Вселенная полна загадок - Зигель Феликс Юрьевич - Страница 18

По мере приближения к Солнцу облако утолщается. Вот почему вблизи Солнца зодиакальный свет особенно широк и ярок.

Исследования, проведенные В. Г. Фесенковым, показали, что наибольшего сгущения пылевое облако достигает между орбитами Марса и Юпитера, то есть как раз там, где обращается вокруг Солнца множество малых планет — астероидов. Этот факт наводит на мысль, что кольцо астероидов связано с зодиакальным светом. Точнее говоря, пыль, порождающая этот свет, быть может, является продуктом распада астероидов, результатом того непрекращающегося дробления малых планет, о котором мы уже говорили.

Планета Фаэтон, или, лучше сказать, ее осколки, продолжает разрушаться. И, может быть, мельчайшие частички, сплошным облаком обволакивающие солнечную систему, также есть осколки погибшей планеты. Мы потом увидим, что это предположение, кажущееся естественным, встречает некоторые серьезные затруднения. Но, независимо от происхождения пылевого облака зодиакального света, следует выяснить, какие причины заставляют это облако существовать, по-видимому, весьма продолжительное время.

Частицы облака не могут быть неподвижными относительно Солнца, ведь иначе все они давно были бы притянуты Солнцем и, стянувшись к его чрезвычайно раскаленной поверхности, обратились бы в газ. Значит, частицы зодиакального облака (будем так называть это образование) движутся. Но как?

Известно, что движение крупных тел солнечной системы — больших планет и наибольших из астероидов— определяется законом всемирного тяготения. Все они обращаются вокруг Солнца по эллипсам и будут двигаться так еще неопределенно долгое время.

Иначе ведут себя мелкие твердые частички, в частности та мельчайшая твердая пыль, которая является основной составляющей частью зодиакального облака.

На мелкие твердые тела заметное воздействие оказывает световое давление солнечных лучей. Как и силы тяготения, световое давление изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Если притяжение, действующее со стороны Солнца на твердую частичку, направлено к Солнцу, то световое давление играет роль отталкивательной силы. Оно всегда направлено в сторону, противоположную Солнцу.

Борьба этих двух сил определяет судьбу частички.

Допустим, что обе силы равны по величине. Можно подсчитать, что такое равенство будет иметь место для крохотных частичек с поперечником порядка 0,0001 миллиметра. На такие частицы фактически силы не действуют (равнодействующая равна нулю) и потому относительно Солнца они должны двигаться прямолинейно и равномерно. Любопытно, что это единственный реальный случай, когда в пределах солнечной системы становится возможным прямолинейное и равномерное движение.

Если частица будет иметь меньшие размеры, то солнечный свет станет отталкивать ее. В результате частица со все возрастающей скоростью полетит прочь от Солнца в межзвездное пространство по орбите, представляющей собой гиперболу. Рано или поздно солнечные лучи «выгонят» такую частицу за границы солнечной системы.

Иначе сложится судьба тех частиц, поперечник которых превышает 0,0001 миллиметра. Для них сила тяготения Солнца преобладает над отталкивательным действием его лучей. Поэтому такие частицы начнут обращаться вокруг Солнца по эллиптическим орбитам как самостоятельные крошечные планетки. Правда, разыгрывать роль планет им придется не так уж долго. Световое давление, не смогшее «выгнать» их из семьи настоящих больших планет, сумеет «расправиться» с ними не менее жестоко.

Представьте себе, что вы бежите под проливным дождем. Даже если капли дождя летят на землю строго вертикально, дождь будет бить вам в лицо, как бы сопротивляясь вашему движению.

Нечто подобное произойдет и с небольшой частицей, обращающейся вокруг Солнца. «Дождь» солнечных лучей будет бить ей «в лоб», оказывая на частицу боковое световое давление. Это явление, известное в физике под названием эффекта Пойнтинга — Робертсона, в судьбе частицы сыграет решающую роль. Боковое давление света будет медленно, но верно тормозить полет частицы вокруг Солнца. Скорость ее постепенно уменьшится, и частица начнет приближаться к Солнцу по некоторой спиралеобразной кривой.

Конец ее предопределен — рано или поздно частица упадет на Солнце, и тогда в его атмосфере возникнет микроскопически маленькое газовое облачко — остаток бывшей планетки.

Количественная сторона явлений всегда тесно связана с их качественной стороной. Для Земли и ей подобных планет эффект Пойнтинга — Робертсона так ничтожно мал, что практически световое давление на движение Земли никак не влияет. Но для частиц зодиакального облака этим эффектом пренебрегать нельзя. По расчетам В. Г. Фесенкова, частица поперечником 10 микрон и плотностью, равной единице, начавшая движение на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца, упадет на его поверхность через семь тысяч лет.

В жизни человечества семь тысяч лет — срок немалый. Но в жизни тел солнечной системы тысяча лет означает примерно то же, что час в жизни человека. Значит, падение на Солнце частиц зодиакального облака— процесс сравнительно быстрый. Гораздо быстрее покидают солнечную систему те частицы зодиакального света, поперечник которых меньше 0,0001 миллиметра. Крупных частиц, как показали работы В. Г. Фесенкова, в зодиакальном облаке должно быть очень мало.

Вывод из сказанного может быть только один: вещество зодиакального облака должно непрерывно обновляться. Только в этом случае может быть понятно продолжительное существование зодиакального света.

Можно подсчитать, какова масса зодиакального облака, например, в пределах земной орбиты. Такие под счеты, проведенные В. Г. Фесенковым, дают с первого взгляда внушительную величину — 1 000 000 000 000 (10¹²) тонн, что по отношению к массе Земли (10²⁷) составляет всего 1/1 000 000 000 000 000 долю.

Из этой части зодиакального облака можно было бы слепить астероид поперечником всего лишь 10 километров. Такое количество вещества, по расчетам В. Г. Фесенкова, выпадает на Солнце за миллион лет.

Вели считать, что зодиакальный свет существует уже несколько сотен миллионов лет, то за это время он должен был полностью обновиться не менее нескольких сотен раз. Иначе говоря, на его образование должна была уйти значительная доля массы распавшегося Фаэтона.

Может быть, в образовании зодиакального света Фаэтон и не замешан. В 1955 году, основываясь на новейших наблюдениях, бельгийский астроном Колман пришел к выводу, что некоторые свойства частиц зодиакального света сильно отличаются от свойств метеорных тел. В частности, зодиакальные частицы должны быть гораздо плотнее тех метеорных частиц, которые порождают «падающие звезды». Поэтому возможно, что зодиакальный свет вызван твердыми частицами, выделяющимися при распаде комет. Могут быть мыслимы и иные пути его происхождения.

Недавно астрономы снова убедились, что их представления о зодиакальном свете далеко не полны. При детальном изучении призрачного света с помощью специальных инструментов — поляриметров — обнаружилось, что в состав зодиакального света, помимо твердой пыли, возможно, входят свободные электроны. Облако электронов в целом имеет такую же форму, как и облако пылевых частиц. Как пыль, так и электроны распределены в межпланетном пространстве очень редко. Вблизи Земли в 1 кубическом сантиметре пространства должно находиться не более тысячи электронов, между тем как в том же объеме комнатного воздуха их число фантастически велико.

Частицы пыли, образующей зодиакальное облако, встречаются еще реже. На том же расстоянии от Солнца одна ничтожно малая твердая пылинка отдалена от другой в среднем на 1 километр.

Откуда взялись электроны в зодиакальном облаке?

Источником их может быть Солнце. Оно, как известно, постоянно выбрасывает в мировое пространство колоссальное количество электрически заряженных частиц (корпускул), среди которых не последнее место занимают электроны.

В отличие от протонов, также в изобилии извергаемых Солнцем, электроны очень сильно рассеивают солнечный свет. Благодаря этому и было заподозрено их присутствие в зодиакальном свете.