Супутники планет і точки Лагранжа

Різні планети “володіють” різною кількістю супутників. Ці супутники планет розподілені в Сонячній системі явно нерівномірно. У гіганта Юпітера їх 15, у Сатурна за деякими даними – більше 20, а в міру наближення до Сонця число супутників різко знижується. У Марса всього два супутники – знамениті Фобос і Деймос, у Меркурія і Венери їх немає зовсім. У Землі єдиний природний супутник – Місяць.

Втім, треба ще уточнити, що називати супутником планети. Ми звикли до того, що наша Місяць – кулясте тіло, але ж, взагалі кажучи, супутники планет можуть бути й іншими – невидимими. Важливо тільки, щоб вони були зв’язані з даною планетою силами тяжіння. У яких же станах взагалі може перебувати в космосі тверда речовина? У вигляді окремих безформних брил і у вигляді … пилу, пилових хмар. Що стосується окремих брил, то цілком можливо, що у планети Земля є кілька таких супутників. Але зареєструвати їх нікому не вдавалося, хоча деякі непрямі свідчення їх існування є. А невидимі супутники планет пилові?

Ще в 18 столітті знаменитий французький математик Лагранж, досліджуючи завдання руху трьох взаємодіючих тіл, прийшов до висновку, що при певних умовах ці тіла можуть утворити в просторі досить цікавий рівносторонній трикутник. Само собою зрозуміло, що з плином часу кожне з трьох тіл буде переміщатися по своїй орбіті відносно загального центру мас. Але вся справа в тому, що при цих переміщеннях вони весь час будуть залишатися в вершинах рівностороннього трикутника. Сам цей трикутник безперервно видозмінюється, то стискаючись, то розтягуючись і повертаючись щодо центру мас. Але при цьому він завжди залишається рівностороннім. Таким чином, в системі трьох тіл можуть існувати своєрідні рівноважні точки Лагранжа. А якщо система складається тільки з двох тіл, як, наприклад, система “Земля-Місяць”? Тоді в ній все одно є, так би мовити, потенційна точка Лагранжа, яка спільно з двома іншими тілами вершини рівностороннього трикутника. А так як в площині, в якій вже відбувається рух двох тіл, завжди можна побудувати пару рівносторонніх трикутників з двома однаковими вершинами, де знаходяться ці два тіла, то, очевидно, в системі двох тіл завжди повинні існувати дві точки Лагранжа. Хоча до пори до часу ці точки можуть залишатися і незайнятими. Однак якщо якесь тіло виявиться в точці Лагранжа і при цьому миттєво втратить швидкість відносно Землі і Місяця, то воно потрапить як би в гравітаційну пастку і залишиться в ній назавжди або, у всякому разі, дуже надовго. На перших порах, поки пастка ще порожня, вона працює погано – частинки безперешкодно пролітають через “зону рівноваги” і йдуть своєю дорогою. Але в міру заповнення “пастки” речовиною процес “захоплення” буде прискорюватися. Тепер пролітають частинки можуть стикатися з тими, які вже попалися в невидимі мережі, і, втрачаючи швидкість, поповнювати “улов”. Хоча процес цей надзвичайно повільний, можна було очікувати, що за багато сотень мільйонів років в точках Лагранжа системи “Земля-Місяць” повинно було накопичитися помітну кількість речовини: адже в навколоземному просторі рухається безліч пилинок, а можливо, і більших тел.

Ще на початку цього століття були виявлені супутники планет, де в теорії знаходяться точки Лагранжа системи Сонце-Юпітер

Ще на початку цього століття були виявлені супутники планет, де в теорії знаходяться точки Лагранжа системи “Сонце-Юпітер”. Поблизу кожної з цих точок Лагранжа астрономи виявили за кілька астероїдів. Всім їм були присвоєні імена героїв давньогрецького епосу про Троянській війні. Велику групу стали називати “греками”, меншу – “троянцями”. Однак аналогічні супутники планети Земля, можливе існування яких випливало з теорії, довгий час виявити не вдавалося. Справа в тому, що побачити подібний супутник планети Земля можна тільки тоді, коли відповідна точка Лагранжа розташовується в області небосхилу, протилежної Сонцю, і в той же час досить далеко від світлої смуги Чумацького Шляху. І до всього цього треба, щоб ніч була безлунной …

Подібні сприятливі поєднання здійснюються в природі вкрай рідко. Астрономи багато років фотографували точки Лагранжа, але ніяких слідів твердого речовини не виявляли. І тільки кілька років тому, нарешті, вдалося сфотографувати “невидимі” супутники планети Земля. Вони виявилися досить значними: діаметр кожного з них можна порівняти з діаметром Землі. Втім, маса цих пилових хмар за космічними мірками досить незначна – всього близько 20 тис. Тонн. І вже зовсім не велика щільність таких супутників – одна порошинка на кубічний кілометр. Тож не дивно, що їх так важко було виявити. Проте, з хмарами космічної матерії, розташованими поблизу точок Лагранжа, мабуть, доведеться серйозно рахуватися при виборі траєкторій руху космічних кораблів. З іншого боку, дуже заманливо створити в точках Лагранжа космічні орбітальні станції. Їхнє становище в просторі тривалий час майже не доведеться коригувати. Але тоді, ймовірно, виникне необхідність якимось чином позбутися від скупчився в цих районах речовини. Воно може виявитися небезпечним для споруд станції і заважати науковими спостереженнями.

...
ПОДІЛИТИСЯ: