Хмари супутники

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Вже давно відомо, що в космічному просторі немає порожнечі. У самих різних його областях, крім зірок і їх супутників – планет, рухаються міріади малих тіл, починаючи від мікроскопічних пилинок і кінчаючи безформними кам’яними і залізними брилами розміром до декількох десятків і навіть сотень кілометрів у поперечнику. У нескінченних просторах космосу «плавають» гігантської довжини хмари космічної матерії, що складаються з пилу і газу. Неодноразово робилися припущення, що поблизу Землі теж повинні бути газопилові хмари. Однак ця гіпотеза до останнього часу спостереженнями не підтверджується. І лише недавно польський астроном доктор К. Кордилевський виявив дві слабо світлі туманні плями.

Неодноразові спостереження цих хмарних утворень показали, що вони в основному відтворюють видимий шлях Місяця серед сузір’їв, завершуючи повний оборот протягом місяця. Кутова відстань їх від Місяця залишається весь час незмінною і становить 60 градусів. На небосхилі ці хмари розділяє відстань у 6-7 градусів, тобто 12-14 кутових діаметрів Місяця (приблизно 40 тисяч кілометрів). Для космічних масштабів воно мізерно. Можна вважати, що обидві хмари практично знаходяться в одному і тому ж місці міжпланетного простору.

Доктор Кордилевський, природно, звернув увагу на особливості видимого руху хмар. Із законів механіки випливало, що вони є природними супутниками Землі. Точні виміри положень з блоків дозволили уточнити їх рух. Виявилося, що вони рухаються на відстані близько 400 тисяч кілометрів від нашої планети. Найбільш цікавою особливістю руху є те, що Земля, Місяць і хмари весь час знаходяться у вершинах зберігаючи свої розміри рівностороннього трикутника, який обертається рівномірно біля центру тяжіння Землі і Місяця, здійснюючи протягом місяця один оборот.

Остання обставина становить інтерес з погляду небесної механіки. Справа в тому, що ще наприкінці XVIII століття французький математик і механік Лагрзіж, займаючись дослідженням знаменитої задачі про рух трьох взаємно притягнутих тіл, знайшов окремі рішення цього завдання. Виявилося, що при певних значеннях швидкостей три тіла; будучи поміщені у вершини рівностороннього трикутника, назавжди збережуть своє взаємне розташування. Пізніше вдалося встановити, що цей трикутник дуже стійкий; його не просто «зруйнувати». Тіла при невеликих змінах положень і швидкостей і в майбутньому залишаться поблизу вершин трикутника.

Чим же пояснюється можливість таких «трикутних» рухів? Рух тіла являє собою вічну боротьбу між прямолінійним рухом по інерції з постійною швидкістю і діючими силами, що викривляють рух і створюють його нерівномірність. Рухаючись по інерції, тіло віддаляється від двох інших. Але сили тяжіння знову повертають тіло на місце. У лагранжевих рухах ця «боротьба» призводить до рівноваги. Сили тяжіння такі, що тіла не можуть ні зближуватися, ні віддалятися.

Довгий час вважали, що такі «трикутні» руху не можуть зустрітися в природі. Однак у минулому столітті в сонячній системі відкрили цілу групу малих планет, названих троянцями, які разом з Сонцем і Юпітером утворюють правильний трикутник. Відкриті доктором Кордилевским хмари космічного пилу становлять другий приклад лагранжевих рухів, що спостерігаються у небесних тіл.

Точка міжпланетного простору, віддалена на рівні відстані від Землі і Місяця, представляє свого роду «пастку» для космічного пилу і молекул газу. Потрапивши в цю точку або її близьку околицю з певною швидкістю, порошинка назавжди залишається в цьому місці. Сили земного і місячного тяжіння створюють в космічному просторі деяку подобу «ямки», в якій скупчується космічний пил.

Але на прямій Земля – Місяць можна побудувати два рівносторонніх трикутника. Доктор Кордилевский припускає, що вершина другого трикутника також «заповнена» космічним пилом. Але це підлягає ще ретельній перевірці.

Спостереження відкритих хмар – супутників Землі – нелегке завдання. Світячись відбитим сонячним світлом, вони повторюють фази Місяця. Їх яскравість найбільша в періоди повного місяця. У молодика вони не можуть спостерігатися взагалі. Але в ночі, коли сяє повний Місяць, освітленість небосхилу велика і спостерігати слабкі небесні тіла, зокрема хмари, практично неможливо. Як же бути? Польський астроном вирішив скористатися тими короткими проміжками часу, коли Місяць знаходиться глибоко під горизонтом, а хмари ще не закотилися під горизонт. У цей проміжок освітленість в небосхилі слабша і можна спостерігати слабкі світлі небесні об’єкти. Але такі сприятливі періоди бувають рідко. Найбільш сприятливим для спостережень відкритих хмар є вересень.

Автор: Г. Дьомін.