Уран и Нептун

Эти две планеты, похожие друг на друга, как два близнеца, и движущиеся в самой отдалённой части солнечной системы, также должны быть причислены к группе гигантов. Диаметры их примерно в четыре раза превосходят диаметр Земли; Уран на несколько сот километров больше Нептуна, хотя его размеры определены несколько неуверенно из-за расплывчатости краёв диска. Однако Нептун более массивен; его масса в 17 1/6 Раз больше массы Земли, тогда как масса Урана превосходит земную всего в 14 2/3 раза.

Хотя наблюдения не обнаружили пятен на поверхности Нептуна, возможно из-за его большого расстояния, а на Уране замечены только слабые узкие полосы, но не подлежит сомнению, что обе планеты окружены атмосферой, аналогичной атмосфере Юпитера и Сатурна. Альбедо, или отражательные способности этих планет, весьма высоки, а в спектрах имеются полосы поглощения метана, как у Юпитера и Сатурна, но более интенсивные. Рассмотрим последовательность спектров на рис. 112. Поглощение красного и жёлтого света парами метана на Уране и Нептуне так велико, что эти планеты кажутся зелёными при непосредственном наблюдении, причём зеленоватая окраска несколько ярче у Нептуна. Аммиака же на этих планетах значительно меньше, чем у Юпитера и Сатурна: спектрограммы подтверждают наличие лишь следов паров аммиака.

Рис. 112. Спектры Луны и планет-гигантов. Обратите внимание на большие тёмные полосы поглощения метана, в особенности в спектре Нептуна

Отсутствие газообразного аммиака и изобилие метана легко можно объяснить большой удалённостью этих планет и соответствующим уменьшением количества солнечного тепла, падающего на их поверхность. Солнечный свет так слаб на Уране, что температура поверхности этой планеты, вероятно, ниже - 180° С, температура же поверхности Нептуна, вероятно, ещё градусов на двадцать ниже.

Усиление линий поглощения метана и ослабление линий поглощения аммиака, наблюдаемые нами при переходе от Юпитера к Нептуну (см. рис. 112), безусловно вызываются понижением температуры. При понижении температуры давление паров аммиака падает очень быстро; поэтому в атмосфере Нептуна могло остаться лишь крайне малое количество газообразного аммиака. Далее, при понижении температуры из газообразных водородных слоев выделяется больше кристаллов аммиака, что уменьшает количество облаков и полос, так заметных на Юпитере. Точно так же недра этих более далёких и несколько меньших планет должны быть холоднее. Поэтому явления извержений и возмущений, такие, например, как Красное Пятно на Юпитере, становятся постепенно всё менее заметными при переходе от Сатурна к Урану и, наконец,-к Нептуну.

То же самое можно сказать и относительно изменений окраски поверхности; на Нептуне изменений окраски совершенно не заметно. Усиление полос поглощения метана при понижении температуры можно объяснить тем, что солнечный свет глубже проникает в атмосферу, количество облаков в которой уменьшилось. Отражённый свет проходит через более толстые слои метана.

Период вращения этих планет-близнецов приходится определять косвенными методами, так как наблюдение пятен на поверхности Урана очень затруднительно, а на Нептуне пятна совсем отсутствуют. С помощью спектрографа в 1912 г. было установлено, что спектральные линии на краях диска Урана смещаются на величину, соответствующую скорости примерно 16,8 км;сек. Зная окружность диска, можно вывести, что период вращения Урана составляет 10^ч 45^м. Три года спустя Леон Кэмпбелл на Гарвардской обсерватории наблюдал периодические колебания блеска Урана и, пользуясь этим методом, также подтвердил правильность периода вращения, полученного спектрографическим путём (Фотометрическое определение периода вращения Урана и наклона его огси вращения произвёл в 1934 г. советский астроном П. П. Паренаго. Он также получил период вращения Урана равным 10 часам 45 минутам. (Прим. ред.))).

Большая удалённость Нептуна до такой степени уменьшает размеры и яркость его видимого диска, что спектрограммы его получить очень трудно. Мур и Менцел нашли, что период вращения Нептуна составляет 15 часов 48 минут, т. е. ровно вдвое больше периода небольших колебаний его блеска. Повидимому, в то время, когда измерялись колебания блеска, Нептун имел два пятна на противоположных сторонах.

Таким образом и Уран и Нептун вращаются весьма быстро. Они также сплюснуты у полюсов. Вычисления, проведённые на основании данных сжатия, показывают, что Уран и Нептун обладают большой концетрацией в центре, так же как Юпитер и Сатурн; - это подтверждает общее мнение, что четыре планеты в основных чертах весьма сходны между собой. Юпитер, Уран и Нептун имеют почти одинаковую плотность - соответственно 1,34, 1,27 и 1,58, в то время как Сатурн, обладая исключительно низкой плотностью (0,72), представляет собой некоторую аномалию по сравнению с тремя другими планетами.

Уран является исключением в другом отношении. Плоскость вращения Урана, которая является также плоскостью обращения четырёх его спутников, наклонена почти под прямым углом к плоскости его орбиты. Фактически плоскость вращения наклонена под углом, несколько большим прямого (98°), так что все движения, строго говоря, являются обратными. Четыре спутника Урана весьма слабы и могут быть видимы только в сильные телескопы. Диаметры их составляют, по всей вероятности, от 400 до 1000 км.

Единственный спутник Нептуна больше Луны, но он так же слаб, как и самый яркий спутник из системы Урана вследствие большего удаления от нас. Его диаметр, слишком малый, чтобы его можно было измерить непосредственно, вероятно, около 5000 км, т. е. примерно такой же, что и у галилеевых спутников Юпитера - Ганимеда и Каллисто. Спутник Нептуна движется в обратном направлении по орбите, наклонённой на 40° к плоскости орбиты планеты. Однако Нептун имеет прямое движение в противоположность своему спутнику. Здесь мы имеем ещё одну аномалию, которую необходимо причислить ко всё возрастающему количеству проблем, ждущих своего решения на основе теории эволюции планет.

Мы видим, что планеты-гиганты весьма сходны между собой, а отличия в строении их поверхностей являются следствием, главным образом, различия температур, зависящего от их положения в пространстве. Все они обладают быстрым вращением, окружены обширной атмосферой из метана и аммиака и состоят из лёгких материалов, сильно сконцентрированных в центре. Все эти характерные черты отличают их от планет земной группы - Меркурия, Венеры, Земли, Марса и Плутона. Различия настолько сильны даже в мелочах, что кажется несуразным объединение этих двух групп планет в одной системе.

Планеты-гиганты, несмотря на свои большие размеры или именно благодаря им, не могут дать приюта для развития жизни в каком-либо из известных нам её проявлений. Если мы питаем надежду доказать распространённость явления жизни, мы должны перейти к изучению планет земной группы.