Первый планетарий заработал в 1925 году в Мюнхене, и теперь такие учреждения есть по всему миру. В международный день планетариев, 7 мая, Евгений Бурмистров, преподаватель астрономии, заместитель директора Политехнической школы ПНИПУ, рассказал, как длина земных суток увеличивается из-за земного спутника, почему началась вторая лунная гонка и что полезного можно найти в грунте и кратерах Луны.
Луна / © Benjamin Child, Unsplash
Каждый год естественный спутник отдаляется от Земли на четыре сантиметра. Это явление открыли еще древние астрономы. Кроме того, по мере удаления замедляется также вращение нашей планеты: чуть более полумиллиарда лет назад сутки длились только 21 час. «Главная причина, почему Луна отдаляется от Земли, — это приливное ускорение. Мы знаем, что лунное притяжение вызывает приливы и отливы. Когда вода с планеты благодаря силам тяготения устремляется к Луне, формируется «приливной горб» — как будто кто-то тянет за поверхность океанов. Именно это движение влияет на длину траектории Луны: из-за «горба» время от времени меняется вектор притяжения Земли — его направление и сила», — объясняет Евгений Бурмистров.
Еще одна причина — связь спутника с Солнцем. Сила притяжения между ними почти в два раза больше, чем между Луной и Землей. Заглядывая далеко в будущее — какие последствия повлечет отдаление Луны? Прежде всего, изменение климата. Чрезмерное удаление спутника влияет не только на скорость вращения, но и на угол наклона нашей планеты. Это способно вызвать смещение полюсов, что в свою очередь спровоцирует сдвиг климатических зон.
Внимание к спутнику Земли вновь приковано еще с начала 2000-х. В кратерах около Северного и Южного полюсов Луны исследователи обнаружили большое скопление воды. С тех пор сразу несколько стран стали направлять туда автоматические станции, луноходы, а также заниматься доставкой лунного грунта на Землю.
В 2007 году Китай запустил проект по исследованию Луны, семь лет спустя и Россия презентовала свою лунную программу. NASA совместно с японским, европейским и канадским космическими агентствами в 2019 году объявило о начале проекта «Артемида» — программы по исследованию Луны. Так началась вторая лунная гонка, ее цель — исследование спутника и последующее его освоение.
«Год назад Индия послала на спутник луноход. К 2025 году на Луну астронавтов планирует отправить США, а Китай к 2030 году — не только высадить там человека, но и построить научно-исследовательскую базу. Россия предприняла попытку запустить на спутник межпланетную станцию «Луна-25», но миссия не имела успеха: аппарат разбился о поверхность спутника», — рассказывает эксперт Пермского Политеха.
Ученые также рассматривают Луну как источник природного сырья. Ее грунт (реголит) богат различными металлами и минералами. Предполагается, что там также есть водяной лед и водород. Кроме того, исследования показали, что четверть всех кратеров на Луне содержит фрагменты упавших астероидов: есть никель, кобальт, элементы платиновой группы, редкие и редкоземельные металлы.
По современной рыночной оценке, упавший на Луну астероид диаметром 1,5 километра может содержать различных элементов на сумму до 1,2 квадриллиона рублей. Даже если при столкновении с поверхностью спутника сохранится лишь малая его часть (1%), стоимость принесенных им металлов составит около 12 триллионов рублей. К тому же добыча таких ресурсов не требует строительства шахт, поскольку все лежит на поверхности, это может стать весьма прибыльным делом.
Такие планеты, как Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн можно найти на небосводе невооруженным глазом, а потому человечеству они известны уже давно. В 1840-е годы ученые заметили странные возмущения орбиты Урана, указывающие на существование еще одной планеты, после чего немецкий астроном Иоганн Галле обнаружил Нептун.
Девятую планету нашли лишь век спустя: результаты своих трудов и снимки ночного неба в 1930 году представил американский астроном Клайд Томбо. А имя находке придумала британская школьница, которая предложила назвать планету «Плутон» в честь римского бога подземного мира.
Что представляет собой Плутон? Его диаметр составляет около 2370 километров, а образован он преимущественно каменистыми породами и льдом. Полный оборот вокруг Солнца у него занимает 248 земных лет, температура на поверхности опускается до -229°С. При этом его масса уступает Луне в шесть раз, а объем — в три раза.
Известно пять спутников Плутона: Харон, Никс, Гидра, Керберос и Стикс. Последние четыре обнаружили при помощи космического телескопа «Хаббл». Начиная с 1992 года, астрономы стали открывать за орбитой Нептуна новые небольшие ледяные тела. Они походили на Плутон орбитой и даже составом, после чего его статус как планеты поставили под сомнение. В 2005 году был открыт транснептуновый объект, названный Эридой. По размерам он практически равен Плутону. Тогда ученые всерьез задумались, является ли находка новой планетой или же Плутон стоит лишить этого звания. Они решили, что если девятая планета продолжит считаться таковой и будет задавать стандарты, то в будущем число планет в Солнечной системе может сильно вырасти.
«Чтобы избежать сложностей и путаницы, Международный астрономический союз вывел новые критерии для «планеты Солнечной системы». Она должна: вращаться вокруг нашей звезды; быть достаточно массивной, чтобы принять форму шара под действием своих гравитационных сил; быть в состоянии очистить свою орбиту от других объектов, например, притянуть и сжечь в атмосфере обломки горных пород. По последнему критерию Плутон не подходил и в 2006 году переименовался в карликовую планету», — отмечает Евгений Бурмистров.
Несмотря на то, что мощная современная оптика позволяет увидеть даже небольшие астероиды, ученые лишь подозревают о наличии в Солнечной системе еще одного крупного объекта, который может стать новой планетой. Пока они обнаружили лишь его гравитационную силу, которая определенным образом воздействует на орбиты других планет. Открыли новый объект ученые Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин.
По расчетам, таинственное небесное тело в пять раз тяжелее Земли, а расстояние между ним и Солнцем составляет от нескольких сотен до тысячи астрономических единиц (1 а. е. примерно равна 150 000 000 километров). То есть этот объект довольно мал и расположен на большом от нас расстоянии, что затрудняет его изучение. Пока ученые лишь предполагают, что эта планета является мини-копией ледяных гигантов Нептуна и Урана.
В нашей системе сейчас насчитывают восемь планет, которые при этом сильно отличаются друг от друга как физическими свойствами (размером, расстоянием от звезды), так и химическим составом. Их принято делить на планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).
Первая группа получает больше энергии от Солнца, поскольку ближе к нему расположена. Чем дальше планеты от звезды, тем ниже их температура. Химический состав, например, Земли и Юпитера также резко отличается. Планеты земной группы содержат мало легких газов, но много тугоплавких элементов — кремний, железо и так далее. Планеты-гиганты обладают небольшой плотностью, поскольку состоят из легких химических элементов, например, водорода и гелия. Все это объясняется силой всемирного тяготения, действующей со стороны Солнца, которая разделила вращающуюся вокруг него материю по плотности много миллиардов лет назад.
«Масса планеты связана с наличием и характером атмосферы. Чем больше масса планеты, тем сильнее на ней гравитация. Если ее сила мала, то планета быстрее теряет свою атмосферу. На состав атмосферы и ее плотность оказывает влияние и удаленность планеты от Солнца. Скорость вращения вокруг собственной оси у планет-гигантов выше. Из-за этого форма планеты отличается от шара, например, Юпитер сплюснутый, а Сатурн отличается выпуклостью в районе экватора», — добавляет эксперт ПНИПУ.
