Странные наблюдения
В воскресенье 29 января 1860 года утро в Лондоне выдалось туманное. Восход Солнца, видимого как бы через темное стекло, при влек внимание любознательных; те же, кто имел телескоп, воспользовались удобным случаем, чтобы рассмотреть поверхность светила. Один из таких наблюдателей, Ф. Рассел, вспоминал позднее: "Вскоре после 8 часов четыре человека, включая меня, ясно увидели правильный круглый объект черного цвета, насколько я помню, на нижней половине Солнца. Он медленно проходил по диску и вышел за его пределы приблизительно в 9:30 утра. Его угловой поперечник, казалось, соответствовал диаметру Меркурия при прохождении последнего по солнечному диску".
Другое аналогичное наблюдение было сделано в 1865 году. История эта любопытна во многих отношениях, поэтому расскажем ее чуть подробнее.
Все началось с письма, которое получил знаменитый французский астроном Урбен Леверье. Оно было отправлено из Константинополя неким Аристидом Кумбари, судя по всему, любителем астрономии. Ознакомившись с сообщением, Леверье посчитал его заслуживающим доверия и передал в Парижскую академию наук, в трудах которой оно и было напечатано.
"Я имел привычку, — писал Кумбари, — направлять время от времени мою подзорную трубу на Солнце, движимый простым любопытством наблюдать на нем пятна... 8 мая утром я рассматривал, как обычно, Солнце. В 9:23 мне показалось, что я заметил, как от солнечного пятна отделилась маленькая черная точка. Я не был еще уверен в этом отделении и, полагая, что дело в усталости моих глаз, отдохнул некоторое время. Однако при повторном наблюдении у меня уже не было сомнений в том, что отделение имело место; черная точка удалилась от пятна уже на двойное расстояние по сравнению с тем моментом, как я оставил подзорную трубу, чтобы отдохнуть; на этот раз я различил почти круглое тело, которое перемещалось ежеминутно. Окуляр, которым я пользовался, давал увеличение 140х; я сменил его на окуляр с увеличением 250х. Теперь я очень хорошо смог различить движущееся черное тело. Однако этот более сильный окуляр, будучи менее прозрачным, чем первый, не обрисовывал четко контуры тела, он позволял лишь оценить его размеры.
К концу своего прохождения, которое длилось примерно 48 минут с момента, когда я его заметил, до момента его схождения с солнечного диска, мне показалось, что тело приняло овальную форму и как будто разделилось, я бы сказал, что было два тела, находящихся очень близко одно от другого, но я не стану это утверждать решительным образом, так как, вероятно, причиной здесь была усталость моего зрения, а может быть, это явление следует приписать окуляру".
Мы привели только два примера, на самом деле их гораздо больше. В прошлом и позапрошлом столетиях некие тела, пересекающие солнечный диск, наблюдались регулярно как профессиональными астрономами, так и любителями. У. Леверье собрал и проанализировал сообщения о 25 подобных прохождениях, а швейцарский астроном и математик Рудольф Вольф — о 15-ти.
Какова природа замеченных тел? Прежде чем ответить на этот вопрос, важно напомнить читателю о своеобразной ситуации, сложившейся в небесной механике к середине прошлого столетия.
Победы и поражения астрономов
С выходом в 1687 году классического труда Исаака Ньютона "Математические начала натуральной философии" стала завоевывать признание картина мира, созданная великим английским физиком. Весь XVIII век и первая четверть XIX века в астрономии были временем утверждения закона всемирного тяготения. Опираясь на него, ученые добились выдающихся успехов: удалось предсказать возвращение к Солнцу первой кометы, разработать космогоническую модель происхождения Солнечной системы из первичной туманности, решить сложнейшую задачу о движении целого ряда планет и их спутников и их взаимных возмущениях. Но было и другое. По мере увеличения точности наблюдений планет астрономы столкнулись с неожиданными затруднениями. Обнаружилось, что движение Урана — к тому времени самого отдаленного члена семьи Солнца — происходит не строго в соответствии с предписанием закона тяготения: положения Урана на небе систематически расходились с вычисленными заранее даже после учета притяжения со стороны остальных планет. Загадочное поведение Урана пытались истолковать по-разному: некоторые допускали, что планета стала "неуправляемой" после катастрофического столкновения с крупной кометой, другие высказывали сомнения в справедливости самого закона тяготения.
Молодой кембриджский математик Джон Адамс и уже знакомый нам француз Леверье поступили иначе. Они предпочли гипотезу о существовании за Ураном еще одной планеты, которая своим притяжением возмущает движение Урана. Оба ученых успешно ответили на вопрос, где же следует искать неизвестную планету: первый — в сентябре 1845, второй — летом 1846 года. Воспользовавшись указаниями Леверье, Иоганн Галле на Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 года действительно обнаружил новое светило, причем менее чем в 1 ° от расчетного места!
Это открытие "на кончике пера" можно было считать настоящим триумфом закона всемирного тяготения. Теперь мало кто сомневался в его справедливости. А Леверье тем же самым методом попытался решить еще одну загадку небесной механики, на сей раз связанную с Меркурием — ближайшая к Солнцу планета тоже двигалась весьма "своенравно". Это, в частности, проявлялось в непредсказуемом прохождении Меркурия по солнечному диску, когда планета то запаздывала, то опережала вычисленное время вступления на диск.
Разбираясь в чем тут дело, Леверье обнаружил, что большая ось орбиты Меркурия под действием притяжения его другими планетами поворачивается не так, как того требовала теория тяготения Ньютона, а чуть быстрее. Превышение составляло всего 38" (по современным данным 43") за сто земных лет. Величина малая, но измеримая. В 1859 году Леверье построил теорию движения Меркурия, достаточно сложную и предельно строгую. Тогда же в письме к секретарю Парижской академии наук М. Фейе он высказал свое мнение о странном поведении планеты. Леверье допустил, что на движение Меркурия влияет неизвестная до сих пор планета, орбита которой лежит внутри орбиты Меркурия. Французский ученый назвал ее Вулканом и предложил поискать такое тело, когда оно будет проходить по диску Солнца. С этого момента ведет отсчет знаменитая драма в астрономии — "охота" за Вулканом. Авторитет Леверье был велик, а его доводы казались достаточно убедительными, чтобы организовать систематические поиски новой планеты.
Но странное дело: несмотря на то, что сообщения о подобных наблюдениях действительно поступали от многих астрономов, определить элементы орбиты Вулкана никому не удавалось. Ученые постоянно уточняли свои расчеты, но все их прогнозы прохождения Вулкана по солнечному диску не сбывались, словно эта гипотетическая планета вообще не желала подчиняться никаким законам.

Вулкан искали вплоть до 1909 года. Окончательный вердикт вынес Уильям Кэмпбелл из Ликской обсерватории. Изучив результаты многочисленных поисков, он объявил о том, что проблема фактически закрыта: внутри орбиты Меркурия нет тел свыше 50 км в поперечнике, но тела таких размеров имеют незначительную массу и не в состоянии оказывать заметное возмущение на движение Меркурия.
А еще через шесть лет Альберт Эйнштейн закончил работу над общей теорией относительности, где модифицировал общепринятую ньютоновскую идею гравитации, связав ее с геометрическими свойствами пространства (точнее, единого пространства-времени). Как следовало из новой теории, вблизи массивного Солнца геометрия пространства изменяется, что сказывается на движении планет — их орбиты из эллиптических превращаются в незамкнутые кривые, медленно прецессирующие в своей плоскости. Максимальный эффект такого рода должен быть у ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия. Эйнштейн подсчитал, что для него величина прецессии составляет 43" в столетие, это было как раз то значение, которое следовало из наблюдений, и которое астрономы пытались объяснить существованием Вулкана.
Так, просуществовав почти 60 лет, идея о Вулкане, как и многие другие, оказавшиеся ошибочными, была сдана в архив науки.
Что же это было?
Однако было бы неверным полагать, будто все закончилось. Триумфальный успех новой теории тяготения, обнаружение на опыте предсказанных ею эффектов, численные значения которых оказались весьма близкими к расчетным, увел исследователей далеко в сторону от нерешенной загадки, ведь так и осталось необъясненным, что за движущиеся точки на Солнце наблюдали астрономы прошлого.
Сегодня известно, что внутри орбиты Меркурия нет других больших планет. Тем более непонятно, какие тела периодически могли видеть на солнечном диске. Нельзя же все свидетельства такого рода списывать на ошибки наблюдателей! Попробуем разобраться в этом непростом вопросе.
Солнечные пятна нужно сразу исключить. Как известно, наше светило вращается вокруг своей оси не как твердое тело. На разных гелиографичских широтах это вращение происходит с разной скоростью. Вследствие движения Земли вокруг Солнца его вращение выглядит для земного наблюдателя несколько замедленным; период вращения на экваторе достигает 27, а у полюсов — около 32 суток. Пятна, обращаясь со всей поверхностью Солнца, перемещаются еще и относительно этой поверхности, т.е. имеют собственное движение. Скорости собственных движений пятен очень малы, в лучшем случае они достигают 1° в сутки. Из всего сказанного следует вывод: точки, прочерчивающие солнечный диск за десятки минут и немногие часы, никак не могут быть обычными пятнами.
Малые тела Солнечной системы, те, которые выпадают в виде метеоритов, астероиды и кометы, — возможные кандидаты на роль черных точек. Данная версия требует некоторых пояснений.
Движение небесных тел происходит по одному из конических сечений. Например, по эллипсу, в одном из фокусов которого находится силовой центр. Таких центров для интересующих нас малых тел может быть два: Земля и Солнце. Обращаясь вокруг них, эти тела при определенных условиях будут наблюдаться с Земли проходящими по солнечному диску. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки.
Силовой центр — Земля. Можно подобрать такую орбиту, на которой тело, облетая земной шар в сторону вращения неба и за то же время, будет оставаться неподвижным среди звезд. При уменьшении большой полуоси тело начнет смещаться к западу, а при ее увеличении — к востоку. Так получают объяснение движущиеся точки с самой различной угловой скоростью (не забудем еще о собственном перемещении Солнца относительно звезд, равном 1° за сутки), но есть ли у Земли естественные спутники (пусть небольшие), кроме Луны? Открытие первого такого объекта диаметром 30-50 м, по-видимому, являющегося обломком нашего естественного спутника, произошло в начале прошлого года. Вопрос о том, является ли он единственным в своем роде, пока остается открытым.
А вот еще одно сообщение на сходную тему, появившееся в 1991 году. Научный сотрудник Национального музея в Копенгагене К. Расмуссен собрал и проанализировал сведения о падении на нашу планету метеоритов и о метеорных дождях за период с 800 года до н.э. по 1750 год н.э. Выяснилось, что в отдельные эпохи метеорная активность резко повышалась. Максимум длился от нескольких месяцев до нескольких лет. Потом на одно-два десятилетия наступало "затишье", которое, однако, было выше обычного метеорного фона, а затем новый пик, после чего активность падала до фоновой. Как полагает Расмуссен, подобная закономерность может быть истолкована тем, что Земля время от времени захватывает астероид или комету, которые, попав на околоземную орбиту, разваливаются на куски, — это создает первый пик метеорной активности. Далее куски образуют временную систему колец, так что Земля начинает напоминать Сатурн. Мелкие частицы этого кольца, выпадая из него в атмосферу, повышают обычный метеорный фон. Наконец, все части распавшегося тела сгорают в воздушной оболочке нашей планеты, что дает второй пик метеорной активности.
Датский астроном считает, что за период 2800 лет Земля была временно "окольцована" 16 раз. Возможно, подобное "украшение" наша планета приобретала и в последние 200 лет, а в ближайшие десятилетия у нее также можно ожидать появление нового кольца. Прав ли ученый, покажет время.
Силовой центр — Солнце. Среди великого множества астероидов, населяющих Солнечную систему, есть и такие, орбиты которых близки к орбите Земли или пересекают ее. Это астероиды групп Амура и Аполлона. Периодически они "проскакивают" около нашей планеты, вызывая серьезную обеспокоенность ученых. Подобные тела могут быть замечены и днем как пересекающие солнечный диск.
Помимо астероидов, орбиты, заходящие внутрь орбиты Земли, имеют кометы. Здесь особенно интересны открытия последнего времени. Еще в 1975-76 годах московский астроном В. А. Бронштэн, основываясь на анализе наблюдений болидов, предсказал существование нового класса тел в Солнечной системе, названных им микрокометами. А в 1986 году американцы Л. Франк, Дж. Сигварт и Дж. Крейвен предположили, что в атмосферу нашей планеты каждую минуту влетает 20 мини-комет, имеющих размеры порядка 10 м и массу около 100 т. Как нетрудно подсчитать, за год на Землю падает до 107 подобных "снежков". Все они, нагреваясь при трении о воздух, испаряются на высоте в сотнях и тысячах километров. В межпланетном же пространстве они движутся по гелиоцентрическим орбитам, плоскости которых близки к плоскости эклиптики, с перигелийньм расстоянием в 1 а.е. и с афелийным, достигающим орбиты Юпитера.
Весьма интересные результаты были получены также отечественными учеными М. А. Смирновым, А. М. Микишей и С. И. Барабановым (Институт астрономии РАН). Они предложили оригинальную идею: искать ледяные тела размером от единиц до сотни метров в направлении радиантов известных метеорных потоков. Для ее проверки использовался 1-метровый телескоп Симеизской обсерватории в Крыму. Инструмент позволяет регистрировать объекты до 19-21-й звездной величины. За пять ночей наблюдений области неба близ радианта Персеид удалось найти четыре объекта, движущихся относительно звезд и находящихся за пределами земной атмосферы. Как показали расчеты, расстояния до открытых тел в точках их обнаружения лежат в диапазоне от 200 до 4500 тыс. км, а для трех из них определено пролетное расстояние, составившее от 3000 до 16000 км. Если принять значение альбедо для всех тел 0.04, то их размеры будут заключены в интервале 6-47 м (при альбедо 0.15 этот интервал составляет 3-24 м).
И мини-кометы, и крупные тела в метеорных потоках пролетают вблизи Земли не только ночью, но и днем. В тех редких случаях, когда их траектории прочерчивают солнечный диск, они могут наблюдаться на нем как движущиеся точки.
Птицы, парящие в воздухе, также могут выступать в роли черных точек. Эта версия, пожалуй, дает наиболее простое объяснение некоторым случаям.
До появления радиолокационных методов орнитологи изучали ночную миграцию птиц, направляя небольшой телескоп на Луну — на ее фоне хорошо просматривались их движущиеся силуэты. Поэтому нет ничего необычного в том, что птицы могут быть замечены и на фоне Солнца.
В прошлом веке на такую возможность указывал, например, американский астроном (датчанин по происхождению) Христиан Петерс. Однажды он и несколько его коллег стали свидетелями редкого события: прохождения по солнечному диску большого количества неких темных объектов, поодиночке и парами. Петерс аккуратно фиксировал время их пролета, используя высокоточный хронометр. Явление продолжалось всего несколько минут. В ту же ночь в телескоп, наведенный на Луну, он заметил девять мелких объектов, которые в течение четверти часа двигались по лунному диску. "Они были птицами, — записал Петерс, — со всеми отличительными признаками: хвост, голова и крылья. Все прошли перед лунным диском... более или менее параллельно горизонту". Ученый даже определил вид птиц — перепелки. Он сделал вывод, что тела, наблюдавшиеся другими, также были птицами.
"Птичья" гипотеза находит сторонников и в наше время. Любопытные данные приводит опытный наблюдатель планет Томас Доббинс (США). Большинство мелких мигрирующих птиц путешествует на высоте ниже 1500 м и, как правило, не выше 4000 м. Но и высота в 6000 м тоже возможна, ибо многие из них перелетают Альпы и Гималаи. Допустим, птица с размахом крыла 20 см летит на высоте 6000 м. Если ее угловая высота над горизонтом равна 45°, то она находится на расстоянии в 8.5 км от наблюдателя, а ее размеры будут менее 5". Для сравнения: диаметры Меркурия и Венеры во время прохождения по солнечному диску около 13" и 66" соответственно. По мнению Доббинса, применение умеренных увеличений (скажем, 60х) на телескопе, с одной стороны, позволяет просмотреть весь диск Солнца и все пятна на нем, а с другой — не может решить вопрос о природе замеченного небольшого объекта. В этих условиях летящая вдали птица выглядит как движущаяся точка. И если учесть неизбежные ошибки при оценке скорости такого движения, а также психологическое состояние наблюдателя, возбужденного подобным зрелищем (он видит в точке долгожданную новую планету!), то, считает Доббинс, многие наблюдения прошлого получают вполне прозаическое объяснение.
Казнев Вадим Юрьевич — действительный член Астрономогеодезического общества, г. Кемерово.