Удивительная астрономия - Брашнов Дмитрий Геннадьевич. Страница 14

Единственным украшением бескрайних долин спутника служат озера. Их здесь очень много. На одном из участков, обследованных аппаратом «Кассини», удалось насчитать 75 озер протяженностью от 3 до 70 км. Некоторые из этих озер постепенно высыхают. Засухи, вероятно, нередки на Титане. Ученые неоднократно видели на снимках следы полностью высохших «водоемов». Разумеется, в озерах, связанных протоками, течет не вода (она при температуре на Титане немедленно замерзла бы), а жидкий метан. Глубину метановых озер сейчас нет возможности измерить, однако вряд ли они особенно глубоки. Об этом говорит богатая россыпь мелких островков во многих таких «водоемах».

Столь большому количеству метана на поверхности и в атмосфере Титан обязан своим вулканам. Ученые пока обнаружили лишь несколько таких вулканов, причем сильно сомневаются, что они способны изливать силикатные лавы, как на Земле или Ио. Скорее всего, перед нами криовулканы, какие имеются на Энцеладе и Тритоне. Из жерла таких вулканов извергается водно-аммиачная смесь с примесью метана и некоторых других веществ. Однако вулканизм на Титане протекает гораздо спокойнее, чем на Энцеладе или тем более на Ио.

Воды на Титане очень много, но только в виде льда. Этот лед несколькими слоями обволакивает внутреннее ядро планемо, сложенное из каменистых пород и радиоактивных металлов.

Поверхность Титана совершенно невозможно увидеть из космоса из-за толстой атмосферы, в которой постоянно висит густой туман. Толщина атмосферы Титана составляет 400 км, так что эта «воздушная шуба» создает давление в полтора раза большее, чем земная. Почти 98 % объема газовой оболочки спутника приходится на азот. Остальные газы представлены этаном, ацетиленом, пропаном, углекислым газом, угарным газом, гелием и прочими примесями. Из этих примесей преобладают метан и аргон, концентрация которых с высотой растет и в верхних слоях достигает 43 %. На высотах около 20 км метан образует косматые тучи, время от времени проливающиеся на спутник дождем.

Метан активно разрушается солнечным излучением, в результате чего на высоте 100 км в атмосфере формируется слой так называемых ароматических веществ, которые как раз и образуют непроглядный туман. У самой поверхности лежит еще один слой тумана, окрашенный в оранжевый цвет. В результате небо Титана в дневные часы всегда весело-оранжевое. Казалось бы, такая плотная «шуба» с двумя слоями тумана должна хорошо сберегать тепло на спутнике, но в действительности этого не происходит. Как раз наоборот: туман поглощает часть солнечного тепла, а остальное свободно пропускает в космос. Из-за этого спутник охлаждается до 180 °C ниже нуля.

В честь кого это назвали?

«Кассини». Аппарат назван в честь итальянского астронома Джованни Кассини (1625–1712), первого директора Парижской обсерватории, открывшего у Сатурна следующие спутники: Япет (1671), Рея (1672), Тетис и Диона (1684).

«Гюйгенс». Робот назван в честь голландского физика Христиана Гюйгенса (1629–1695), открывшего кольца Сатурна и его спутник Титан (в 1655 году).

Землеподобные планеты

Знойная планета

Гигантские экзопланеты уже сегодня доступны для изучения. Но вот о природе небольших, сопоставимых с Землей экзопланет ученым приходится пока судить лишь по тем данным, которые были получены при изучении внутренних планет Солнечной системы. Напомним, что внутренними называются планеты, расположенные внутри Пояса астероидов. По-другому они называются «планетами земной группы», поскольку размерами, строением и химическим составом похожи на наш космический дом.

Однако это сходство далеко не полное. Если выбирать между Марсом и Юпитером, то Марс, разумеется, покажется едва ли не точной копией Земли. И всетаки, забыв на время о газовых гигантах, мы убедимся, что между земплеподобными планетами имеются существенные различия. Главным образом эти различия связаны с расстоянием до Солнца.

Астрономы неслучайно выбрали средний радиус земной орбиты в качестве универсальной меры космических расстояний – астрономической единицы. Те планеты, которые находятся дальше одной астрономической единицы от Солнца, слишком холодны, поэтому их природа совершенно непохожа на земную. Планеты, расположенные ближе, чем на одну астрономическую единицу, слишком горячи. Это знойные планеты, и поэтому климат, состав атмосферы и прочие условия на них тоже сильно отличаются от земных.

Таблица 4

Свойства планет земной группы

Как на холодных, так и на знойных планетах не может существовать жидкая вода. Она здесь встречается только в виде льда или, еще реже, в виде атмосферного пара. Ни морей, ни океанов, ни даже лужиц на таких планетах не встретить. Неужели это так важно? Оказывается, чрезвычайно важно! От наличия жидкой воды зависят облик планеты и ее судьба. Но об этом лучше поговорить чуть позже.

Холодная планета в земной группе только одна – это Марс. Зато знойных насчитывается две – Меркурий и Венера.

По-настоящему знойной планетой следует считать только Венеру, тогда как Меркурий астрономы правильнее называют «планетой контрастов». Дело в том, что Меркурий очень медленно поворачивается вокруг собственной оси, затрачивая на такой поворот почти два земных месяца. А вот вокруг Солнца планета бежит крайне быстро, поэтому за два меркурианских года – 176 земных суток! – на освещенном полушарии длится один световой день от восхода до заката. Затем это полушарие на два года (176 суток) погружается в космическую тьму.

В результате в дневном полушарии в течение двух меркурианских лет царит страшная жара, когда камни накаляются до +340 °C (на экваторе – до +480 °C), а в противоположном, ночном, полушарии стоит мороз под –180 °C. Именно по этой причине Меркурий потерял свою первичную атмосферу, зато обзавелся ледяными шапками. На этой планете человек столкнулся с поразительным природным явлением, которое называется «принципом Уатта», или «принципом холодной стены».

Представим себе две закупоренные колбочки, связанные между собой трубочкой. Одна из колбочек будет слегка нагреваться, а вторая лежать в ведерке со льдом или просто холодной водой. Что произойдет с воздухом? По принципу Уатта, весь воздух рано или поздно должен стянуться к «холодной стене» и осесть на нее в виде капелек, а затем инея. Со временем воздуха в колбочках будет становиться все меньше и меньше, а затем наступит момент, когда по колбочкам будут витать лишь редкие молекулы. Воздух почти полностью превратится в иней, скопившись на стенках охлаждаемой колбы.

Принцип холодной стены

Атмосфера – тоже сосуд, как и колба. Вся разница лишь в том, что атмосфера ничем не закупорена, поскольку ее удерживает от улетучивания сила тяготения планеты. Газовая оболочка обоих полушарий едина, она сплошным покрывалом укутывает планету. То есть на обоих полушариях имеется один и тот же воздух, как в двух колбах из нашего эксперимента.

На Меркурии в глубокой древности была сверхтонкая атмосфера, о чем говорит отсутствие малейших следов ветра на поверхности гор и равнин. Иного и ожидать не приходится, поскольку планета невелика по размеру. Чем меньше вес космического тела, тем слабее сила его тяготения, а значит, тем меньше возможностей удержать вокруг себя плотную газовую оболочку. Но и те немногие запасы газа, что когда-то имелись на Меркурии, исчезли: из-за его необычного вращения воздух постепенно скопился и замерз в местностях, куда не заглядывают солнечные лучи. Такие участки находятся в окрестностях Северного и Южного полюсов; здесь образовались ледяные шапки, похожие на полярные ледники Земли.