Первое описание Солнечной системы
Космическая иерархия
На вершине мироздания находится сфера неподвижных звёзд. Она охватывает всё сущее и сама пребывает в покое. Эта сфера служит вместилищем Вселенной, определяя движения и положения всех небесных тел.
Далее следуют планеты, начиная с Сатурна, который совершает оборот за 30 лет. За ним идёт Юпитер с 12-летним циклом, а затем Марс, завершающий свой путь за 2 года. Четвёртое место занимает планета с годовым обращением. Именно в этой области находится Земля вместе с орбитой Луны, которая вращается вокруг неё как бы по эпициклу. На пятом месте — Венера, совершающая полный оборот за 9 месяцев. Замыкает список Меркурий, которому требуется всего 80 дней для завершения своего круга.
Солнце — сердце мироздания
В самом центре этого великолепного устройства находится Солнце. В таком величественном храме, где ещё могло бы располагаться это светило, как не в месте, откуда оно может освещать всё вокруг? Недаром Солнце называют светильником мира, его умом и правителем. Гермес Трисмегист называл его видимым божеством, а Электра Софокла — всевидящим. Подобно царю на троне, Солнце правит семью вращающимися вокруг него светилами.
Земля также не лишена внимания: Луна, как говорит Аристотель, имеет наибольшее сродство с нашей планетой и служит ей. В то же время, Земля, получая энергию от Солнца, плодоносит каждый год.
Гармония и объяснение движений
Такое расположение небесных тел демонстрирует удивительную соразмерность мира и гармоничную связь между движением и размерами орбит, которую невозможно постичь иным путём. Теперь, опираясь на новые знания, человек, склонный к созерцанию и размышлениям, должен понять, почему петли попятного движения Юпитера кажутся больше, чем у Сатурна, но меньше, чем у Марса. Также следует объяснить, почему Сатурн, Юпитер и Марс в противостоянии (когда они видны всю ночь) оказываются ближе к Земле, чем когда они находятся вблизи Солнца.
Например, когда Марс виден всю ночь, его блеск сравним с Юпитером (отличаясь лишь красноватым оттенком). В другое же время он едва различим среди звёзд второй величины и требует пристального наблюдения. Все эти явления объясняются одним фактором — движением Земли среди планет.
Неподвижные звёзды: доказательство огромных расстояний.
Отсутствие подобных изменений у неподвижных звёзд лишь подтверждает их неизмеримую удалённость. Эта огромная дистанция делает орбиту Земли, или её отражение, невидимой для нас. Мерцающий свет звёзд указывает на то, что между самой дальней планетой, Сатурном, и сферой неподвижных звёзд существует колоссальное пространство. Мерцание — это главное отличие звёзд от планет, ведь именно наибольшее различие должно быть между движущимся и неподвижным.
…
Солнечная система
Солнечная система — это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. В неё входят: центральное тело — Солнце, 9 больших планет с их спутниками (По данным на март 2026 года, Международный астрономический союз (МАС) официально признаёт 439 спутников, обращающихся вокруг восьми планет.), несколько тысяч малых планет, или астероидов (открыто свыше 5 тыс., в действительности их гораздо больше), несколько сот наблюдавшихся комет и бесчисленное множество метеорных тел.
Большие планеты подразделяются на две основные группы: планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — и планеты юпитерианской группы, или планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В этой классификации нет места Плутону: и по размерам, и по свойствам он ближе к ледяным спутникам планет-гигантов.
Различие планет по физическим свойствам обусловлено тем, что земная группа формировалась ближе к Солнцу, а планеты-гиганты — на очень холодной периферии Солнечной системы. Планеты земной группы сравнительно малы и имеют большую плотность. Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо. У планет-гигантов нет твёрдой поверхности. За исключением небольших ядер, они образованы преимущественно из водорода и гелия и пребывают в газожидком состоянии. Атмосферы этих планет, постепенно уплотняясь, плавно переходят в жидкую мантию.
Основная доля общей массы Солнечной системы (99,87%) приходится на Солнце. Поэтому солнечное тяготение управляет движением почти всех остальных тел системы: планет, комет, астероидов, метеорных тел. Только спутники обращаются вокруг своих планет, притяжение которых из-за их близости оказывается сильнее солнечного.
Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении. Это движение именуется прямым.
Орбиты планет по форме близки к круговым, а плоскости орбит — к основной плоскости Солнечной системы, так называемой неизменной плоскости Лапласа. Но чем меньше масса, тем сильнее планета нарушает это правило, что видно на примере Меркурия и Плутона. В астрономии принято измерять углы наклона планетных орбит к плоскости эклиптики (т.е. к плоскости орбиты Земли).
Величиной, выражающей отклонение формы орбиты от круговой, является эксцентриситет — отношение расстояния между фокусами эллипса к длине его большой оси. Эксцентриситет окружности равен нулю, эксцентриситеты эллипсов больше нуля, но меньше единицы, эксцентриситет параболы считается равным единице.
Расстояния планет от Солнца возрастают приблизительно в геометрической прогрессии (правило Тициуса — Боде):
r = 0,4+0,3-2n (а. е.),
где n = 0 для Венеры, 1 для Земли, 2 для Марса, 4 для Юпитера и т. д. (n = 3 соответствует положению пояса астероидов). Однако Меркурий, Нептун и Плутон не вписываются в данную последовательность.
Почти все планеты вращаются вокруг оси также в прямом направлении. Исключение составляют Венера и Уран (последний к тому же вращается как бы лёжа на боку — его ось располагается почти в плоскости орбиты).
Большинство спутников движутся вокруг своих планет в ту же сторону, в какую вращаются планеты (эти спутники называются регулярными), а их орбиты лежат вблизи экваториальных плоскостей планет. Обратное движение имеют четыре внешних (находящихся на удалённых орбитах) спутника Юпитера — Ананке, Карме, Пасифе и Синопе, внешний спутник Сатурна Феба и спутник Нептуна Титан. Десять спутников Урана, хотя и являются регулярными, формально считаются обратными, ибо таково вращение самой планеты. Плоскость орбиты Луны близка к плоскости орбиты Земли, а не её экватора. Спутники Юпитера Леда, Гималия, Лиситея, Элара и спутник Сатурна Япет движутся под значительными углами к экваториальным плоскостям планет — от 14 до 29°.
По мере перехода к телам всё меньшей массы эксцентриситеты и наклоны орбит возрастают. У астероидов эксцентриситеты достигают значений 0,3–0,5 (у некоторых и больше), а наклоны могут доходить до 30°. Все известные астероиды имеют прямое движение. У комет встречаются любые эксцентриситеты и наклоны орбит, причём движение некоторых комет является обратным.
Солнечная система вращается, а вращательное движение характеризуется величиной, называемой моментом количества движения. Распределение его среди тел Солнечной системы таково, что нуждается в специальном объяснении.
Если вокруг оси на расстоянии r от неё вращается тело, размеры которого существенно меньше г, то момент количества движения этого тела равен m×v×r (где m — масса, v — скорость). Если же речь идёт о вращении сравнительно крупного тела, нужно мысленно разбить его на такие небольшие части, вычислить эту величину для каждой из них и результаты сложить. Момент количества движения системы тел равен сумме моментов тел, её составляющих.
Непреложный закон механики утверждает, что изменение момента количества движения системы может произойти только за счёт внешних воздействий — и никогда за счёт взаимодействия элементов системы между собой.
Солнечная система образовалась из вращавшегося газопылевого облака. Его сжатие породило центральное сгущение, которое потом превратилось в Солнце. Частицы, вошедшие в состав Солнца, несли с собой свой момент количества движения. И поскольку они двигались по направлению к оси вращения (т. е. расстояние уменьшалось), то скорость обязана была возрастать — для сохранения момента. Протосолнце, а затем и Солнце должно было вращаться всё быстрее и быстрее. Хорошая иллюстрация такого процесса — выполняющий вращение фигурист: чтобы ускорить вращение, он прижимает руки к корпусу.
Как уже было сказано, на долю Солнца приходится более 99% массы всей Солнечной системы. И при этом Солнце ныне обладает менее чем 2% от общего момента количества движения. Не одно десятилетие бьются астрономы над вопросом: почему Солнце вращается так медленно? Каким образом момент количества движения мог быть передан из внутренних областей Солнечной системы во внешние?
Один из механизмов такой передачи известен: приливное трение, тормозящее вращение тела. Однако приливное воздействие планет на Солнце ничтожно и не может быть причиной наблюдаемого эффекта.
Другой приводящий к торможению фактор — магнитное поле. Принципиальных возражений подобное объяснение не вызывает, но конкретное решение проблемы применительно к Солнечной системе связано со многими неопределённостями и не является общепризнанным.
Проблема распределения момента количества движения сравнительно просто решается в космогонической гипотезе английского астронома Джеймса Джинса. Он предположил, что некогда вблизи Солнца прошла звезда и её притяжение вызвало выброс солнечного вещества, из которого в дальнейшем образовались планеты. Однако сейчас эта идея никем из специалистов не поддерживается.
Обладает ли Солнечная система устойчивостью? Устойчивая система характеризуется тем, что возникающие в ней случайные отклонения (возмущения) не приводят к прогрессирующим изменениям, способным в конце концов её разрушить, а как бы автоматически гасятся самой системой, возвращающейся к первоначальному состоянию. Например, можно добиться равновесия маленького шарика на вершине большого шара. Но стоит слегка толкнуть шарик — и он скатится вниз: система неустойчива. Если тот же шарик положить на дно полусферической чаши и отклонить, он вернётся в первоначальное положение: система устойчива.
Возмущающим фактором для планет Солнечной системы является их гравитационное влияние друг на друга. Оно несколько изменяет орбиту по сравнению с той, по которой каждая планета двигалась бы под действием тяготения одного только Солнца. Вопрос в том, могут ли эти возмущения накапливаться вплоть до падения планеты на Солнце либо удаления её за пределы Солнечной системы, или они имеют периодический характер и параметры орбиты будут всего лишь колебаться вокруг некоторых средних значений.
Результаты теоретических и расчётных работ, выполненных астрономами более чем за 200 последних лет, говорят в пользу второго предположения. Об этом же свидетельствуют данные геологии, палеонтологии и других наук о Земле: уже 4,5 млрд лет расстояние нашей планеты от Солнца практически не меняется. И в будущем ни падение на Солнце, ни уход из Солнечной системы Земле не угрожают.
…
От Медичейских светил до мифологических имен: история названий спутников планет
В 1610 году Галилео Галилей, наблюдая за Юпитером в свой телескоп, сделал поразительное открытие. Он заметил четыре «звездочки», которые, как оказалось, вращались вокруг планеты. Галилей назвал их «Медичейскими светилами» в честь своего покровителя, великого герцога Тосканского Козимо II Медичи.
Однако как различать этих четырех спутников? Попытки назвать их по аналогии с планетами Солнечной системы (например, «Меркурий Юпитера») оказались не очень удачными. Сам Галилей просто нумеровал их от I до IV, исходя из расстояния до Юпитера.
Термин «спутник», который мы используем сегодня, предложил в 1618 году немецкий астроном Иоганн Кеплер. Тем временем другой немецкий ученый, Симон Марий, оспаривавший у Галилея первенство открытия, назвал спутники в честь своего патрона, герцога Бранденбургского, «Бранденбургскими светилами». В своей книге «Мир Юпитера» (1614 г.) Марий также упомянул идею Кеплера о присвоении каждому спутнику индивидуального имени: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Эти имена взяты из греческой мифологии и тесно связаны с самим Юпитером (Зевсом). Верховный бог небес был известен своими любовными похождениями, в том числе с царевнами Ио и Европой, а также с нимфой Каллисто. По легенде, Зевс, спасая Каллисто от гнева своей жены Геры, превратил ее в медведицу и поместил на небо. Царевич Ганимед же был вознесен на Олимп за свою красоту и стал виночерпием богов.
Книга Мария не сразу привлекла внимание, и спутникам Юпитера продолжали присваивать порядковые номера. Ситуация изменилась с открытием спутников Сатурна. В 1789 году Уильям Гершель, используя новый мощный телескоп, обнаружил два новых спутника Сатурна, которые оказались ближе к планете, чем уже известные пять. Это поставило под сомнение прежнюю систему нумерации: было бы нелогично, если бы спутники VI и VII находились ближе к планете, чем I, II, III, IV и V. А постоянное перенумерование при каждом новом открытии грозило бы невообразимой путаницей.
Решение пришло в 1847 году. Джон Гершель, сын Уильяма, присвоил спутникам Сатурна имена мифологических братьев и сестер бога Сатурна: Мимас, Энцелад, Фетида, Диона, Рея, Титан. Когда в 1848 году был открыт еще один спутник Сатурна, его назвали Гиперион, продолжив эту традицию.
Примерно в то же время, спустя почти два с половиной века, астрономы вспомнили о принципе Кеплера и Марийя: называть спутники Юпитера в честь персонажей, связанных с мифологическим Зевсом-Юпитером. Эта традиция была официально закреплена Номенклатурной комиссией Международного астрономического союза. В середине 1970-х годов были утверждены названия восьми внешних спутников Юпитера: Гималия, Элара, Пасифея, Синопа, Лиситея, Карме, Ананке, Деда. Интересно, что окончание "е" в названии некоторых спутников указывает на их движение по орбите в направлении, противоположном большинству других спутников. Право присваивать имена новым спутникам принадлежит их первооткрывателям, при условии соблюдения установленной традиции.