиныВ g относительно величины В s можетбыть объяснен только свойствами гравитационного излучения, связанными с изменением массы центральных объектов при переходе от класса звезд к классу планет-гигантов, и именно в этом пункте кроется корень всех проблем гравитации, содержащий в себе потенциальную возможность разгадки этих тайн, для чего в будущей теории гравитации необходимо найти ответы на вопросы о том, при какой критической массе совершается скачкообразное изменение базисного расстояния излучающего гравитирующего объекта и каким образом и почему это происходит.

Другой комплекс вопросов касается выяснения причин и механизма формирования внутренней гравитационной области и ограничивающей ее сферы с радиусом 4 базисных расстояния вокруг центральных гравитирующих объектов, а также формирования твердых кольцевых границ на расстояниях, соответствующихклассической прогрессии Тициуса-Боде со знаменателем 2 во внешней, структурированной гравитационной области, и выяснения роли вращения центральных гравитирующих объектов в этом механизме.

В целом проведенный на основе диалога с Солнечной системой анализ закона Тициуса-Боде подтверждает версию о его квантово-гравитационной природе и позволяет получить лавину эмпирической информации о параметрах гравитационного излучения объектов класса звезд и планет-гигантов, которую невозможно получить никаким другим путем и которая может явиться бесценным ресурсом при разработке основ квантово-волновой теории гравитации.

3. Сопоставление Солнечной системы с атомом

В процессе разработки квантовой теории гравитации неизбежно обращение к атому как к единственному прототипу квантующейся системы, в отношении которой осуществлены глубокие теоретические разработки, поэтому имеет смысл провести сопоставление Солнечной системы с атомом, чтобы, во-первых, определить, по каким элементам строения двух систем можно проводить их сравнение, и, во-вторых, чтобы выяснить, в чем заключается сходство этих систем между собой, если таковое имеется. При всей бездне различий между Солнечной системой и атомом, проявляющихся в различии масштабов и энергетической природы этих объектов, между ними обнаруживается то сходство, что эти системы строятся на принципах квантования (дискретности) расстояний в распределении существующих неоднородностей в структуре физических полей этих объектов, и что законы распределения этих неоднородностей в двух системахявляются принципиально сходными между собой. При этом, с учетом полученных данных по Солнечной системе мы сознательно должны отрешиться от проведения напрашивающейся аналогии между орбитами планет и электронов и ориентироваться только на эффекты, отражающие внутреннее энергетическое состояние этих объектов. В качестве таких неоднородностей в атоме могут рассматриваться кольцевые (сферические) уровни максимальной плотности нахождения электронов каждой из электронных оболочек, в Солнечной системе - твердые силовые кольцевые границы, точный физический смысл которых еще предстоит установить.

Сопоставление законов распределения обнаруживаемых физических неоднородностей в двух системах показывает, что эти законы, основу которых составляют всего лишь два элемента – число 2 и натуральный ряд чисел n , - строятся на принципе симметрии друг относительно друга: г = n 2 для атома и R = 2 ⁿ для Солнечной системы при значениях n = 1, 2, 3, 4и т.д.исоответствующих значениях единичных расстояний 0,529 Å в атоме и 15 · 10 9 мвСолнечной системе. При этом в атоме, как и в Солнечной системе, правомочно выделение колец, аналогичных кольцам Тициуса-Боде, только там их ширина будет подчиняться уже не геометрической прогрессии со знаменателем 2, а арифметической прогрессии с основанием и разностью 2 (рис. 4). Распределение границ колец в атоме в этом случае будет описываться формулой:

r b = n (n - 1) и вполне возможно, что эти границы также могут отражать энергетическое состояние в атоме, например, соответствоватьминимумам суммарной плотности нахождения электронов соседних электронных уровней, которым в Солнечной системе по своей физической сущности будут соответствовать уровни, отвечающие средним линиям колец Тициуса-Боде. Естественно, что в качестве эталонного объекта микромира для сопоставления с Солнечной системой необходимо рассматривать наиболее простой из атомов – атом водорода, лишенный в сфере проводимых сравнений тех осложняющих эффектов, которые являются характерными длясложных атомов.

Рис. 4. Кольцевые зоны (сферы) в атоме (а) и кольца Тициуса-Боде в околосолнечном диске (б) в сопоставлении между собой.

Пунктиром обозначеныграницы колец и кольцевых зон, утолщенными линиями – их средниелинии.

В плане оценки сходства двух систем и разрешения главного вопроса, касающегося раскрытия физической природы геометрической прогрессии, представляется естественным исходить из того положения, что если формула r = n 2 ватоме характеризует собой квантовую систему с симметричным относительно центрального объекта кольцевым распределением энергетических неоднородностей, то и формула R = 2 ⁿ вСолнечной системе не может характеризовать собой ничего иного как только квантовую систему с идентичным кольцевым распределениемсобственных энергетических неоднородностей. Принципиальное сходство двух систем проявляется в том, что в обоих случаях на базе указанных формул мы получаем кольцевую структуру распределения физических неоднородностей, симметричную относительно центрального объекта и что максимумы этих неоднородностей и формальныепо отношению к ним минимумы соответствуют границам и средним линиям колец. В то же время, по всем тремэлементам внутренней организации сравниваемых систем(ширина колец – границы колец – средние линии колец)мы имеем полную антиподальность в плане их физического наполнения (табл.3), которая обусловлена симметричным обращением законов квантования двух систем. Образно выражаясь, можно сказать, что Солнечная система по своей внутренней организации адекватна атому, вывернутому наизнанку. Тем не менее в главном пункте, касающемся квантовой природы распределения существующих неоднородностей в двух системах, мы должны признать их адекватность друг другу, поскольку реализуютсяони на объединяющей их единой фундаментальной математической основе, общей для электромагнитного (в микромире) и гравитационного (в макромире) типов взаимодействий.

Таблица 3

Внутренняя организация атома и Солнечной системыкак квантующихся систем

Сравниваемыеэлементы внутренней организации атома и Солнечной системы		Солнечная система
Вид прогрессиив распределении шириныколец	Арифметическая с основанием и разностью 2	Геометрическая со знаменателем2
Начало отсчета прогрессии	Совпадает с центром системы	Соответствует границе сферы с радиусом 4 базисныхрасстояния
Характер распределения максимального уровня энергетических неоднородностейотносительно элементов колец	Средние линии колец	Границы колец
Характер распределения формального минимального уровня энергетических неоднородностей относительно элементов колец	Границы колец	Средние линии колец

Выявление принципиального сходства между Солнечной системой и атомом дает все основания рассматривать также и этот факт в качестве еще одного весомого аргумента в пользу именно квантово-гравитационной природы закона Тициуса-Боде, что следует из самой формы и физического смыслового содержания сопоставляемых закономерностей.

На примере проведенного сопоставления столь разнородных по своей физической природе объектов мы имеем возможность убедиться в справедливости замечания Ньютона о том, что природа проста и не изобилует причинами. Пользуясь предельно ограниченным арсеналом средств, только комбинируя их в разных соотношениях между собой, с помощью столь несложных перестановок, она ухитряется создать удивляющий нас своей гармонией мир. Обнаружение столь разительного сходства между Солнечной системой и атомом дает основание утверждать, что основные законы,лежащие в основе макро-и микромира строятся на принципиально единой основе и это вселяет уверенность в возможности реализации давней мечты физиков – разработки единой теории взаимодействий для окружающего нас материального мира.

Выводы

По результатам проведенного анализаосновными аргументами в пользу квантово-гравитационной природы закона Тициуса-Боде являются:

Целочисленная кратность в распределении твердых силовых кольцевых границ в дисках, реализуемая на основе базисного расстояния систем как неделимой основы закона Тициуса-Боде;

Примечательная целочисленная кратность базисного расстояния Солнечной системы (15 млн.км) по отношению к скорости светав вакууме и к гравитационной постоянной Ньютона;

Скачкообразность изменения величины базисного расстояния при переходе от планетной системы(15 млн.км) к спутниковым системампланет-гигантов(60 тыс.км);

Большое сходство законов, описывающих распределение существующих физических неоднородностей в атоме и в Солнечной системе, свидетельствующее о внутреннем физическом единстве этих законов.

Каждому, кто попытался бы представить закон Тициуса-Боде в ином свете, т.е. пожелал бы дать ему другую физическую интерпретацию, неизбежно придется столкнуться с необходимостью объяснения этих четырех главных свойств закона Тициуса-Боде, утверждение которого в форме реализации твердых силовых кольцевых границв дисках приводит к полному разрешению космогонических проблем.

Литература

1.Вебер Дж. Общая теория относительности и гравитационные волны. Москва, Изд-во Иностр. литература, 1962.

2.Брагинский В.Б. Проблема обнаружения гравитационных волн.// “Земля и Вселенная”, 1980, №3, с. 28-33.

НьетоМ.М. Закон Тициуса-Боде. Москва, “Мир”, 1976.