Что было бы если солнце вращалось вокруг земли
Солнце вращается вокруг земли
На представленной картинке земля в центре, а луна и солнце вращаются вокруг земли, естественно вид луны с земли на небосводе, будет неизменен в течении года, с лёгким смещением орбиты луны в одну сторону в течении 19 лет, из за качания орбиты луны.
На рисунке на другой странице http://www.proza.ru/2017/05/24/2096 мы видим землю вращающуюся вокруг солнца, и плоскость луны наклонённую к эклиптике в 5 градусов. Все плоскости луны будут параллельны, ибо их центр проходит через плоскость эклиптики. Таким образом мы должны получить шесть плоскостей луны за полгода, и шесть других в обратном направлении. Мало того плоскости луны обязаны проходить над солнцем, с левой стороны рисунка, а под солнцем с правой стороны рисунка.
Если продолжить проекцию плоскостей луны на звёздном небе, то стояние луны в разных концах эклиптики, будет отличаться на 28,7 градусов. При таком движении луны плоскость орбиты луны будет пересекаться с солнцем только в зонах равноденствия, что отменяет все затмения солнца проходящие в течении года, ибо они будут невозможны.
Пред вами два совершенно разных движения луны, перекладывая их на наблюдаемые движения луны по небосводу, приходим к единственно верному утверждению земля центр вселенной, и солнце вращается вокруг земли.
Это простое доказательство о невозможности вращения земли вокруг солнца, ибо в таком случае луна обязана иметь другие траектории движения на небосводе.
Есть такая наклонная карусель, и вы будучи в центре будите наблюдать седока когда он достигнет верхней точки, на фоне строения. И сколько бы он не сделал кругов мало что изменится. Но если карусель поставить на платформу, и пустить по большому кругу, ориентируя карусель так чтобы наклон оставался неизменный в пространстве. Ясно что наблюдаемый седок уже не повторит прежнюю траекторию и не окажется в наблюдаемой точке строения.
Так что закончилось мракобесие, мир вновь вернётся к геоцентризму и сотворению земли.
Что будет, если Солнце исчезнет: через неделю, год и миллион лет
Солнце отвечает за передачу энергии нашей планете последние 4,5 млрд лет. Эта энергия позволяла жизни на Земле процветать большую часть ее истории. «Хайтек» рассказывает, каковы будут краткосрочные и долгосрочные последствия для Земли, если Солнце внезапно исчезнет.
Читайте «Хайтек» в
В то же время огромная энергия Солнца нагревает планету ровно настолько, чтобы поверхность Земли была подходящей температуры для существования жидкой воды — катализатора жизни. Но что произойдет, если мы лишимся нашей звезды? Что мы почувствуем и увидим? Вопрос, который на первый взгляд может показаться глупым, на самом деле был частью важного мысленного эксперимента для Альберта Эйнштейна.
Люди бы поняли не сразу
До того, как Эйнштейн занялся проблемой гравитации, ученые подозревали — но не доказали — что гравитация действует мгновенно. Если бы это было правдой, то первое, что произошло бы, когда Солнце исчезло — Земля вместе со всеми другими планетами просто бы улетела в космос.
С другой стороны, свет не является мгновенным явлением: он движется со скоростью примерно 300 млн м/c и расстояние от Солнца до Земли достигает примерно за 8 минут. Согласно Русскому Географическому сообществу, еще восемь минут после того, как оно исчезнет, мы равно будем видеть его на небе. Итак, если допустить, что скорость света постоянна, а гравитации — нет, то мы почувствуем исчезновение Солнца раньше, чем увидим его.
Но, как показал Эйнштейн в своей общей теории относительности, которую он представил в 1915 году, сила гравитации не является мгновенной. Фактически, скорость гравитации равна скорости света. Следовательно, если Солнце исчезнет, мы восемь минут будем оставаться в неведении, что лишились своей звезды.
Планета просто улетит
Прямо сейчас Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 108 000 км/ч. Когда Солнце исчезнет и его гравитационное притяжение исчезнет, скорость Земли останется прежней. Чтобы понять почему, можно представить, как человек привязывает камень к концу веревки, вращает ей по кругу над головой, а затем отпускает. Камень будет лететь от изначальной точки по прямой линии и точно так же Земля летела бы по прямой от того места в космосе, где раньше было Солнце.
Если она не столкнется с другими планетами, астероидами или кометами, ей потребуется около 43 000 лет, чтобы преодолеть расстояние в 4,3 световых года до ближайшей звезды, Альфы Центавра. Через миллиард лет Земля сможет преодолеть 100 000 световых лет, или длину всей галактики Млечный Путь. Возможно, за время этого путешествия, нашу крошечную планету подхватит и вытащит на орбиту другая звезда или, возможно, черная дыра? В Млечном Пути находится около 100 млрд звезд и до миллиарда черных дыр.
Вечная темнота и замерзание планеты
Однако когда Солнце исчезнет, мы не останемся в полной и кромешной тьме. Звезды по-прежнему будут сиять, и электричество никуда не денется еще некоторое время. Но без солнечного света фотосинтез — процесс, с помощью которого растения питаются — остановился бы через 8 минут после того, как звезда исчезнет с неба. Так, большинство небольших растений без света погибнет в течение нескольких дней, но проблема даже не в этом: средняя температура поверхности Земли упадет до 0 ℃ спустя неделю, а затем до –100 ℃ уже к концу первого года. В таких условиях прожить очень сложно, что может привести к величайшему вымиранию в истории Земли. Это подтверждает и проведенное ранее исследование.
Ученые из Калифорнийского университета под руководством Александра Поля проверили известную гипотезу, согласно которой причиной первого массового вымирания в истории Земли, случившегося в позднем ордовикском периоде, стала аноксия — недостаточное насыщение кислородом морских глубин. После изучения геохимических показателей морских отложений и моделирования механизма реорганизации глобальной циркуляции океана ученые пришли к выводу, что аноксия не могла быть единственной причиной вымирания и сама, скорее всего, была следствием более глобальных процессов, связанных с общим похолоданием.
Как пишет The Huffington Post со ссылкой на Майкла Стивенса, одного из ведущих популяризаторов науки и образования в мире, все это время океаны Земли становились бы все холоднее и в конечном итоге замерзли, превращая планету в ледяной мир. Но, как и в глубоких озерах зимой, замерзнет только поверхность, оставив под собой жидкий океан. Из-за экстремальных температур, паники и краха цивилизации большая часть человеческого населения будет уничтожена. Те немногие, кто выживет, должны будут мигрировать ближе к центру Земли — единственное убежище для людей будет рядом с гидротермальными источниками срединно-океанических хребтов (также они известны как «черные курильщики»). Это действующие на дне океанов многочисленные источники, приуроченные к осевым частям срединно-океанических хребтов. Из них в воду поступает высокоминерализованная горячая вода под давлением в сотни атмосфер. Простыми словами, эти жерла излучают тепло, исходящее из центра Земли.
Жизнь на Земле будет процветать миллиарды лет
Такой образ жизни был бы очень мрачным и одиноким, и трудно сказать, долго ли продержатся ли люди в таких условиях. С другой стороны, живые организмы, которые обитают живут вокруг источников, могли бы выжить в течение миллиардов лет после исчезновения Солнца. Все потому, что этим животным для жизни не нужен его свет. Вместо этого они получают пищу и энергию из тепла, которое исходящего из этих геотермальных источников. Согласно одной из теорий, жизнь на планете зародилась как раз рядом с ними.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Astronomy, Земля в виде ледяного шара напоминала бы некоторые из лун вокруг Юпитера, на которых, как подозревают астробиологи, все же могут жить бактерии. В конце концов, Земля замерзнет, и превратится в твердый, замороженный кусок скальной породы, плывущий в космосе, но этого не произойдет в течение миллионов лет — наша планета достигнет стабильной отметки –400 ℃, температуры, при которой тепло, излучаемое ядром планеты, будет равно теплу, которое Земля излучает в космос.
Мы зависим от Солнца больше, чем кажется
Уже не раз доказано, что люди приспосабливаются к разным условиям. Однако справится ли человечество с тем, что погаснет Солнце? Эволюционировав, люди научились создавать другие источники света, на некоторое время их будет вполне достаточно. Но людей ждет холод, отсутствие натуральной пищи, отсутствия в воздухе кислорода, возможность столкновения с другой планетой. А самая страшное — паника и борьба за ресурсы. Проанализировав, что будет с Землей после исчезновения Солнца, можно понять и оценить, как звезда влияет на нашу жизнь ежесекундно.
Почему Солнце вращается вокруг Земли
В России одна известная организация под названием ВЦИОМ проводила социологическое исследование, на котором гражданам предлагали ответить на вопрос: «Согласны ли вы со следующим утверждением: Солнце вращается вокруг Земли?» Данные этого опроса многократно перепечатываются в СМИ, и на различных сетевых ресурсах в комментариях часто ссылаются на него при обсуждении различных общественно-политических проблем.
Если бы я принял участие в этом опросе, я бы, скорее всего, был среди тех 30%, кто ответил утвердительно. Ниже я постараюсь объяснить, почему.
Дело в том, что любое движение относительно. Движется объект или стоит неподвижно, и как он движется, зависит от выбранной системы отсчета. В утверждении «Солнце вращается вокруг Земли» нет никаких указаний на систему отсчета, есть только 2 объекта, Солнце и Земля.
Предположим, имеется система из 2 точек A и B. Если в системе отсчета, связанной с точкой A, точка B движется по окружности с центром в точке A, то в системе отсчета, связанной с точкой B, точка A движется по окружности с центром в точке B.
Это очень легко доказать. Достаточно записать уравнение вращения в полярных координатах.
Расстояние до центра окружности не зависит от времени и равно начальной длине отрезка AB. Полярный угол равен произведению угловой скорости на время. При переходе к полярным координатам с центром в точке B расстояние между точками A и B останется точно такое же, а угол просто сместится на 180°.
Вместо чертежа предлагаю взглянуть на наглядную иллюстрацию. Чтобы просматривать иллюстрации в данной статье, вам понадобится браузер, показывающий анимацию gif.
Здесь показано движение тел в системе Солнце-Земля в 3 системах отсчета. Слева — гелиоцентрическая система, т. е. система, в центре которой находится Солнце, справа — геоцентрическая система (с центром на Земле), а посередине — система координат, связанная с точкой посередине между Солнцем и Землей. Промежуточную систему я добавил специально для того, чтобы показать, что возможных систем отсчета гораздо больше двух, и все они равноправны. Если Земля вращается вокруг Солнца, то можно говорить и о ее вращении вокруг чего угодно.
Собственно, на этом можно было бы поставить точку. Вопрос ВЦИОМ безграмотный и однозначного ответа не имеет. Можно как соглашаться с утверждением, что Солнце вращается вокруг Земли, так и не соглашаться, никаких выводов из этого не следует, и внимания подобные исследования не заслуживают. Однако тема, затронутая в этом вопросе, очень плодотворная. По ней можно рассказать много интересного. Поэтому продолжим.
Характер движения небесных тел изучался людьми для решения практических задач. Солнце очевидно влияет на погоду, поэтому для планирования многих мероприятий, например, строительных или сельскохозяйственных работ, надо было уметь рассчитывать его траекторию. Ученые наблюдали за светилом, записывали результаты и составляли таблицы, в какой день, в каком месте на земле до какой высоты Солнце поднимется, сколько будет длиться ночь и т. д. Принимая Землю за центр, вокруг которого вращается Солнце, можно было все достаточно точно рассчитать. Результатом этих расчетов стал календарь, которым мы пользуемся и сейчас.
Сложности возникают, когда появляется необходимость рассчитать траектории движения планет. Скажем, Венера. На погоду она не влияет, но игнорировать ее совершенно невозможно, потому что это 3-й по яркости объект на небе. Ясной ночью при свете этой планеты можно даже читать. Давайте посмотрим, как выглядит орбита Венеры с учетом того, что мы о ней знаем. Надо заметить, что сделать изображение Солнечной Системы с соблюдением всех пропорций практически невозможно, поэтому на моих иллюстрациях, пропорции не соблюдены. Я старался соблюдать только отношения больше-меньше и медленнее-быстрее (Венера меньше Юпитера, Меркурий относительно Солнца движется быстрее Земли и т. п.).
Вот, как выглядит траектория движения Венеры в различных системах отсчета.
Попробуйте по такой траектории рассчитать, когда Венера окажется на одной линии между Солнцем и Землей или когда она скроется за Солнцем. Задача не из легких.
А кроме Венеры с древних времен были известны и другие планеты. Например, самый близкий к Солнцу Меркурий. Его траектория в тех же координатах выглядит следующим образом.
Если вы сделаете подряд несколько скриншотов, вы заметите, что в каждый момент времени состояние системы Солнце-Меркурий-Венера-Земля во всех трех системах одинаковое. Линии, которые рисуют планеты, на самом деле не существуют. Это математические абстракции, которые рисует наше воображение, чтобы лучше разобраться в предмете.
При виде такой красоты преимущества гелиоцентрической системы вовсе не кажутся очевидными.
Поскольку предсказать разнообразные кульбиты планет в геоцентрической системе не удавалось, и имевшиеся таблицы с координатами расходились с наблюдениями, астрономы работали над другими системами. В середине XVI века Николай Николаевич Коперник опубликовал книгу с описанием гелиоцентрической системы. Таким образом возникло два взгляда на устройство окружающего нас пространства. Несмотря на серьезные различия, они обладали некоторым сходством.
Неудивительно, что книги о гелиоцентризме стали попадать в реестр запрещенной литературы, который вели представители церкви. 1-й пункт противоречит религиозным догматам и оскорбляет чувства верующих, а 2-й пункт исключает аргументы для оправдания.
Понадобилось еще несколько десятков лет тщательных наблюдений, прежде чем Иоганн Генрихович Кеплер нашел, наконец, формулы, позволяющие с удовлетворительной точностью вычислить положение всех известных планет в различное время. Эти формулы работали в системе отсчета с неподвижным Солнцем, и таким образом гелиоцентрическая система мира утвердилась в качестве признанной теории.
Современная наука уже давно отказалась от идеи, что тот объект, который неподвижен, тот главнее. Никто уже сейчас не ищет «Центр Мироздания». Система отсчета — это математическая абстракция, используемая как инструмент. Для одних задач нужна гелиоцентрическая система, для других задач подходит геоцентрическая, а есть задачи, для которых ни та, ни другая не подходит. Причем, подходит — не подходит, это субъективная оценка. Подходящей назначают ту систему отсчета, в которой необходимые расчеты с требуемой точностью выполнить проще. С появлением же вычислительной техники, эта граница стирается еще сильнее. При помощи простой программки на питоне в домашних условиях можно получить результат сразу в нескольких системах отсчета с одинаковой точностью. Какую систему задашь, в такой и получишь результат.
Так что когда в интернете кто-то начинает обсуждать, кто вокруг кого вращается, и сколько процентов населения не знакомо с этим «фактом», смело считайте этого пользователя гостем из прошлого, века примерно из XVI-XVIII.
В конце XVII века Исаак Исаакович Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения и законы механики, которые подтверждали формулы Иоганна Генриховича и работали с приемлемой точностью в гелиоцентрической системе отсчета. Это выделило гелиоцентрическую систему, где Земля вращается вокруг Солнца, среди всех остальных систем.
Ньютоновская механика хорошо согласовывалась с известными на момент ее создания результатами наблюдений, но при этом ставила новые вопросы, требующие объяснения. И этим она прекрасна, потому что новые вопросы вдохновляют на поиск новых ответов. Законы Ньютона имеют следующие проблемы:
Последний пункт — самое слабое место классической механики. Законы выполняются в инерциальной системе отсчета, а что это за система, точного определения нет. Сколько ни ломали голову, ничего не придумали, кроме того, что инерциальная система отсчета — это такая система отсчета, в которой выполняются законы Ньютона. Получается зацикливание, определение термина через самого себя. Гелиоцентрическая система может считаться инерциальной только приближенно, а настоящих инерциальных систем вообще не существует.
Тут самое время предоставить слово почетному академику АН СССР Альберту Германовичу Эйнштейну:
Можем ли мы сформулировать законы таким образом, чтобы они были справедливыми для всех систем координат, не только для систем, движущихся прямолинейно и равномерно, но и для систем, движущихся совершенно произвольно по отношению друг к другу? Если это можно сделать, то наши трудности будут разрешены. Тогда мы будем в состоянии применять законы природы в любой системе координат. Борьба между воззрениями Птолемея и Коперника, столь жестокая в ранние дни науки, стала бы тогда совершенно бессмысленной. Любая система координат могла бы применяться с одинаковым основанием. Два предложения — «Солнце покоится, а Земля движется» и «Солнце движется, а Земля покоится» — означали бы просто два различных соглашения о различных системах координат.
Могли ли бы мы построить реальную релятивистскую физику, справедливую во всех системах координат; физику, в которой имело бы место не абсолютное, а лишь относительное движение? Это, в самом деле, оказывается возможным!
Товарищ Эйнштейн разработал теорию гравитации, которая не требует инерциальной системы отсчета. Его общая теория относительности объяснила аномалию орбиты Меркурия, нашла много других экспериментальных подтверждений и поставила перед наукой массу новых вопросов. И этим она прекрасна.
После признания теории относительности спор о том, Солнце вращается вокруг Земли или наоборот, окончательно приравнялся к войне остроконечников и тупоконечников. И то, что у нас в обществе до сих пор приходится сталкиваться с устаревшими представлениями о законах природы, вызывает грусть и сожаление.
Вспоминается эпизод из «Этюда в багровых тонах», блестяще экранизированный режиссером Игорем Федоровичем Масленниковым:
Если бы Земля вращалась иначе
Как ни странно, продолжительность суток в большинстве фантастических произведений принимается как константа. Даже в самых экзотических мирах сутки чаще всего равны 24 часам или хотя бы близки к этому значению; год при этом также обычно равен земному и разделён на 12 месяцев. Такой подход помогает не запутаться в местном летоисчислении. Но мир, причём не только фантастический, но и реальный, может жить совсем по иным астрономическим часам.
Сутки
Очень медленное вращение Венеры, возможно, объясняется тем, что в прошлом она имела необычайно массивный спутник — Меркурий.
Как известно, длительность суток зависит от периода обращения планеты вокруг собственной оси, причём этот период может колебаться в довольно широких пределах. Например, меркурианские сутки длиннее земных в 58,7 раза, а венерианские — и вовсе в 116,8 раза. Сама Земля четыре миллиарда лет назад делала один оборот всего за восемь часов, и, если бы не Луна, отнимающая у планеты часть энергии, сутки и сейчас были бы примерно втрое короче.
На нынешний момент рекордсменом Солнечной системы по скорости вращения является Юпитер, делающий один оборот за 9,5 часа. Верхние слои атмосферы этого гиганта несутся со скоростью 12,6 км/с. Это больше второй космической скорости для Земли и составляет около 30% от первой космической скорости для самого Юпитера. На его экваторе центробежная сила «съедает» почти треть веса.
Земле для такого эффекта пришлось бы делать оборот за четыре часа. Практическим же последствием стремительного вращения на «влажной» планете станет затопление экваториальной области, поскольку вода за счёт роста центробежной силы «стянется» к экватору. Помимо того, у полюсов значительно возрастёт ускорение свободного падения.
Короткие сутки благоприятно влияют на климат, сокращая разницу между дневными и ночными температурами. Растениям, а также мелким и малоподвижным животным небольшая продолжительность дня (или ночи, если они активны в темноте) неудобств не создаст. Но вот крупные звери за пару часов далеко не всегда успеют завершить дневные дела, в том числе охоту. Так что хищникам, видимо, придётся научиться равно эффективно действовать при любой освещённости.
Значительно более длинные (в два или три раза) сутки также изменят жизнь на планете — сложно судить, к лучшему или к худшему. Жаркие пустыни к вечеру будут раскаляться так, что их жителям придётся скрываться в подземных убежищах, к утру же барханы покроет иней. А вот день, тянущийся неделями (и тем более вечный день, если планета всегда повёрнута к светилу одним боком) будут означать адское пекло на дневной стороне, ледник на ночной и неутихающую бурю у терминатора. В то же время для мира, находящегося слишком близко или слишком далеко от светила, это может стать преимуществом: пригодным для жизни окажется хотя бы одно из полушарий.
Верхние слои атмосферы Юпитера на экваторе завершают оборот на несколько минут раньше, чем вблизи полюсов. Ядро же планеты вращается быстрее атмосферы
Если в системе больше одной звезды, то понятие «сутки» вообще теряет привычный смысл. В зависимости от расположения солнц «день» может наступить на обоих полушариях одновременно, или на одном из них будет ночь, а на другом — «двойной день». Правда, вероятность существования в ближайшей к нам тройной системе альфы Центавра обитаемых планет, подобных Пандоре из нашумевшего «Аватара», невысока. Две главные звезды обращаются там вокруг общего центра тяжести на расстоянии всего 23 астрономических единиц друг от друга (чуть больше, чем между Солнцем и Ураном). В таких условиях планета едва ли сможет миллиарды лет находиться на стабильной орбите.
Но «неудобны» для жизни лишь «тесные» двойные системы. Если бы второе солнце находилось на расстоянии хотя бы 50 а.е., его гравитация влияла бы на Землю не больше, чем притяжение Юпитера (хотя дальние планеты имели бы нестабильные орбиты). А с Земли подобное светило казалось бы не более чем очень яркой звездой. Ночами второе солнце давало бы значительно больше света, чем полная Луна, но практически не грело бы. Видимо, в подобных условиях гораздо комфортнее чувствовали бы себя ночные животные и насекомые. И, конечно, влюблённые парочки.
Мелкие животные, руководствующиеся не зрением, а обонянием, могут иметь «биологические сутки» (цикл сон/бодрствование), равные 3-4 часам и не кратные солнечным суткам
В качестве второго компонента системы можно представить себе и что-нибудь более экзотическое. Например, пульсар или чёрную дыру. Правда, подобные объекты возникают после катастроф поистине космического масштаба, практически невидимы и вряд ли украсят звёздное небо. Хорошо смотрелся бы красный гигант — звезда лишь немногим более тяжёлая, чем Солнце, но имеющая в 200 раз больший диаметр. Её плотность меньше плотности воздуха, а светимость в тысячи раз больше солнечной. На расстоянии в 50 а.е. красный гигант не только имел бы видимый диск, но и согревал бы внешние планеты первого компонента системы (то есть Солнца). Даже жаль, что срок жизни солнцеподобной звезды на этой стадии — всего 100 миллионов лет.
Может ли чёрная дыра быть равновесным компонентом системы? Сложно сказать. Мы слишком мало знаем об этом явлении
Месяц
Как уже было упомянуто выше, Луна существенно влияет на период обращения планеты вокруг собственной оси – именно её положительное влияние способствует более или менее выносимым климатическим условиям на нашей планете. Слишком длинные сутки, скорее всего, будут означать значительное ослабление магнитного поля, защищающего планету от излучений, а слишком быстрое вращение, возможное при отсутствии массивного спутника, скорее всего, приведёт к уменьшению сейсмической активности — в этом случае планета рискует потерять океаны и атмосферу. Так что Луна — вещь небесполезная.
Но на сутки Луна всё-таки влияет косвенно, а вот продолжительность месяца — как лунного, так и нормированного календарного – обусловлена периодом вращения Луны вокруг Земли и напрямую зависит от физических свойств спутника. Расчёт месяца для планеты, вокруг которой вращается несколько спутников, является, к слову, весьма нетривиальной задачей.
Вообще-то в системе Альфа Центавра нет газовых гигантов, подобных Полифему из «Аватара» (на заднем плане именно он). Но это только повышает вероятность существования там планет земного типа
Стоит отметить, что, в отличие от дня и года, месяц – это субъективная единица измерения времени, и изменение его длительности повлияет не на жизненный цикл людей и животных, а на периодичность некоторых природных явлений, и пройдёт для человечества достаточно безболезненно. Например, если Луна внезапно станет значительно тяжёлее, нежели сейчас (например, «приняв» разом несколько серьёзных метеоритных ударов), это спровоцирует бурное выделение приливной энергии. Впоследствии траектория взаимного вращения стабилизируется и для Земли, и для её спутника; приливные явления ослабеют, но не исчезнут совсем, так как орбита в любом случае представляет собой более или менее вытянутый эллипс и обязательно имеет некоторый наклон к экватору. Спутник примется выписывать заметные восьмёрки на небосводе, то приближаясь, то удаляясь. Примером такой системы служит двойная малая планета Плутон-Харон. Впрочем, и современная Луна не находится относительно Земли в абсолютно стабильном положении: небольшие, но заметные её отклонения называются либрациями и позволяют нам наблюдать не ровно 50%, а 52% светлой стороны спутника.
Приливы не только разнообразят жизнь приморских народов, но и подогревают недра планеты, повышая сейсмическую активность. Больше всего в этом отношении повезло спутникам планет-гигантов, таким как вращающаяся вокруг вымышленного Полифема кэмероновская Пандора. Они могут получать энергию от главного тела системы, не рискуя прекратить собственное вращение.
Значительно интереснее представить себе обитаемый мир с кольцом. В Солнечной системе кольцами обладают все газовые гиганты, хотя для планет земного типа такое украшение нехарактерно. Общепринятой является гипотеза, согласно которой крупные кольца возникают в результате разрушения лун, оказавшихся на орбите, меньшей радиуса Роша (в зависимости от структуры спутника он составляет от 1,26 до 2,44 радиуса планеты).
Земная гравитация разрушит каменный спутник на высоте порядка 4500 км – правда, подобное разрушение вероятно лишь при наличии нескольких лун (по этой причине у планет земного типа и нет колец). В указанной ситуации первые сотни миллионов лет взаимное притяжение спутников делает их орбиты нестабильными, и прежде, чем тела займут «равновесные» положения, некоторые из этих тел могут опуститься ниже предела Роша.
Кольца Сатурна значительно заметнее юпитерианских
Кольца Сатурна представляют собой останки спутника массой примерно с Луну и состоят из ледяных осколков диаметром от сантиметра до нескольких метров. Кольцо, опоясывающее Землю, могло бы образоваться в результате захвата и разрушения крупного астероида, при этом лишь тысячная часть материала вошла бы в состав кольца. Сталкиваясь, фрагменты распавшегося тела распределялись бы в одной плоскости на непересекающихся орбитах, а наиболее крупные из них, потеряв скорость, упали бы на планету. Формам жизни, существовавшим миллиарды лет назад, такая бомбардировка вряд ли повредила бы, а впоследствии частота падений значительно снизилась бы — вплоть до полного прекращения.
Земное кольцо отличалось бы от колец Сатурна. Лёд испарился бы, а пыль унёс бы солнечный ветер, в сто раз более сильный, чем на орбите Сатурна. Остались бы лишь многометровые обломки, образующие бледную тоненькую полосу, только в очень тёмную ночь заметную на небе. Взявшись осваивать околоземное пространство, люди нашли бы применение десяткам миллионов тонн строительных материалов.
Толком предсказать влияние подобного «раздробленного спутника» на приливы и отливы, к сожалению, практически невозможно. Скорее всего, они стали бы менее заметными, так сказать, равномерными. Календарный месяц к Луне за её отсутствием не привязывался бы, и можно было бы задать любую его продолжительность.
Троянские спутники
Спутники Сатурна, 300-километровые Тефия и Диона, имеют по паре «троянцев»: на орбите Тефии находятся Телесто и Калипсо, у Дионы же есть Елена и Полидевк. На снимке — Диона
Во вселенной «Аватара» по той же орбите, что и гигант Полифем, луной которого является Пандора, движется ещё одна предположительно пригодная для жизни планета — Океан. Такая ситуация вполне возможна. Тело, помещённое на орбиту планеты с опережением или отставанием на 60 градусов (планета, звезда и спутник при этом образовывают равносторонний треугольник), оказывается в устойчивом равновесии. В нашей системе десятки «троянских» спутников имеет Юпитер, несколько штук Нептун, четыре мелких «камешка» досталось Марсу. В системе же звезды KOI-730 обнаружены две крупные планеты, делящие одну орбиту.
Даже у Земли недавно обнаружен «троянец» — 300-метровая скала 2010 ТК7. Но практическая ценность открытия невелика. Астероид находится втрое дальше от нас, чем бывает Марс в моменты противостояния, и полёт к нему требует разгона корабля до вдвое большей скорости, чем при полёте к Марсу.
Фантастов же давно волнует идея Противоземли — планеты, расположенной на земной орбите, но по другую сторону от Солнца и поэтому недоступной для наблюдения. Именно такое положение в Солнечной системе занимает Гор из цикла Джона Нормана. Но на самом деле равновесие в коллинеарных точках либрации (все три тела на одной линии) неустойчиво, да и межпланетные аппараты, заглянув за Солнце, установили, что ничего интересного там нет.
Эффект продолжительного стояния в верхней точке эллиптической орбиты использовался при запуске советских спутников связи «Молния», на 3,5 часа «замиравших» на высоте 40 000 км над плато Путорана
Продолжительность года обусловлена периодом обращения планеты вокруг её звезды. В мирах, более или менее пригодных для развития жизни, она не будет сильно различаться. Так или иначе планета должна быть подобна нашей, звезда — Солнцу, и радиус планетарной орбиты должен примерно соответствовать радиусу орбиты Земли. Хотя даже если взять звезду с иной массой и светимостью, ситуация существенным образом не изменится: к тусклому красному карлику «влажная» планета будет находиться намного ближе, но и её орбитальная скорость будет меньше из-за более слабой гравитации звезды.
Но всё это касается планет, движущихся по круговым (или близким к ним) орбитам. Если же орбита представляет собой вытянутый эллипс, продолжительность года может стать больше. Естественно, нет смысла рассматривать миры, уносящиеся от светила настолько далеко, что в лёд обратятся даже атмосферные газы: населены такие планеты могут быть лишь простейшими. А вот обратная ситуация (например, кратковременный «визит» описываемой планеты на орбиту Меркурия) не будет гибельным для высших форм жизни: пребывание «в пекле» окажется весьма непродолжительным.
Скорость тела на круговой орбите постоянна. Двигаясь же по эллипсу, планета стремительно проносится через низшую точку орбиты (перигей) и почти замирает в апогее. Ведь при приближении к светилу движение ускоряется гравитацией, а при удалении — тормозится.
Наиболее реальный вариант подобного расклада — это планета, «странствующая» между орбитами Марса и Венеры. И в апогее, и в перигее условия на ней не будут подходить для сохранения воды в жидком агрегатном состоянии, но ни испариться целиком, ни промёрзнуть на большую глубину океаны попросту не успеют.
Период обращения по такой орбите составит около двух лет. За счёт разницы скоростей в апогее и перигее три четверти планетарного года займёт «зима», зато уж «лето», продолжающееся не больше, чем на Земле, запомнится экстремальным зноем. Заключение слов «зима» и «лето» в кавычки означает, что природа этих явлений не будет связана с изменением угла, под которым падают солнечные лучи. Впрочем, если ось вращения планеты наклонена, смена сезонов в традиционном понимании тоже может наблюдаться: в таком случае одно из полушарий, где лето приходится на момент прохождения перигея, будет тёплым, противоположное же почти наверняка полностью покроется ледяной шапкой. Лёд не растает и при прохождении планетой орбиты Венеры, хотя припекать будет основательно. Снежная шапка просто отразит большую часть солнечных лучей.
Климат на «планете-бродяге» окажется прохладнее земного, поскольку на удалении от солнца она проведёт больше времени, чем вблизи него. «Комфортных» зон не будет вообще, в перигее жара на экваторе будет лютой, зато зимой, когда в высоких широтах температура может опускаться до минус ста и ниже по Цельсию, вода так полностью и не замёрзнет, то есть, как говорится, «жить можно».
Тепловая инертность крупных водоёмов огромна. Например, Ладожскому озеру требуется три месяца для того, чтобы покрыться льдом, и столько же — чтобы оттаять | kikiwis [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons
Подытоживая, можно сказать, что мы с вами живём на идеальной планете. Наш год достаточно чётко делится на четыре сезона, причём почти в любом месте на Земле (кроме разве что полюсов) жизнь вполне возможна в любой из сезонов. Да, где-то труднее, где-то легче, но ничего выходящего за пределы человеческих возможностей. То же касается дня: фауна и флора Земли приспособилась к 24-часовому циклу и чувствует себя в нём просто отлично. Так что берегите планету, которая нам досталась, другой такой, может быть, и не существует!