Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - [60]
И конечно, всем тем планетам, так или иначе сформировавшимся в двойных звездных системах, кому не посчастливилось остаться в зоне устойчивости, предстоит быть выброшенными в межзвездное пространство – как и в общей ситуации для системы трех тел, с тем только уточнением, что здесь неустойчивость проявит себя в отношении именно того из трех компаньонов, который сильно дискриминирован по признаку массы. Обмен энергиями движения между массивной звездой и легкой планетой может не просто позволить планете преодолеть притяжение двойной системы, но и придать ей немалую скорость для дальнейшего самостоятельного путешествия. Во Вселенной предполагается существование некоторого количества планет-изгоев (рис. 4.14). В Млечном Пути их, видимо, миллиарды, и они как-то странствуют между звездами. Заметить их крайне сложно, но кандидаты по результатам наблюдений все же появляются. Им присваивают «технические» имена, например: 2MASS J1119–1137, WISEA 1147, WISE 0855–0714, UGPS J072227.51–054031.2 и SIMP J013656.5+093347 (эти планеты находятся в пределах нескольких десятков световых лет от нас). Захват планеты-изгоя какой-то другой звездой со своим собственным выводком планет может произвести там немало изменений, вызвав, например, миграцию планет. (Кстати, не была ли изгоем Планета 9? Если, конечно, она существует.)
Рис. 4.14. Планета-изгой в видении художника
Добавления к прогулке 4
Сложное устройство приливов. Вклад в приливы в земных океанах вносит и Солнце. До него примерно в 390 раз дальше, чем до Луны, а приливные эффекты ослабевают с расстоянием не по закону обратных квадратов, а быстрее – как обратный куб, из-за чего каждый килограмм Солнца создает на Земле приливный эффект в 60 млн раз слабее, чем килограмм Луны; но таких килограммов в Солнце в 27 млн раз больше, чем в Луне, и в результате влияние нашего светила оказывается вовсе не пренебрежимым. Оставаясь меньше лунных, солнечные приливы проявляют себя как изменение масштаба или длительности «обычных»; максимальный вклад в высоту прилива Солнце дает в новолуние или полнолуние, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной прямой и эффекты лунного и солнечного приливов складываются; наоборот, когда Луна видна в фазе первой или третьей четверти, Солнце и Луна наблюдаются с Земли под углом 90° друг к другу и лунный прилив накладывается на солнечный отлив.
Картина приливов вообще усложняется по сравнению с наивной из-за того, что Земля не целиком покрыта океаном: наличие континентов вносит вклад в то, откуда и куда хорошо, а откуда и куда плохо передается давление в океане, и высота приливов из-за этого в разных местах разная. Глубина дна и характер подъема дна вблизи берегов также не везде одинаковы. Есть и иные факторы, вносящие дополнительное разнообразие в картину приливов: наклон плоскости лунной орбиты, центробежная сила из-за вращения Земли, несферичность Земли. Приливные эффекты испытывает, строго говоря, не только океан, но и «твердая» часть Земли; амплитуда их гораздо меньше (не превышает нескольких десятков сантиметров). Про влияние приливных эффектов на жидкое ядро Земли известно мало, поскольку о происходящем там вообще можно судить только по косвенным признакам.
Поправки убывают быстрее. Поправки к силе притяжения, учитывающие несферичность Земли, быстрее убывают по мере удаления, чем сила, описываемая законом Ньютона. Обратный квадрат расстояния в ньютоновом выражении (1.1) – это закон природы, а дополнительная сила, зависящая от расстояния по правилу 1/R>4 и описывающая поправку на сплюснутость Земли, нет. Ее зависимость от расстояния выводится из закона Ньютона[74]. Как это получается, хорошо видно на модельном примере «гантели» – двух масс, соединенных тонкой перемычкой. Проще всего случай, когда интересующий нас космический аппарат находится на одной линии с обеими массами. Одна из них расположена ближе к нему, а другая – дальше на расстояние, равное длине перемычки. Считая каждую массу строго сферической, мы, разумеется, можем найти силу притяжения, действующую на космический корабль, складывая два выражения вида (1.1): в одном из них в качестве расстояния надо взять расстояние до ближней массы, а в другом – до дальней. Это точное выражение, никаких поправок к нему не требуется, и только им бы и пользовались, если бы несферические планеты действительно имели вид гантелей. Таких планет не было, пожалуй, даже в «Звездном пути» и других версиях космического эпоса, но я позволю себе некоторую вольность.
Лейтенант Иванова, дежурившая на мостике звездолета, не обратила внимания на форму появившегося вдали небесного тела, а ввела в компьютер только его массу и расстояние до его центра, т. е. до середины перемычки. Компьютер вычислил силу притяжения в виде, который нам удобно записать в условном виде 2 · «до центра». «До центра» означает, что расстояние в законе тяготения Ньютона надо полагать равным расстоянию до центра всей гантельной конструкции, а двойка отражает наше знание о том, что полная масса небесного тела состоит из двух частей. Иванова, конечно, правильно определила полную массу, но еще не осознала, что две части разнесены друг от друга. Прочитав следующие несколько строк в «Справочнике звездоплавателя», она пришла в ужас от сделанной ошибки. На большом расстоянии от странного небесного тела не слишком важно, как в нем распределена масса, но по мере приближения это будет делаться все существеннее – и на основе неправильной информации компьютер проложит неверный курс. Правильная формула для силы притяжения имеет вид («до ближней» + «до дальней»), где участвуют два различных расстояния, до ближней и до дальней массы. Стереть что бы то ни было в корабельном компьютере невозможно, и все, что может предпринять Иванова для исправления ситуации, – добавить информацию, каким-нибудь приближенным способом учитывающую, что две массы не сидят в одной точке. Она записывает разницу между верным и неверным (не-слишком-верным) выражениями для силы: ((«до ближней» + «до дальней») – 2 · «до центра»), а затем переписывает то же самое другим способом: ((«до ближней» – «до центра») – («до центра» – «до дальней»)). Она знает, что если выражение зависит от расстояния как 1/
