Титания, Оберон и Ариэль имеют блеск около 14-й звездной величины. Умбриэль в 2,5-3 раза слабее. Пятый спутник Урана (16,5-й звездной величины) был открыт гораздо позже (в 1948 г.) известным американским астрофизиком Дж. Койпером. Им же спустя год был обнаружен второй спутник Нептуна (Нереида) 19-й звездной величины, тогда как первый спутник Нептуна (Тритон), более яркий (13,6-й звездной величины) был обнаружен Ласселем в 1846 г.
Точные размеры спутников Урана и Нептуна нам неизвестны, можно говорить только о вероятных пределах этих размеров, основываясь на видимой яркости этих объектов. Если, например, мы предположим, что альбедо поверхности всех спутников одинаково и равно, скажем, 50%, то, зная расстояние и видимый блеск спутника, нетрудно вычислить его диаметр. Но очевидно, что, если принять другое значение альбедо, величина диаметра изменится обратно пропорционально корню квадратному из этого значения.
Ориентировочно диаметры всех спутников Урана лежат в пределах между 500 и 1500 км, если считать их поверхность не слишком темной, но и не очень светлой (альбедо в пределах от 0,2 до 0,5). Вероятно, это близко к истине, так как недавние спектральные исследования спутников Урана в инфракрасной области (длины .волн от 1,4 до 2,6 мкм), проведенные Д. Крукшенком и Г. Брауном, указывают на возможность присутствия на поверхности этих спутников водяного льда или инея.
Умбриэль, по-видимому, имеет более темную поверхность по сравнению с Титанией, Обероном и Ариэлем, а признаки льда и инея у него выражены менее отчетливо.
В 1978 г. Д. Крукшенк и П. Сильваджио обнаружили в спектре Тритона (крупнейшего из двух спутников Нептуна) полосу поглощения на длине волны 2,3 мкм, совпадающую по положению с полосой метана. Это дает основание подозревать наличие хотя и малоплотной, но ощутимой атмосферы у этого спутника. При чисто метановом составе давление на поверхности должно быть порядка 10-4 атм, причем наблюдаемое количество газообразного метана может находиться в равновесии с метановым льдом или инеем. Но пока каких-либо оптических признаков того, что поверхность Тритона покрыта льдом или инеем из метана, найти не удалось.
Если присутствие газообразного метана на Тритоне подтвердится, этот спутник будет вторым, имеющим атмосферу, после спутника Сатурна - Титана. Последний обладает довольно мощной атмосферой, состоящей из азота с небольшими примесями метана и других углеводородов и содержащей также несколько слоев облаков или дымки. По данным космического аппарата "Вояжер-1", атмосферное давление на поверхности Титана достигает 1,5 атм, т. е. даже больше, чем на Земле.
Диаметр Тритона (при альбедо 0,5) составляет 3200 км, т. е. сравним с размерами галилеевых спутников Юпитера, но, может быть, Тритон даже и превосходит по размерам все спутники в Солнечной системе, включая Титан, если альбедо его поверхности существенно ниже 0,5. Фотометрические наблюдения пока говорят лишь о неоднородности отражательной способности разных полушарий спутника. Его лобовая, передняя по ходу, орбитального движения, сторона ярче противоположной примерно на 20-30%. Как и многие другие спутники (например, наша Луна), Тритон обладает синхронным вращением, т. е. всегда обращен к планете одним полушарием, и, наблюдая его орбитальное движение, мы можем видеть противоположные области поверхности спутника, когда он находится слева или справа от планеты.
Тритон вообще выделяется в семействе спутников Урана и Нептуна не только своими размерами, но и движением. У Урана все 5 спутников движутся в том же направлении, в котором вращается планета, плоскости их орбит лежат практически точно в плоскости экватора планеты (повторяя особенности ориентации Урана), сами орбиты почти круговые, с крайне малой степенью эллиптичности. Спутники же Нептуна ведут себя по-разному: Нереида, хотя и движется в направлении вращения планеты, имеет наиболее вытянутую (эллиптичную) орбиту среди всех спутников в Солнечной системе, а Тритон движется по совершенно круговой орбите, но в обратном направлении. Кроме того, плоскость его орбиты наклонена на 20° к плоскости экватора Нептуна.
Крайне противоречивы пока и представления о массе и средней плотности Тритона, так что нельзя определенно сказать, близок ли этот спутник по своим физическим характеристикам к луноподобным телам, состоящим из плотных скальных пород (средняя плотность 3-5 г/см3), или к спутникам, основную массу которых составляют льды, обусловливающие их сравнительно низкую среднюю плотность 1,2-2,0" г/см3.
Неоднократно предпринимались попытки поиска других спутников Урана и Нептуна, но безрезультатно. В начале 1977 г. многие астрономы готовились к наблюдениям покрытия Ураном звезды SAO 158687, которое должно было произойти 10 марта. В этот день (вернее, ночь) группа американских астрономов вылетела с одного из австралийских аэродромов на специально оборудованном самолете (летающей обсерватории им. Дж. Койпера) в южную часть Индийского океана, чтобы провести наблюдения редкого явления с высоты более 12 км, используя установленный на борту самолета-обсерватории 91-сантиметровый телескоп с электрофотометром.
Наблюдатели Дж. Эллиот, Т. Данхем и Д. Минк начали непрерывную запись яркости звезды более чем за 40 мин до расчетного времени ее захода за диск Урана. Всего через несколько минут после начала наблюдений самописец фотометра зарегистрировал резкое ослабление блеска звезды, длившееся около 7 с, потом еще четыре более резких и коротких "исчезновения" звезды. Вначале наблюдатели решили, что происходит какой-то сбой в системе слежения, и высказанное одним из них предположение о кольцах Урана было воспринято со смехом, как остроумная шутка. Но телевизионный контроль свидетельствовал, что телескоп неизменно следил за звездой.
После того как в положенное время звезда скрылась за диском Урана и затем появилась снова, ее наблюдения были продолжены. Вновь зарегистрированные краткие падения блеска, расположенные по времени симметрично наблюдавшимся до покрытия звезды планетой, не оставили сомнений в том, что вокруг Урана действительно существуют 5 очень узких колец шириной всего в несколько километров, лежащих в плоскости экватора планеты. Это открытие было подтверждено наблюдениями Р. Миллиса в Перте (Австралия) и анализом наблюдений, проведенных на других наземных обсерваториях: в Кейптауне (Африка), Кавалуре (Индия), Токио и на острове Маврикия.
Дальнейшая обработка всех данных наблюдений 10 марта 1977 г., а также новые наблюдения покрытий кольцами слабых звезд, проведенные позднее 23 декабря 1977 г., 10 апреля 1978 г. и 16 августа 1980 г., - показали, что, во-первых, вокруг Урана обращается по крайней мере 9 узких колец на расстояниях от 42 до 51 тыс. км от центра планеты (рис. 11), 8 из них имеют незначительный эксцентриситет, т. е. близки к круговым, и только самое внешнее кольцо обладает наибольшей эллиптичностью (да и то соответствующей эксцентриситету всего около 0,01) и состоит из двух компонентов - внутреннего и внешнего.
Во-вторых, тщательный анализ фотометрических записей привел к выводу, что и промежутки между кольцами не абсолютно прозрачны: вещество, ослабляющее, хотя и незначительно, блеск звезды, присутствует в широкой зоне на расстояниях от центра планеты от 30 до 54 тыс. км. Концентрация этого пылевого или газового вещества меняется с расстоянием от Урана, зона с наибольшим его количеством находится на расстоянии от 30 до 35 тыс. км. Таким образом, система колец Урана напоминает систему колец Сатурна, но только значительно более разреженную.
Обнаружить кольца Урана по отраженному ими солнечному излучению в видимой области спектра не удалось, из чего был сделан вывод об очень низкой отражательной способности частиц, образующих кольца. Это должны быть практически черные каменные или ледяные глыбы, отражающие не более 5% падающего на них света. Однако как некий курьез (а может быть, и вполне серьезный и заслуживающий внимания факт) следует отметить, что на рисунке Урана, сделанном 16 марта 1789 г., В. Гершель изобразил кольцо, причем по размерам и ориентировке оно не противоречит открытому в 1977 г. Гершель указывает также в примечании к наблюдениям, что кольцо "короткое, не такое, как у Сатурна". Не исключено, конечно, что это был результат каких-то дефектов оптики гершелевского телескопа.
Тем не менее кольца Урана удалось "увидеть" в инфракрасных лучах с помощью 5-метрового телескопа обсерватории Маунт-Паломар. К. Метьюз и Дж. Нейгебауэр, используя электронно-оптический преобразователь, получили изображение колец (конечно, не очень четкое) почти без помех от рассеянного света диска Урана, наблюдая в длине волны 2,2 мкм, которой соответствует сильная полоса поглощения метана. Яркость диска Урана поэтому была очень сильно ослаблена. Эти наблюдения подтвердили сделанное Б. Смитом и В. Синтоном заключение о низкой отражательной способности колец - альбедо получилось всего около 3%.
Кольца Урана пока остаются одной из загадок Солнечной системы. Хотя еще задолго до их открытия возможность существования колец из "кометно-метеорного" вещества вокруг Юпитера и других планет предсказывалась С. К. Всехсвятским, истинные пути их формирования и эволюции далеко не ясны. Высказываются предположения о том, что в кольцах движутся маленькие спутники, пополняющие их газовым или пылевым веществом. Движение частиц в кольцах несомненно подвержено возмущениям со стороны известных спутников Урана, что может быть причиной установления определенных размеров и формы колец.
Уже сделано немало расчетов структуры и взаимодействия колец со спутниками Урана. Но теоретические расчеты требуют для своей проверки более точных и многочисленных измерений параметров колец, а это по понятным причинам не так легко осуществить.
| << Предыдущая глава | Следующая глава >> |
