Удивительная космология - Лев Шильник

Сильный антропный принцип гласит, что законы природы и параметры фундаментальных констант таковы, что допускают возникновение разумной жизни. Иными словами, мир заточен под человека. Откровенно говоря, обе версии антропного принципа утверждают практически одно и то же, но все-таки его сильная ипостась изрядно отдает телеологией. Получается, что вся гигантская машинерия мироздания задумана исключительно ради нас с вами. С такой формулировкой примириться нелегко. Кроме того, неплохо бы внести одно существенное уточнение.

Когда мы говорим, что при других параметрах фундаментальных констант во Вселенной невозможны сложные структуры и жизнь, следовало бы добавить: жизнь в известных нам формах. А ведь даже белковая жизнь на планете Земля обладает огромным адаптивным потенциалом.

Достаточно вспомнить о так называемых «черных курильщиках» – горячих гейзерах на дне океанов. Они являются настоящим рассадником жизни, хотя температура воды вблизи курильщика достигает 300 градусов по Цельсию при давлении в несколько сотен атмосфер. Что уж тут говорить о гипотетических внеземных организмах, чей обмен веществ может строиться на принципиально иной химической основе.

Между прочим, природно-климатические условия нашей планеты меняются в очень широких пределах, что не мешает земным организмам прекрасно себя чувствовать и на полюсе, и на экваторе. Температурный оптимум – дело вкуса. Нильскому крокодилу пришлось бы несладко за полярным кругом, а белым медведям, моржам и тюленям едва ли понравились бы тропики. Если бы белый медведь умел рассуждать логически, он непременно пришел бы к выводу, что мудрая природа специально позаботилась о том, чтобы ему, белому медведю, было хорошо. Не приведи Господь жить в знойной пустыне, где днем с огнем не сыщешь вкусных и полезных тюленей, а солнце палит немилосердно. То ли дело в родных пенатах: прохладная водичка, свежий ветерок и полугодовая полярная ночь…

Подводя итоги этой главы, подчеркнем еще раз: идея о множественности вселенных естественным образом разрешает проблему ювелирной настройки фундаментальных констант, поэтому громоздкую и неуклюжую гипотезу Бога можно со спокойной совестью благополучно спровадить в утиль.

Кольцо вокруг Солнца

Если бы Вселенная исчерпывалась галактиками, звездами и прочими черными дырами, мы могли бы смело поставить здесь точку. Однако в мире имеются еще и планеты – компактные несамосветящиеся тела, обращающиеся вокруг звезд, и на одном из таких небесных тел живем мы с вами. Слово «планета» в переводе с греческого означает «блуждающая». Древние греки еще за несколько веков до Рождества Христова заметили, что в обширном семействе неподвижных звезд есть свои непоседы, вычерчивающие на небосводе запутанные кривые. Античные астрономы знали пять блуждающих звезд – Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Вместе с Луной и Солнцем они составляли космос античного мира, а сфера неподвижных звезд венчала этот стройный архитектурный ансамбль наподобие купола. Земля, само собой, была центром мироздания.

Впоследствии великолепная пятерка пополнилась еще тремя вечными странниками – Ураном, Нептуном и Плутоном. Эту троицу нельзя разглядеть невооруженным глазом, поэтому она была обнаружена сравнительно поздно – после изобретения телескопа. Уран открыл в 1781 году английский астроном Вильям Гершель, Нептун в 1846-м – француз Урбан Жозеф Леверье, а Плутон – американец Клайд Уильям Томбо в 1930-м. Правда, Плутону по ряду причин сегодня отказывают в праве называться планетой и помещают его в особую категорию карликовых планет или транснептуновых объектов.

В наши дни даже школьники младших классов знают, что вокруг чего вертится. Центральное место в Солнечной системе принадлежит нашему дневному светилу, а планеты обращаются вокруг него по вытянутым окружностям – эллипсам.

Правильно нарисовать орбиты планет удалось далеко не сразу. Сам создатель гелиоцентрической системы польский астроном Николай Коперник полагал, что орбиты планет представляют собой правильные окружности. И только спустя 100 с лишним лет другой знаменитый астроном, немец Иоганн Кеплер, сумел показать, что единственная геометрическая фигура, согласующаяся с наблюдательными данными, есть эллипс, а Солнце располагается в одном из его фокусов.

Относительно размеров Солнца тоже существовали разные мнения. Наиболее отчаянные древнегреческие умы допускали, что оно может быть величиной с Афины, а один мудрец, дерзнувший предположить, что Солнце уж никак не меньше Пелопоннесского полуострова, был изгнан с позором. Разумеется, истинные размеры Солнца несколько больше. И хотя в звездной номенклатуре оно занимает скромное место, числясь заурядным желтым карликом класса G, его размеры весьма внушительны. Диаметр Солнца составляет около 1,4 миллиона километров (диаметр Земли для сравнения – чуть больше 12 тысяч километров), и в нем заключено 999/1000 всей массы Солнечной системы. Среднее расстояние от Земли до Солнца – 149 миллионов километров. Эту величину принято называть астрономической единицей (а. е.), и она служит для измерения межпланетных расстояний. Солнце – одна из 200 миллиардов звезд, населяющих нашу Галактику (Млечный Путь), и располагается вместе со своими девятью планетами на задворках галактической спирали, в 26 тысячах световых лет от ее центра.

Присмотримся к строению Солнечной системы повнимательнее. Кроме четырех планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), четырех газовых гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и во многом все еще загадочного Плутона, в состав Солнечной системы входят так называемые малые планеты, образующие пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера, а также кометы и метеоры, прилетающие с далеких ее окраин. Там, за орбитами Нептуна и Плутона, на десятки астрономических единиц простирается пояс Койпера – скопище карликовых планет и каменных и ледяных обломков различных форм и размеров. Еще дальше лежит огромное сферическое облако протопланетных тел, названное в честь голландского астронома облаком Оорта. Оттуда к нам приходят долгопериодические кометы. Наконец, у большинства планет Солнечной системы имеются естественные спутники (кроме Меркурия и Венеры). У Юпитера к настоящему времени насчитывается свыше 60 спутников, у Сатурна их 56, у Урана – 27, у Нептуна – 13, а у Плутона – 3. У Марса всего два спутника (Фобос и Деймос, что в переводе с греческого означает «страх» и «ужас»), а наша старушка Земля сумела обзавестись только одним-единственным – Луной. Но зато ближайшая соседка Земли смотрится весьма внушительно на фоне других спутников, уступая по размерам только трем крупнейшим спутникам Юпитера (По, Ганимед, Каллисто) и спутнику Сатурна Титану.

У древних римлян Меркурий (он же греческий Гермес) считался богом торговли, а поскольку альфой и омегой торговых сделок всегда было надувательство (не обманешь – не продашь, говорят в народе), то по совместительству этот ушлый бог покровительствовал плутам и мошенникам.

Как и подобает бойкому и расторопному торгашу, космический Меркурий зело проворен: он обегает вокруг Солнца всего за 88 суток, и его год, таким образом, в четыре с лишним раза короче земного. Расстояние до Меркурия от Солнца меняется в широких пределах – от 46 до 70 миллионов километров, составляя в среднем 58 миллионов километров. Легко видеть, что орбита Меркурия напоминает по форме сильно вытянутый эллипс, чем заметно отличается от почти круговых орбит всех других планет Солнечной системы. Эллиптичность орбиты небесного тела принято выражать через ее эксцентриситет – отношение большой и малой полуосей орбиты. В случае Меркурия эта величина равна 0,2, тогда как эксцентриситет земной орбиты в 10 с лишним раз меньше (примерно 0,017). Кроме того, орбита Меркурия ощутимо наклонена к эклиптике – плоскости земной орбиты. Угол наклона составляет 7 градусов. По этим двум параметрам – степени эксцентриситета и углу наклона к эклиптике – переплюнуть Меркурий удалось только Плутону (0,25 и 17 градусов соответственно).

Из-за близости к Солнцу Меркурий получает в шесть раз больше солнечного света на единицу площади, чем Земля. В перигелии – точке минимального удаления от Солнца – температура его освещенной поверхности составляет 430 °C, а в афелии – точке максимального удаления – опускается до 290 “С. На ночной стороне планеты температура падает до минус 170 “С. Поскольку средняя плотность Меркурия почти такая же, как у Земли, у него должно быть железное ядро, которое, по расчетам, занимает почти половину объема планеты.

С поверхности Земли Меркурий довольно трудно наблюдать в телескоп (в средних широтах он неплохо виден только в летние месяцы), поэтому составить по-настоящему надежные карты планеты и уточнить ее физические характеристики оказалось возможным после того, как окрестности ближайшей к Солнцу планеты посетил космический зонд «Маринер-10». Меркурий невелик и очень горяч, он уступает Земле в поперечнике почти в три раза, а по объему – в 14 раз. Диаметр Меркурия равняется 4880 километрам, а масса составляет 5,5 % от массы Земли. Сила тяжести на его поверхности втрое меньше земной, и мужчина среднего роста весил бы там примерно 25 килограммов. Среди планет Солнечной системы меньше Меркурия только далекий Плутон. У Меркурия обнаружена чрезвычайно разреженная гелиевая атмосфера, создаваемая солнечным ветром и содержащая ничтожное количество водорода, следы аргона и неона. Ее давление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше давления воздуха на Земле на уровне моря. Зонд «Маринер-10» выявил также наличие у Меркурия очень слабого дипольного магнитного поля (в 100 раз слабее земного).