Состав Солнца, как и его размер и температура, типичен для звезд и понятен в рамках общих представлений о эволюции Вселенной. Считается, что Вселенная образовалась в результате «Большого взрыва» — катастрофического расширения
вещества и энергии из начального состояния бесконечной плотности. Это разбегание продолжается и в настоящее время, о чем свидетельствуют наблюдения красного смещения в спектрах излучения от далеких галактик. Линии водорода в этих спектрах смещены вследствие эффекта Доплера в соответствии со скоростью убегания каждой из галактик. След от первичной вспышки обнаруживается также в виде микроволнового реликтового излучения, которое заполняет Вселенную, что прекрасно согласуется с предсказаниями теории.
При таком стремительном расширении наиболее вероятно такое объединение протонов и электронов, которое приводит к образованию простейшего элемента — водорода. Кроме того, при высоких первоначальных температурах и давлениях могли происходить ядерные реакции, при которых атомы водорода объединялись, образуя гелий. В таком случае легко объясняется состав Солнца и звезд: сделавшись гравитационнонеустойчивой, масса расширяющегося облака газа конденсировалась, образуя звезды, состоящие из водорода и гелия примерно в наблюдаемом соотношении.
Однако последующие исследования привели к некоторым осложнениям. Хотя Солнце на 99,9 % состоит из водорода и гелия, остается еще 0,1 % атомов, присутствие которых надо объяснить. Сюда входят более сложные элементы, такие, как кислород, железо, алюминий и кремний, которые не могли образоваться при Большом взрыве. Более того, известно, что химический состав планет неодинаков и они содержат сравнительно мало водорода и гелия. Обратимся теперь к планетам.
По сравнению с электронами, образующими оболочки вокруг ядра атома, движение планет упорядочено в гораздо большей степени. Все они движутся почти в одной плоскости, отклоняясь в пределах всего лишь нескольких градусов от экваториальной плоскости Солнца (за исключением Плутона, о котором будет сказано ниже). Расстояния планет от Солнца подчиняются своеобразной закономерности, впервые замеченной Тициусом из Виттенберга, современником Кеплера. Эта закономерность была независимо открыта и сформулирована более точно в 1772 г. другим немецким астрономом, директором Берлинской обсерватории Иоганном Боде, который осознал ее важность. Эта закономерность далеко не очевидна, как это ясно из приведенной таблицы расстояний планет от Солнца, известных Боде (расстояния выражены в астрономических единицах).
Открыв планету Giorgium Sidus (между прочим, это название вызвало возмущение среди астрономов в разных странах, и скоро по предложению Боде планета была названа Ураном), Гершель вначале думал, что эта планета очень мала. Она выглядела с Земли как слабая звезда, которая смещалась относительно других неподвижных звезд между двумя последовательными наблюдениями. Когда Гершель посмотрел в телескоп внимательнее, ему удалось заметить маленький диск вместо светящейся точки. Последующие наблюдения показали, что она обращается по орбите вокруг Солнца и, следовательно, является планетой. Однако ее движение было очень медленным. Согласно третьему закону движения планет Кеплера, квадрат периода обращения планеты пропорционален кубу ее расстояния от Солнца. Определив период планеты, Гершель с помощью этого закона смог вычислить ее расстояние, которое оказалось равным 19,2 а. е.
Согласие между этим числом и законом Тициуса—Боде для самой далекой планеты возбудило среди астрономов желание выяснить, почему существует одно исключение — пустое место на расстоянии 2,8 а. е. Барон де Зах образовал международное общество из 24 астрономов специально для поисков пропавшей планеты. В первую же ночь XIX в. она была найдена Джузеппе Пиацци, директором обсерватории в Палермо, которого не привлекли к участию в обществе. В ту ночь Пиацци заметил очень слабую звездочку в созвездии Тельца, которой, по его убеждению, до этого там не было. И действительно, в следующие ночи он наблюдал, как она меняет свое положение. Пиацци тщательно отмечал ее положение приблизительно в течение шести недель, но затем наступила зимняя непогода, и наблюдения пришлось прекратить. Когда же небо вновь прояснилось, планету найти не удалось. Паника в Палермо!
В последующие месяцы блестящий математик Карл Фридрих Гаусс взялся за задачу предвычисления ожидаемых положений планеты по нескольким наблюдениям. Он улучшил используемые методы, и на следующий год Генрих Ольберс на обсерзатории в Бремене при помощи нового метода Гаусса повторно открыл планету Пиацци. Расстояние планеты до Солнца оказалось равным 2,8, т. е. в точности совпало с предвычисленным по закону Тициуса—Боде, но планета была совсем крошечная, в несколько раз меньше Луны. Ольберс продолжил обследование неба в той же области и три месяца спустя открыл еще одну малую планету, а в течение нескольких последующих лет были открыты еще две планеты. Сейчас известны тысячи таких малых планет — астероидов. Почти все они открыты по фотографиям, полученным с длинными экспозициями, на которых звезды выглядят точками, а движущиеся астероиды оставляют короткие следы. Хотя индивидуальные орбиты астероидов сильно различаются, их среднее расстояние до Солнца равно 2,8 а. е., что хорошо согласуется с правилом Тициуса—Боде.
Таким образом, правило Тициуса—Боде, которое трудно объяснить с точки зрения основных астрономических или физических закономерностей, блистательно подтвердилось. А теперь о случаях еще более увлекательных. Следя за обращением Урана вокруг Солнца, несколько наблюдателей заметили нечто странное. Оказалось, что орбита Урана не вполне эллиптическая. Первое объяснение сводилось к тому, что Юпитер и Сатурн (самые большие планеты), расположенные между Ураном и Солнцем, оказывают гравитационное воздействие на орбиту Урана. Однако к середине XIX в. соответствующие вычисления показали, что, хотя такой эффект действительно существует, он недостаточен для объяснения всех наблюдавшихся отклонений орбиты Урана. Поэтому стала распространяться догадка: там, за Ураном, должна быть еще одна планета.
|
Объяснения движениям
Читать
Строение нашей Галактики. 
Десятилетняя канадская девочка помогла уточнить судьбу Вселенной
читать
Луна холоднее Плутона
НАСА вспоминает погибших астронавтов
