Массы планет

Массы планет без спутников могут быть вычислены только по наблюдённым возмущениям, которые эти планеты вызывают в движении других планет. Метод вычисления аналогичен тому, который применялся для предсказания положений Нептуна и Плутона. Например, Венера временами очень близко подходит к Земле, Марсу и Меркурию и вызывает возмущения их движений. Точно так же движение Венеры возмущается притяжением Земли, Марса и Меркурия. Количественное определение масс Венеры и Меркурия из наблюдений их движений и движений Земли и Марса исключительно сложно. Оно было успешно проведено, хотя в настоящее время желательно было бы повторное проведение части работы ( Такое определение массы Венеры было недавно выполнено молодым советским астрономом, Г. А. Чеботарёвым. По Г. А. Чеботарёву масса Венеры равна Vioeooo массы Солнца. (Прим. ред.))).

Даже теории, основанные на самых надёжных наблюдениях, не дают возможности точно определить. массу Меркурия. Меркурий так мал и так близок к Солнцу, что его влияние на движение других планет едва поддаётся наблюдению. Согласно наиболее надёжным из полученных результатов, масса Меркурия составляет лишь 1/24 массы Земли, т. е. примерно в 3 раза превышает массу Луны., Меркурий сходен с Луной также и по плотности.

Массу Венеры мы уже указывали в первой главе; она лишь немногим меньше массы Земли (81%). Все другие планеты, за исключением Плутона, имеют спутников, что значительно упрощает вычисление масс этих планет. Определение массы Плутона исключительно трудно, главным образом, потому, что точная астрономия ещё очень молода, а внешние планеты движутся очень медленно. Нептун, на движение которого Плутон оказывает наибольшее влияние, наблюдался в течение промежутка времени гораздо меньшего, чем одно его обращение вокруг Солнца. Пока орбита не замкнётся хотя бы одним полным обращением, будет очень трудно определить, как отражается незначительное притяжение Плутона на скорости движения Нептуна. Однако счастливое стечение обстоятельств позволило профессору Броузру воспользоваться чрезвычайно остроумным методом для определения массы Плутона.

Поскольку по скорости движения Нептуна трудно определить величину притяжения Плутона, Броуэр пошёл другим путём и определил искомое притяжение посредством изучения небольших отклонений в направлении движения Нептуна. Ему удалось это сделать потому, что орбита движения Плутона очень сильно наклонена к средней плоскости движения других планет. В течение лет, прошедших со времени открытия Нептуна, Плутон находился достаточно далеко от плоскости орбиты Нептуна, чтобы оказать на него значительное притяжение в направлении, перпендикулярном к его орбите. В результате Плутон сместил Нептуна от средней плоскости его движения на 0,9 секунды дуги - величина, доступная выявлению благодаря обилию наблюдений. Броуэр нашёл, что масса Плутона должна в этом случае составлять около 0,8 массы Земли; следовательно, Плутона можно отнести к планетам земной группы, в которую входят Меркурий, Венера, Земля и Марс.

На рис. 34 представлены массы планет в виде шаров одинаковой плотности. Чтобы можно было провести параллель с рис. 33, напомним, что масса Меркурия в 3 раза больше массы Луны. Поэтому последовательность масс, начиная от наименьшего спутника, Деймоса, и кончая самой большой планетой, Юпитером, достаточно равномерна. Мы можем распространить эту последовательность на тела ещё меньших размеров - на астероиды и метеоры, не потеряв этой равномерности, но в обратном направлении нам итти нельзя. Диаметр Солнца на рисунке должен быть в 10 раз больше диаметра Юпитера, так как масса Солнца в 1000 раз больше массы Юпитера.

Рис. 34. Массы планет. Планеты изображены шариками одинаковой плотности. Диаметр Солнца на этой диаграмме должен был бы быть в 10 раз больше диаметра Юпитера

Было бы излишним перечислять здесь все другие остроумные методы, которые применялись для вычисления или оценки масс планет, спутников, комет или астероидов. Во всех случаях, когда два тела наблюдаются так близко друг от друга, что одно из них возмущает движение другого, могут быть получены дополнительные сведения относительно их масс. Если при таком приближении не наблюдается возмущений, то может быть определена верхняя граница масс. Когда в 1866 г. комета Брукса попала в пределы орбит внутренних спутников Юпитера, то период обращения кометы вокруг Солнца сократился с 29 до 7 лет, но в движении спутников не было замечено никаких изменений. Отсюда мы заключаем, что масса кометы должна была составлять менее 1/10 000 массы Земли, так как в противном случае она вызвала бы значительные возмущения. Для определения нижней границы массы прямого метода не существует.

В заключение этой главы отметим, что всё основание современной астрономии покоится на применении закона всемирного тяготения Ньютона. За пределами солнечной системы, в отдалённейших областях вселенной, этот закон также является ключом к разрешению многих важных проблем. Почти ни одного определения массы нельзя сделать, если не воспользоваться свойством притяжения. Однако имеются данные, говорящие о том, что закон Ньютона есть лишь первое приближение, что масса быстро движущихся тел возрастает при увеличении их скорости. Теория относительности Эйнштейна даёт поправку, которая ощутима лишь для случая быстрого движения Меркурия под действием огромного притяжения Солнца. Только в этом случае поправка достаточно велика, чтобы её можно было обнаружить современными методами наблюдения движения небесных тел.

Поскольку истина не может быть абсолютной, так как каждое новое заключение приводит к возможности более общих заключений, мы должны лишь восхищаться простотой и совершенством закона Ньютона, который выполняется так точно. Но чтобы двигать вперёд науку, учёный должен искать малейшие погрешности в законах или в теориях, которые кажутся совершенными.