По мере увеличения расстояния от Солнца температура поверхности спутников становится меньше; это отражается на химическом составе грунта. Например, на Луне днем температура достигает +130°С, поэтому в лунном грунте летучие соединения почти отсутствуют. А на спутниках Юпитера и Сатурна водяной лед и оксид серы испаряются довольно медленно, поэтому там они лежат на поверхности. На окраине Солнечной системы, на спутниках Нептуна и Плутона, стабилен не только водяной лед, но и льды из метана и молекулярного азота.
Спутники планет недостаточно массивны для того, чтобы удерживать мощную атмосферу, как у Земли или Венеры. Но чем дальше от Солнца, тем меньше тепловая скорость молекул газа и тем легче небольшому небесному телу сохранить свою атмосферу. Поэтому на близкой к Солнцу Луне практически нет атмосферы, а спутник далекого Сатурна Титан обладает мощной атмосферой, по плотности сравнимой с земной. Кроме того, разреженная газовая оболочка обнаружена у галилеевых спутников Юпитера и у Тритона.
В исследовании планет и их спутников в последние десятилетия основную роль играли космические зонды. Создание телескопов нового поколения отчасти возвращает утерянный приоритет наземной астрономии. Совместное использование астрономической и космической техники сулит еще много замечательных открытий в Солнечной системе. Сейчас разрабатываются космические аппараты для мягкой посадки на поверхности Европы и Фобоса, а Сатурн и его спутники продолжает исследовать зонд «Кассини» с приборами для изучения Титана. Интересы планетологии сейчас направлены на спутники планет не меньше, чем на сами планеты. Вспомним кстати, что спутники есть не только у крупных планет, но и у астероидов и, возможно, даже у ядер комет. В целом, спутники сейчас кажутся весьма притягательным объектом исследования, а возможно, и будущей колонизации.
Бурба Г.В. Номенклатура деталей рельефа галилеевых спутников Юпитера. М.: Наука, 1984.
Ксанфомалити Л.B. Спутники внешних планет и Плутон. М.: Знание, 1987.
Марков Ю. Курс на Марс. М.: Машиностроение, 1989.
Силкин Б.И. В мире множества лун. М.: Наука, 1982.
Тейфель В.Г. Планеты-гиганты. М.: Наука, 1964.
Спутники Юпитера. Под ред. Д. Моррисона. М.: Мир, 1986.
Глава XIII
ПЫЛЕВЫЕ ОКОЛОПЛАНЕТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Единственным известным пылевым комплексом в Солнечной системе долго оставалось кольцо Сатурна. Позднее к нему был добавлен пояс малых планет, зодиакальный свет, кольца всех планет-гигантов, гипотетический рой частиц вокруг орбит спутников Марса. Лавина наблюдательных данных, полученных земными обсерваториями и космическими аппаратами, позволяет, по крайней мере частично, понять строение, происхождение и жизнь комплексов, о чем и идет речь в статье.
Во времена И. Ньютона Солнечная система представлялась совершенной пустотой, в безбрежных просторах которой плавали планеты с их немногочисленными спутниками. Уникальным и странным образованием на краю системы маячил Сатурн с его кольцом непонятной природы. Позднее математики (среди них такие корифеи, как П. Лаплас, Дж. Максвелл, С.В. Ковалевская, П.Г. Боль) доказали, что сплошным твердым телом кольцо быть не может. Если даже оно сделано из идеального сверхпрочного материала, выдерживающего приливные и центробежные нагрузки, из-за неустойчивости своего движения оно должно за короткое время врезаться в центральную планету. В действительности же оно должно рассыпаться на множество осколков. Теперь известно, что кольцо Сатурна представляет собой практически плоский рой частиц — от пылинок до декаметровых глыб. Первое экспериментальное подтверждение этого факта принадлежит пулковскому астроному А.А. Белопольскому, определившему по доплеровскому смещению спектральных линий лучевые скорости частиц. Оказалось, что угловая скорость тем выше, чем ближе частица к планете в согласии со вторым законом Кеплера.
В системе Сатурна благодаря его большой сплюснутости выделенное положение занимает экваториальная плоскость. Теоретики быстро выяснили, что плотный рой частиц вблизи сжатой планеты просто обязан быть плоским экваториальным. Частые неупругие столкновения гасят поперечные и радиальные колебания и выравнивают трансверсальные скорости в соответствии с законом площадей, так что частицы, первоначально заполнявшие торообразную область, быстро переходят на круговые орбиты в экваториальной плоскости.