Космическая пыль в междупланетном пространстве
Редакция продолжает публикацию материалов из «Науки и жизни» военных лет. В июне были опубликованы статьи Сергея Ивановича Вавилова и Александра Александровича Михайлова из № 5–6 1945 года, в июле — статьи Льва Давидовича Ландау и Якова Абрамовича Смородинского из № 6 1942 года. Сейчас перед вами статья выдающегося астронома и астрофизика, академика Василия Григорьевича Фесенкова из № 7–8 1942 года.
Статья посвящена исследованиям мелких объектов Солнечной системы — астероидов и межпланетной пыли, это научно-популярный обзор по состоянию на 1942 год. Конечно, с тех пор человечество построило гораздо более крупные наземные телескопы, вывело на орбиту космические обсерватории и исследовательские зонды, усовершенствовало методы наблюдений. Теперь мы знаем о Солнечной системе гораздо больше. В главном поясе астероидов, по современным оценкам, почти 2 миллиона объектов с размерами от 1 км. Общая их масса составляет примерно 0,05% массы Земли (около 4% массы Луны). Оценка этой массы, приведённая Фесенковым в статье, завышена из-за того, что влияние астероидов тогда преувеличивалось. В реальности наибольшее влияние на орбиту Марса оказывает Юпитер. В настоящее время также обнаружено много астероидов между Юпитером и Нептуном, а после открытия в 1992 году пояса Койпера к ним добавились и более далёкие объекты. Больше мы теперь знаем и о межпланетной пыли: считается, что она произошла от комет и астероидов, между тем исследования последнего десятилетия показывают, что причиной её образования могут быть и марсианские пылевые бури. Однако многие описанные в статье результаты сохраняют значимость и сегодня. И в любом случае она представляет интерес с исторической точки зрения, доказывая, что, несмотря на войну, фундаментальные исследования в стране не прекращались, в том числе в астрономии. Пример тому и деятельность В. Г. Фесенкова: он возглавил экспедицию ГАИШ в Казахстан для наблюдения полного солнечного затмения 21 сентября 1941 года и затем, оставшись в Алма-Ате, основал там в октябре 1941 года Астрофизический институт, который сейчас носит его имя.
Как известно, в Солнечной системе имеется большое количество астероидов, или малых планет, которые в некоторых случаях выходят за орбиту Сатурна, иногда же подходят к Солнцу ближе Венеры. Однако наибольшая масса этого астероидального кольца сосредоточена между орбитами Марса и Юпитера.
Первый астероид — Церера — был открыт Пиацци в первый день первого года девятнадцатого столетия; это открытие послужило поводом для усовершенствования теории определения эллиптических планетных орбит по трем наблюдениям. За первым открытием последовали другие, и в настоящее время число астероидов с известными орбитами, за которыми, следовательно, возможно вести постоянные наблюдения, доходит уже примерно до 1500. В одной Симеизской обсерватории за последние годы открывалось по нескольку десятков новых астероидов. Число открытий этих интересных объектов еще увеличилось после того, как были применены новые светосильные астрографы с большим отверстием объектива.
Яркие астероиды, а именно астероиды ярче 12 величины, почти все исчерпаны и только случайно могут попадаться наблюдателю. Новые открытия лежат почти исключительно в области слабых объектов. До 12 звездной величины число этих тел быстро увеличивается по мере ослабления их яркости. Далее, возрастание их числа замедляется и слабее 15,5 величины известно только 23 астероида.
Можно, однако, предполагать, что отсутствие очень слабых астероидов есть явление чисто кажущееся. На самом деле, число этих тел, по-видимому, продолжает быстро возрастать с падением их яркости, но эти тела делаются уже недоступными нашим наблюдательным средствам. К тому же большое число открываемых астероидов теряется, так что только для 15% удается определять орбиты. Новый существенный шаг вперед для суждения об общем числе астероидов был сделан в обсерватории на горе Вилсон Хебблом*, который собрал большое количество негативов с большими выдержками для изучения распределения по всему небу внегалактических туманностей. Хеббл использовал те же негативы для суждения о числе астероидов вплоть до 19 величины — предельной, какая еще выходила на его фотографиях. При выдержках в несколько часов со 100-дюймовым телескопом, который все время тщательно ведется за звездами, астероиды, если они случайно попадают в фотографируемое звездное поле, оставляют вследствие своего непрерывного движения тонкие штрихи. Это движение указывает на то, что светило принадлежит к нашей солнечной системе. Подсчеты, сделанные Хебблом на eгo снимках, показали, что общее число астероидов на всем небе должно доходить по крайней мере до 30 тысяч. Аналогичные снимки, сделанные с тем же телескопом астрономом Бааде, дают для общего числа астероидов до той же предельной величины даже число 45 000. Таким образом, число этих тел действительна быстро возрастает с уменьшением их яркости, а следовательно, также и их размеров.
* Устаревшее написание фамилии Хаббл. — Прим. ред., 2025 г.
Какие же размеры имеют эти слабые астероиды? Если сделать вероятные допущения об их отражательной способности, то можно по видимой яркости судить об общей поверхности малой планеты, перехватывающей некоторую долю солнечного света и отражающей его по направлению к Земле. Если, например, предположить, что астероид отражает подобно светлому песку, то для 19 величины — предельной доступной наибольшему в мире телескопу — находим радиус в 200 м. Это уже не планета, но скорее обломок скалы, по всей вероятности неправильной формы, который, однако, носится вокруг Солнца по самостоятельной орбите. Если соединить эти результаты Хеббла с подсчетами числа астероидов для более ярких величин, то можно составить себе довольно хорошее представление о том, какова пропорция астероидов каждого данного размера. Если затем приписать астероидальной материи плотность, схожую с плотностью земного шара или Луны (т. е. плотность, примерно, в 3—4 раза большую, чем плотность воды), то можно весьма просто подсчитать общую массу малых планет вплоть до 19 величины. Эта масса оказывается ничтожно малой по сравнению с массой даже такой небольшой планеты, как наша Земля (около 0,1%).