КОСМОНАВТИКА
АСТРОНОМИЯ
ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИ?
В. Г. Сурдин
ПРИЛИВНЫЕ
ЯВЛЕНИЯ
ВО ВСЕЛЕННОЙ
ВИИИШН
НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ

НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ
ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ
КОСМОНАВТИКА,
АСТРОНОМИЯ
2/1986
Издается ежемесячно с 1971 г.
В. Г. Сурдин,
кандидат физико-математических наук
ПРИЛИВНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
ВО ВСЕЛЕННОЙ
в приложении этого номера:
НОВОСТИ АСТРОНОМИИ
Издательство «Знание» Москва 1986

ББК22.6
С 90
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Приливные эффекты 5
Приливы в Солнечной системе 14
Приливы в Галактике 35
Приливы в межгалактическом пространстве ... 46
Вместо заключения 59
Рекомендуемая литература 60
НОВОСТИ АСТРОНОМИИ 61
Сурдин В. Г.
С 90 Приливные явления во Вселенной. — М.:
Знание, 1986. — 64 с, ил. — (Новое в жизни, науке,
технике. Сер. «Космонавтика, астрономия», № 2).
11 к.
Приливные явления известны многим по регулярной смене
приливов и отливов на Земле. Однако эти явления весьма распространены
и во всей Вселенной. Приливные механизмы формируют спиральную
структуру некоторых галактик, регулируют движение спутников около
планет. Обо всем этом и рассказывается в данной брошюре.
Брошюра рассчитана на широкий круг читателей,
интересующихся современными проблемами астрофизики.
1705060000 ББК22.6
© Издательство «Знание», 1986 г.

ВВЕДЕНИЕ
Астрономы и физики часто используют понятие
«приливная сила», хотя мы эту силу непосредственно
не встречаем среди четырех фундаментальных
взаимодействий природы — гравитационного,
электромагнитного, сильного и слабого ядерных. Приливная сила сродни
таким физическим понятиям, как сила поверхностного
натяжения, ван-дер-ваальсова сила, кориолисова сила
и т. п. Эти силы, не будучи фундаментальными,
являются отражением некоторых существенных свойств
основных четырех взаимодействий природы.
В принципе можно сформулировать все законы и
правила физики^ не упоминая о различных
нефундаментальных силах. Например, говоря о молекулярных
взаимодействиях, можно воспользоваться только понятием
об электромагнитной силе, но это значительно усложнит
расчеты. Введение полуэмпирическим путем ван-дер-
ваальсовой силы, которая в некотором интервале
взаимных расстояний между атомами сравнительно просто
описывает закон их электромагнитного взаимодействия,
позволяет значительно упростить расчеты, проводить
«в уме» качественные рассуждения, проще и быстрее
получать необходимые результаты.
То же самое можно сказать и о силах инерции,
например о кориолисовой силе. Вспоминая о том, какой
берег подмывает река или в какую сторону
закручивается атмосферный циклон, проще воспользоваться
правилом для кориолисовой силы, чем рассуждать о
том, как взаимодействует движущаяся вода или
атмосферный воздух с вращающейся Землей.
Короче говоря, ( введение дополнительных (помимо
четырех основных) сил — это технический прием,
облегчающий во многих случаях расчеты и рассуждения.
3

Приливные силы выходят на сцену в тех случаях,
когда распределение ускорений, обусловленное
распределением сил какого-либо взаимодействия, неоднородно в
пространстве. Если в этой области пространства
находится объект конечных размеров, то различные его
точки будут испытывать разное ускорение, а это приведет
к деформации объекта и создаст в нем внутренние
напряжения. Если механические свойства тела не
однородны, то одни его части будут заметно перемещаться
относительно других. Именно это происходит, когда
морская вода опускается и поднимается у побережья
вследствие движения Земли в неоднородных
гравитационных полях Луны и Солнца. Как наиболее древний и
знакомый людям эффект подобного рода — морские
приливы — дали свое название всему классу приливных
явлений.
В однородном гравитационном поле все тела (или
все части протяженных объектов) падают с одинаковым
ускорением и никакие взаимные деформации и
напряжения не возникают. Это утверждается принципом
эквивалентности, с величайшей точностью проверенным в
экспериментах1. Однако в природе таких однородных
гравитационных полей мы не встретим. Правда,
благодаря телевидению мы иногда любуемся явлением
невесомости в кабине космической станции «Салют» — это,
так сказать, бытовое проявление принципа
эквивалентности. Но, строго говоря, даже в масштабах
орбитальной станции неоднородность земного гравитационного
поля проявляет себя вполне ощутимо и даже
используется для стабилизации полета орбитальной станции.
А можно ли представить себе источник совершенно
однородного гравитационного поля?
Теоретически да. Если в пустоте поместить
бесконечно протяженную однородную плоскость, то поле с обеих
сторон от нее будет направлено перпендикулярно к этой
плоскости и будет всегда иметь одинаковую
напряженность. Конечно, ситуация с бесконечной плоскостью
идеализирована: в природе таких объектов не бывает.
Кроме того, направление гравитационного поля в этом
случае не меняется на противоположное при пересечении
1 Более подробно об этом см.: Милюков В. К., Саги-
т о в М. У. Гравитационная постоянная в астрономии. М., Знание,
1985.
4

плоскости, и поэтому математическое описание
такого поля нельзя свести к простому введению единой
ускоренно движущейся системы координат. Однако
локально, т. е. в каждой точке, это можно сделать, так как все
предметы в данной точке пространства под действием
гравитации испытывают одинаковое ускорение.
Поскольку мы живем на Земле, нам удобно
пользоваться системой координат с началом в центре масс
нашей планеты, а тот факт, что Земля вращается, что
ее центр движется по искривленной траектории и что
гравитационное поле Луны, Солнца и планет
изменяется, учитывать путем ввода центробежных и приливных
сил. Чаще всего они малы по сравнению с притяжением
Земли, и в большинстве случаев их вообще игнорируют.
В частности, классическая небесная механика
правильно предсказывает положение планет, которые считаются
материальными точками.
Необходимость в учете конечного размера гравити-
рующих тел возникает редко, и о ней иногда вообще
забывают. Данная брошюра как раз и посвящена
вопросу о том, в каких ситуациях необходим учет
приливных сил. Мы рассмотрим наиболее характерные
примеры из мира планет, звезд и галактик.
Как правило, хорошо изученными являются лишь те
ситуации, когда приливные эффекты малы, но их
длительное воздействие оказывает заметное влияние на
динамику космического объекта (например, на вращение
планет, их спутников и т. п.). Ситуации, когда
приливные силы сравнимы с силами гравитации самих
объектов, изучены в основном только теоретически, хотя
вполне возможно, что мы наблюдаем такие случаи в
природе (искажение формы у взаимодействующих
галактик, распад ядер комет вблизи Солнца и т. п.).
ПРИЛИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ
Общие представления. Как известно, взаимные
расстояния между планетами и звездами значительно
превосходят их размеры, поэтому без особых ограничений
можно считать космические тела точечными массами,
что существенно облегчает любые расчеты. Закон
взаимодействия между двумя точечными массами,
разделенными расстоянием г, чрезвычайно прост:
F= Gm i/722/r2,
5

где F — сила взаимного притяжения, т\ и га2 —
массы точек, G — гравитационная постоянная. Вся
классическая небесная механика построена на этой
«школьной» формуле и, в общем, прекрасно объясняет
наблюдаемые движения планет и их спутников.
Более того, массы тех космических тел, которые
руководят «небесным хороводом», так велики, что под
действием собственного гравитационного поля они приняли
форму, близкую к сферической. А это, как доказал еще
И. Ньютон, делает их в смысле тяготения неотличимыми
от точечных масс. Поэтому в большинстве
астрономических расчетов каждая планета (и тем более звезда)
заменяется равной по массе точкой, координаты которой
соответствуют положению центра масс небесного тела,
Если же ф.орма планеты сильно отличается от сферы
(а отличается она всегда вследствие суточного
вращения, приливной деформации и т. п.) или распределение
массы в ней не сферически симметрично, то истинный
закон тяготения становится более сложным. Правда, в
большинстве случаев эти отличия невелики, поэтому
«школьная» форма закона часто сохраняется, но к
основному выражению дописываются небольшие
поправки. По этой же причине астрономы не отказываются от
удобной кеплеровой формы описания планетных орбит
(эллипс, эксцентриситет, наклонение, период), хотя
истинные орбиты не являются математическими
эллипсами. Для учета этого отличия элементы эллипса
постоянно изменяют так, чтобы на любой момент времени
он наилучшим образОхМ описывал реальную орбиту.
Например, если космическое тело вследствие своего
суточного вращения оказывается немного сплюснутым,
то орбиты его спутников будут напоминать эллипсы,
которые медленно поворачиваются в своей плоскости
около основного тела, находящегося в одном из фокусов
эллипса. Этот эффект обычно называют движением
перицентра орбиты, т. е. точки орбиты, ближайшей к
фокусу, где расположено основное тело. Это вполне
классический эффект, не связанный с релятивистским
эффектом движения перицентра. И разделить их не всегда
просто. С такой ситуацией столкнулись при
исследовании эволюции орбиты Меркурия.
Наблюдаемый поворот перигелия его орбиты
(точки орбиты, ближайшей к Солнцу), не связанный с
планетными возмущениями, составляет 43" в столетие. Эту
6

величину можно объяснить как эффектом общей теории
относительности, которая предсказывает именно такое
смещение, так и суммарным эффектом так называемой
теории тяготения Бранса—Дикке (39" в столетие) и
воздействия достаточно сильной для этого сплюснутости
Солнца (4" в столетие). Различить оба этих эффекта
можно, сопоставляя результаты наблюдений за
движением перигелиев орбит других планет — Венеры,
Земли, Марса, но соответствующей точности для этого
пока не хватает.
Другой путь разрешения этой проблемы — запуск
специального спутника на околосолнечную орбиту,
перигелий которой проходит достаточно близко от
поверхности нашего светила. Эволюция орбиты такого
спутника позволила бы изучить распределение массы в
недрах Солнца, определить его форму и отделить
классические эффекты от релятивистских. По отношению к
планетам такая методика используется уже давно и
дает великолепные научные результаты. Измеряя
небольшие отклонения траектории космического аппарата от
чисто кеплеровой, астрономы многое могут сказать о
распределении вещества и форме той планеты, мимо
которой аппарат пролетает.
Как правило, форма космических тел в основном
определяется их собственным вращением и
возникающими при этом центробежными силами. Но нередки
случаи, когда форма объекта зависит и от степени
неоднородности гравитационного поля соседних с ним тел, т. е.
от создаваемых ими приливных сил. Хотя эти силы
чаще всего малы по сравнению с центробежными,
проявление их может быть более заметным. Так, в быту
мы не замечаем сплюснутости земного шара на 43 км
вследствие его суточного вращения, но без труда
отмечаем колебания уровня воды у океанского побережья
на несколько десятков сантиметров вследствие лунно-
солнечных приливов.
Центробежные силы симметричны относительно оси
вращения; очень слабо зависят центробежные силы и от
времени, так как угловая скорость массивных
космических объектов меняется крайне медленно. Приливные
силы, напротив, существенно меняются вследствие
суточного вращения тел (за исключением тех случаев,
когда оно синхронизовано с орбитальным), а также при
изменении взаимного расстояния между телами. Их за-
7

Рис. 1. Направление приливных сил в окрестности произвольной
точки Л, находящейся вблизи массы т
висимость от расстояния настолько велика, что
приливные силы способны преподнести различные сюрпризы.
Стоит лишь незначительно измениться взаимному
расположению тел, как роль приливных сил из
несущественной может стать определяющей.
Оценить степень неоднородности гравитационного
поля, создаваемого массой т на расстоянии г от центра
масс, можно, используя обычную формулу для
гравитационного ускорения: a = Gm/r2. Выделим на расстоянии
г точку А и определим, насколько отличается это
ускорение в соседних с ней точках, расположенных на
расстоянии Дг. Окажется, что есуш соседняя точка лежит
вдоль направления в сторону возмущающей массы, то
разница в ускорениях равна Aa = 2GmAr/r3, а если
точки лежат в плоскости, перпендикулярной (этому
направлению, то Aa=GmAr/r3. Таким образом, если поместить
в точку А какое-либо протяженное тело, то приливные
силы будут стараться растянуть его вдоль оси,
совпадающей с направлением на возмущающую массу, и
сжать в направлениях, перпендикулярных этой оси
(рис. 1).
Степень неоднородности гравитационного поля (или
градиент поля) измеряют с помощью специальных
приборов — градиентометров. Чувствительность
градиентометров, как правило, составляет Да/Дг~10~7 с-2, а у
лучших их лабораторных образцов — порядка 10~9 с-2.
Последнее значение даже получило специальное
обозначение как единица измерения градиента
гравитационного поля Ю-9 с~2=1 Этвеш (в честь известного
венгерского физика Р. Этвеша). Чтобы оценить величину
приливных сил вблизи поверхности некоторых
космических тел, обратимся к табл. 1, где ускорение силы тя-
8

Таблица 1
Характеристики гравитационного поля некоторых
космических объектов
Космическое
тело
Луна
Земля
Юпитер
Солнце
Красный
сверхгигант
Белый карлик
Нейтронная
звезда
Черная дыра
Галактика,
ограниченная
орбитой
Солнца
Масса,
в массах
Солнца
(Мс)
4-Ю-8
з-ю-6
ыо-3
1
15
0,8
2
5
Ю8
2-Ю11
Радиус *,
в радиусах
Солнца
(*с)
з-ю-3
9-Ю-3
0,1
1
400
0,01
20 км
15 км
428
10 кпк
Ускорение
силы
тяготения
на
поверхности, g
0,17
1
2,5
27
з-ю-3
2-Ю5
7-Ю10
З-Ю11
2-Ю4
З-Ю"9
Градиент
поля на

поверхности, g]M
2-10-9
З-Ю"9
7-Ю"10
8-Ю-10
2-Ю-16
6-ю-4
7-Ю4
4-Ю5
Ю-9.
Ю-эо
* Для черной дыры здесь имеется в виду гравитационный
радиус.
готения и градиент поля (Аа/Аг) даны с помощью
величины ускорения силы тяжести на поверхности
Земли1 g* = 9,8 м/с2. Отметим, что значения Аа/Аг порядка
10~10 останутся не замеченными для человека и не
опасными для приборов, тогда как Да/Дг~105 совершенно
губительны для любого тела.
Подчеркнем, что приливное ускорение нельзя
«нейтрализовать» никакой невесомостью: даже в свободно
пролетающем вблизи поверхности нейтронной звезды
космическом аппарате приливные силы разрушат все
приборы да и сам аппарат тоже, будь он сделан хоть
из первоклассной стали, если его размеры будут
превышать 10 см.
1 Сила тяжести является равнодействующей сил тяготения и
центробежной. Последней для Земли обычно пренебрегают
(вследствие ее малости по сравнению с силой тяготения), считая в
различных оценках, что g равно ускорению силы тяготения на
поверхности Земли.
9

Методика расчета. Обычно, говоря о приливных
эффектах, одно тело называют возмущающим, а другое —
возмущенным. Деление это, конечно, условное. Если
нас интересуют приливы в океанах Земли, то
возмущенным телом будет Земля, а возмущающим — Луна и
Солнце; если же мы интересуемся приливами в лунной
коре, то уже Луну считаем возмущенным телом, а
Землю — возмущающим (влияние Солнца при этом
относительно невелико).
Если небесное тело или одна из его оболочек
(атмосфера, гидросфера и т. п.) достаточно легко поддается
деформации, то под действием приливной силы форма
их изменяется: сферическое тело или какая-либо из его
оболочек принимает форму вытянутого эллипсоида.
Чтобы подчеркнуть его отличие от сферы, иногда
говорят, что у тела образовались приливные выступы, или
горбы. Чтобы оценить степень вытянутости эллипсоида
(т. е. относительную высоту приливных горбов),
сравнивают приливное ускорение и ускорение силы тяготения
на поверхности возмущенного тела. Отношение этих ус*
корений равно 2(М/т) (R/r)3, где т и R — масса и
радиус возмущенного тела, М — масса возмущающего
тела и г — расстояние между телами. И если для
планет, звезд, галактик эта величина близка к единице, то
они заметно изменяют свою форму и могут даже
разрушаться (табл. 2).
Таблица 2
Изменение формы под действием приливов
Объект

возмущающий
Земля
Луна
Солнце
Венера
Юпитер
Ио
Нейтронная
звезда
Нормальная
звезда
Галактика j
БМО 1
возмущен-
' НЫЙ
Луна
З^мля
Венера
Солнце
Ио
Юпитер
Нормальная
звезда
Нейтронная
звезда
БМО
Галактика
М/т
81,3
1,2-10-2
4,1 • 105
2,4-Ю-6
2,6-104
3,8- Ю-5
1
1
30
0,03
Rlr
4,5-Ю-3
1,7-Ю-2
5,6-Ю-5
6,5-Ю-3
4,3-Ю-3
0,17
0,3
ю-5
0,1
0,3

Относительное
изменение формы
(ARIR)
1,5- Ю-5
1,2-Ю-7
1,4-Ю-7
1,3-Ю-13
4-Ю-3
4'- Ю-7
0,06
2 - 10-^
0,06
2-Ю-3
10

В общем случае рассчитать приливное воздействие
очень сложно. Обычно рассматривают некоторые
предельные ситуации. Например, возмущающее тело
принимается за точку, а возмущенное — за однородный
эллипсоид, состоящий из несжимаемой жидкости и
поэтому легко изменяющий свою форму, но не объем.
Такая модель способна описать поведение у спутников и
небольших планет под действием приливов, но не
годится в случае планет-гигантов и звезд, плотность
которых сильно увеличивается к центру. В этом случае в
качестве упрощающей модели используют приближение
тела точечной массой, окруженной невесомой
оболочкой.
Решая задачу о приливном воздействии, важно
знать, как изменяется со временем расстояние между
телами и их взаимная ориентация. Если они не
изменяются или меняются очень медленно, то говорят о
статических или равновесных приливах. Если же тела
сблизились на короткое время и вновь удалились друг от
друга, то задачу о приливах решают в импульсном
приближении, т. е. считают, что за время сближения
приливные ускорения успели изменить лишь скорости
(импульсы) частиц возмущенного тела, но не успели
существенно деформировать его. Статическими можно
считать приливы на поверхности синхронно
вращающихся двойных звезд, земные приливы на Луне, лунные
приливы в твердом теле Земли и т. п. Импульсное
приближение обычно используют при исследовании
взаимных столкновений или близких пролетов в случае
галактик, звездных скоплений, кратных звездных систем.
Задачу о статических приливах также можно
упростить, если считать, что расстояние между телами
значительно превышает их собственный размер. Такую
задачу в конце XIX в. рассмотрел американский астроном
Дж. Хилл. Он показал, что однородное тело из
несжимаемой жидкости в поле приливных сил принимает
форму эллипсоида, вытянутого вдоль направления на
возмущающее тело. Если же два тела вращаются вокруг
общего центра масс по круговой орбите, то на их
форму, помимо приливных сил, влияют и центробежные
силы, которые стремятся растянуть тела в плоскости их
вращения. Это приводит к тому, что в первом
приближении форма Жидких тел описывается трехосным
эллипсоидом, малая ось которого перпендикулярна орбиталь-
11

ной плоскости. Однако если размеры тел сравнимы с
расстоянием между ними, то их форма становится еще
более сложной — грушевидной.
Впервые задачу о форме взаимно вращающихся тел
решил в 1847—1850 гг. французский астроном Э. Рош.
Он вычислил, какова будет форма спутника,
движущегося вокруг массивного тела, если вещество спутника
(несжимаемая жидкость) сильно концентрируется к его
центру. Оказалось, что поверхность спутника (ее
называют обычно поверхность Роша) является замкнутой,
если средняя плотность вещества спутника р больше
3,5 M/r3f где Миг — масса центрального тела и радиус
орбиты спутника. В случае невыполнения этого
условия замкнутой поверхности не существует — сила
тяготения- спутника не может побороть разрушающее
действие приливных и центробежных сил. Максимальное
расстояние,- на котором это происходит, называют
пределом Роша, и очевидно, оно зависит не только от
массы планеты, но и от средней плотности спутника. Так,
если планета и спутник имеют одинаковую плотность,
то предел Роша равен 2,45 радиуса планеты.
Как показали расчеты, жидкий спутник,
обращающийся вокруг планеты на предельном расстоянии и
вращающийся вокруг своей оси синхронно с орбитальным
движением (как Луна вокруг Земли), имеет форму,
близкую к трехосному эллипсоиду с отношением осей
1 : 0,5 : 0,47. При этом большая ось направлена к
планете, а малая — вдоль оси вращения. Напомним, в
используемом приближении понятие «жидкий» означает,
что тело способно легко изменять свою форму так,
чтобы его поверхность везде была перпендикулярна
равнодействующей всех приложенных к ней сил.
Предполагается при этом, что, помимо молекулярных сил,
поддерживающих постоянный объем жидкого спутника
(несжимаемая жидкость), здесь участвуют только силы
тяготения. Однако решение задачи Роша может
существенно измениться, если с гравитацией окажутся сравнимы
силы светового давления или влияние магнитных полей.
Предположение о равенстве средних плотностей
планеты и ее спутников было оправданным в середине
XIX в., когда о физическом строении спутников было
известно очень мало. Сейчас известно, что далеко не
всегда спутники планет имеют ту же плотность, что и
сами планеты. Еще менее схожи плотности у компонен-
12

Рис. 2. Критические
полости Роша в двойной
системе. Тело т
заполняет свою критическую
полость, поэтому его
вещество через точку Ла-
гранжа L может
перетекать в критическую
полость Роша тела М.
Стрелки указывают
направление орбитального
движения
Рис. 3. Схема проявления
приливного трения.
Приливные горбы (их
относительная высота значительно
преувеличена) отстают от
направления на спутник, если
угловая скорость планеты
меньше угловой скорости
спутника. Изогнутые
стрелки показывают направления
суточного вращения
планеты и орбитального
вращения спутника. Прямые
стрелки показывают
направление сил (для наглядности
углы преувеличены). Сила,
действующая на спутник,
разложена на радиальную
и тангенциальную
составляющие
Рис. 4. Прецессия оси
вращения планеты под приливным
воздействием спутника
(показаны два диаметрально
противоположных положения
спутника на орбите)
тов двойных звезд. Поэтому удобно сформулировать
правило о приливной устойчивости следующим образом.
При синхронном обращении по круговой орбите жидкий
спутник становится неустойчивым и начинает терять
вещество со своей поверхности, если радиус спутника
превосходит размер критической полости Роша.
Если радиус орбиты спутника постепенно
уменьшается (или возрастает радиус самого спутника), то
первой точкой на поверхности спутника, где нарушится ус^
ловие равновесия, будет точки, обращенная к
планете. Ее называют точкой Лагранжа (точка L на рис. 2).
Отметим, что термины «планета» и «спутник» исполь-
О Щг-
13

зуются здесь, разумеется, условно: оба тела
совершенно равноправны.
Если суточное вращение спутника или планеты
происходит не синхронно с их орбитальным вращением, то,
помимо взаимного искажения формы тел, возникают
новые приливные эффекты. Важнейшими из них
являются приливное трение и прецессия оси вращения.
Представим себе, что период суточного вращения
планеты превышает орбитальный период ее спутника.
Тогда приливные горбы вследствие трения будут
отставать от направления на спутник (рис. 3). А
поскольку приливное влияние на спутник от ближнего горба
сильнее, чем от дальнего, то орбитальное движение
спутника будет тормозиться и он станет приближаться к
планете. В свою очередь, планета под действием при*
ливных сил спутника будет ускорять свое вращение.
Хотя полный момент вращения в системе планета —
спутник при этом сохранится, приливное трение, стремясь
синхронизовать движение планеты и спутника, приведет
к перераспределению вращательного момента между
обоими телами.
Второй эффект — прецессия — возникает в том
случае, когда ось вращения планеты не перпендикулярна
к орбитальной плоскости спутника. Как известно, в
результате осевого вращения планеты она принимает
форму эллипсоида, при этом ее можно условно разделить
на сферическое тело и экваториальный пояс. И если
движение спутника происходит не в плоскости экватора
планеты, то приливные силы, приложенные к
экваториальному поясу, стремятся развернуть ось вращения
планеты. В результате ось вращения будет описывать
некоторый конус вокруг орбитальной оси. Это и есть
явление прецессии (рис. 4).
ПРИЛИВЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
Земля—Луна—Солнце. Основные приливные
возмущения Земля испытывает со стороны Луны и Солнца,
причем лунные возмущения примерно вдвое сильнее
солнечных. Величину статических лунных приливов на
поверхности Земли можно оценить (из табл. 2) — она
составляет около 75 см. Вращение Земли относительно
Луны происходит с периодом 24 ч 52 мин. За это
время по земной поверхности проходят два приливных
горба, и, следовательно, интервал между лунными прилива-
14

ми должен составлять 12 ч 26 мин. В действительности
же этот интервал у морских приливов часто не
соблюдается, приливные горбы не всегда лежат на линии
«Земля — Луна», а амплитуда приливов у берега порой
достигает многих метров. Поэтому, хотя связь морских
приливов с Луной подозревалась давно, доказать это и
понять все ее закономерности оказалось совсем не
просто ].
Приливы на Земле. Для И. Ньютона разгадка
причины приливов была одним из главных побудительных
мотивов работы над проблемой тяготения. В своих
«Началах» великий ученый с гордостью писал: «...Я
изъяснил небесные явления и приливы наших морей на
основании силы тяготения». Однако «изъяснил» их
И. Ньютон не полностью, а лишь в принципе,
предположив, что вся Земля является сплошным океаном.
В действительности океан покрывает поверхность нашей
планеты тонким слоем, да и то не везде. Длина
приливной волны (около 104 км) значительно превышает
среднюю глубину океана (3,5 км), поэтому волна
распространяется, как говорят физики, «на мелкой воде».
Последнее означает, что собственная частота
колебаний воды и скорость приливной волны зависят от
глубины океана в каждой конкретной точке. Представить
себе, что такое собственная частота колебаний, можно,
обратившись к примеру с ниткой с грузом (маятнику),
находящейся в руке. Если рука неподвижна, то
приведенный в движение маятник будет колебаться с
собственной частотой. Если же совершать рукой тоже
колебания, но с частотой, меньшей собственной частоты
маятника, то он будет их повторять, находясь в фазе
с колебаниями руки. Однако если частоту колебаний
руки увеличить так, что превысится собственная
частота маятника, то он начнет двигаться в противофазе.
Собственная частота колебания воды в океанах
зависит от рельефа дна, от географической широты (т. е. от
длины географической параллели) и т. п. Поэтому
отклик колебательной системы «океан» на приложенную
к нему периодическую приливную силу очень сложен
и с трудом поддается расчету. Интересные сведения о
1 Даже пытливый ум Леонардо да Винчи был в свое время
введен в заблуждение. Сравнив высоту приливов в разных портах
Европы и моменты их наступления, он заключил, что явление это
не связано с Луной и Солнцем.
15

том, как эти расчеты проводились раньше и как они
делаются теперь, можно найти в книгах Дж. Дарвина
и С. Картера, которые приводятся в списке
рекомендуемой литературы в конце брошюры.
Обратившись вновь к рис. 1, можно увидеть, что
приливная сила не только приподнимает и опускает
поверхность планеты, но и стремится переместить ее в
горизонтальном направлении: наименьшее значение
горизонтальной составляющей на полюсах эллипсоида и его
«экваторе», наибольшее — в «средних широтах».
Отличие океана от твердой поверхности Земли как раз в том
и состоит, что он поддается горизонтальному
перемещению, тогда как суша только поднимается и опускается
на 35—40 см и практически не смещается по
горизонтали. В открытом океане скорость приливных течений
составляет 3—5 уз, что даже для современных
мореплавателей является существенной величиной (1 уз =
= 1,852 км/ч). А в отдельных местах, например у
северного побережья Шотландии, эта скорость достигает
10-12 уз.
Не обладая по сравнению с земными недрами
практически никакой вязкостью, вода океана долго
сохраняет свой момент движения относительно суши. Встреча
приливной океанской волны с сушей подобна взрыву
кумулятивного снаряда: двигаясь с небольшой
скоростью на глубоком месте, вода ускоряется, оказавшись
зажатой между поднимающимся дном и горизонтальной
свободной поверхностью. Эффект усиливается, если
приливная волна входит в пролив, фьорд или бухту, где
оказывается зажатой еще с двух сторон вертикальными
стенками. Например, в проливе Ла-Манш высота
приливов бывает до 15 м, а в заливе Фанди (Канада) —
до 18 м. Это рекордная высота приливов на Земле.
Лунные приливы складываются с солнечными,
амплитуда которых примерно вдвое меньше. Как мы
увидим дальше, в результате приливного трения Земля
замедляет свое суточное вращение, а Луна получает
дополнительную потенциальную энергию и удаляется от
Земли. Поэтому в далеком прошлом лунные приливы
были значительно сильнее, а в будущем они ослабнут,
относительная роль солнечных приливов возрастет.
Лунные и солнечные приливы на Земле либо
усиливают, либо ослабляют друг друга в зависимости от
взаимного положения этих тел. Например, особенно высо-
16

кие приливы происходят, когда Луна, Солнце и Земля
находятся на одной прямой (это бывает в новолуние й
в полнолуние). В этом случае приливный эффект
Солнца и Луны складывается и волна получается особенно
высокой (так называемые сизигийные приливы). И
наоборот, в моменты первой и последней лунной четверти,
когда угол между Солнцем и Луной составляет 90°, горб
лунного прилива приходится на впадину солнечного
прилива, и они взаимно ослабляют друг друга (так
называемые квадратурные приливы). Иначе говоря,
высота приливов связана с фазами Луны.
Дополнительная сложность в предвычислении
приливов связана с большим и непостоянным наклоном
лунной орбиты к экваториальной плоскости Земли. По
этой причине два последовательных лунных прилива
имеют разную высоту, а на некоторых широтах вообще
наблюдается один прилив в сутки.
Поскольку в далеком прошлом приливы были
сильнее, они играли более серьезную роль в эволюции
Земли, в частности ее биосферы. Обычно считается, что в
приливной полосе были особенно благоприятные
условия для выхода жизни из воды на сушу. И в наше время
некоторые живые организмы согласуют свои жизненные
циклы с морскими приливами. Например, комар вида
Aedes caspius dorsalis размножается в прибрежной
полосе моря сильнее всего в моменты сизигийных приливов,
когда появляется много новых водоемов.
С приливами связаны и «жизненные циклы»
моряков, поскольку заход крупных судов во многие морские
порты возможен только в период высокой воды (учет
приливов необходим и для плавания в устьях крупных
рек, впадающих в океан). Но приливы важны не только
для мореплавания. Несмотря на удаление Луны, вполне
возможно, что в недалеком будущем роль приливов в
нашей жизни возрастет в связи с использованием
приливных электростанций. Они являются хотя и не самым
дешевым, но во всяком случае самым стабильным
источником энергии, поскольку на колебания уровня
океана не влияют ни погода, ни истощение ресурсов, ни
другие кризисные ситуации.
Приливное трение обусловливает выделение в Земле
тепла в количестве около 5-Ю19 эрг/с, что составляет
около 20% от собственного теплового потока нашей
24»-й
17

планеты. До сих пор так и не ясно, где выделяется эта
тепловая энергия — на океанском мелководье или в
твердой коре Земли. Амплитуда приливной волны в
земной коре на широте Москвы составляет около 40 см;
к высоким широтам она уменьшается. Замечено, что
уровень подземных вод, нефти и даже вулканической
лавы испытывает колебания синхронно с приливами.
А частота внезапных выбросов угля и газа на угольных
шахтах возрастает в период сизигийных приливов по
сравнению с квадратурными в 10 раз и более. Вероятно,
это связано с нарушением равновесия в пластах земли
и с появлением микротрещин. Таким образом, для
горняков земные приливы представляют такой же
практический интерес, как океанские для моряков.
Известно, что Земля постоянно испытывает
небольшие колебания — микросейсмы, которые
регистрируются геофизиками как инфразвуковой фон с частотами от
сотых долей секунды до сотен секунд и амплитудой я
миллионные доли сантиметра. Источниками этих
колебаний являются далекие землетрясения, постоянная
перестройка земных недр, волнение океана и атмосферы,
взрывные работы на рудниках и т. п. Как выяснилось
совсем недавно, лунно-солнечные приливы модулируют
с полусуточным периодом амплитуду этого
сейсмического шума. Дело в том, что как раз приливы являются
одним из важнейших источников деформаций Земли,
рождающих высокочастотный шум.
Уже не одно столетие геофизики изучают приливы и
в атмосфере Земли. В принципе теория атмосферных
приливов проще, чем морских. Исторически сначала
была создана теория приливов для жидкого
шарообразного тела, а затем для океана постоянной глубины,
покрывающего шар или эллипсоид вращения. Однако
нерегулярность береговой линии и сложный профиль
океанского дна потребовали создания более усложненной
теории морских приливов, которая продолжает
развиваться и в настоящее время. В случае же земной
атмосферы эти затруднения, казалось бы, отсутствуют, ведь
атмосфера — это, можно сказать, океан постоянной
глубины да к тому же без берегов. И долгие годы
основные трудности в исследовании атмосферных приливов
были не теоретического, а наблюдательного порядка.
Мы находимся на дне воздушного океана и поэтому
вынуждены измерять колебания атмосферного давления,
18

а не изменения уровня поверхности, которой у
атмосферы в отличие от океанов вообще нет.
В 1774 г. П. Лаплас в своем знаменитом мемуаре
о приливах показал, что при различных
предположениях о толщине атмосферы приливы в ней могут быть
как прямыми, так и обратными, т. е. происходить как
в фазе, так и в противофазе с движением спутника
планеты. Согласно его расчетам приливное изменение
атмосферного давления для земной атмосферы должно
быть прямым и составлять 0,22 мм рт. ст. Атмосферные
приливы были обнаружены уже в начале XIX в., и
оказалось, что их характер гораздо сложнее.
Лишь на первый взгляд атмосфера кажется проще
океана. В действительности же атмосфера является
сложным многослойным резонатором, свойства которого
зависят от распределения плотности, массы воздуха, а
она, в свою очередь, связана с распределением
температуры, которая изменяется как с высотой, так и со
временем. Решающее влияние на распределение
температуры оказывает распространение солнечного излучения
в атмосфере, его интенсивность, которая изменяется со
временем (например, в течение суток), что существенно
усложняет теорию приливов.
Так, например, на классические лунно-солнечные
гравитационные приливы накладываются так называемые
термические приливы значительно большей амплитуды,
которые вызваны прямым нагревом и расширением
атмосферы на дневной стороне планеты. Казалось бы,
эти два типа приливов легко можно разделить по их
периоду: гравитационные имеют полусуточный период, а
термические должны иметь суточный период. Однако
выяснилось, что и термические приливы имеют сильную
полусуточную составляющую, поскольку в атмосфере
способны усиливаться колебания с периодом, близким
к 12 ч. И для изучения таких колебаний атмосферы
большое значение имеет активный эксперимент.
Первые надежные измерения колебания атмосферы
были проведены после взрыва вулкана Кракатау в
1883 г. и Тунгусской катастрофы в 1908 г. Вызванные
этими явлениями акустические волны в атмосфере
несколько раз обогнули земной шар и были
зарегистрированы приборами многих обсерваторий. В 1940-х и
1950-х годах аналогичные волны наблюдались после
ядерных взрывов в атмосфере. К середине XX в., когда
19

в общих чертах была изучена структура атмосферы,
теоретические исследования атмосферных приливов
были в основном завершены.
Приливы за пределами Земли. С развитием
космонавтики возникла необходимость считаться с наличием
приливных сил в околоземном пространстве. Так,
например, влияние этих сил становится существенным при
сборке на орбите крупногабаритных конструкций.
Подобных проектов в настоящее время рассматривается
множество — от крупных астрономических приборов до
космических поселений. Однако конструкции размером
более 10 км испытывают предельные нагрузки на
низкой орбите, а более крупные сооружения придется
создавать и вовсе вдали от Земли.
Хотя при размерах в сотни метров можно еще не
опасаться за целостность конструкции из-за малости в
них приливных напряжений, возникающие за счет
приливного воздействия моменты вращения могут
существенно повлиять на ориентацию сооружений. В
некоторых случаях это играет положительную роль.
Например, для орбитального комплекса при изучении земных
ресурсов удобно ориентировать его в направлении
местного зенита, и приливные силы будут обеспечивать
сохранение такой ориентации, если орбитальный
комплекс (космическая станция) имеет вытянутую форму.
А вот для астрономических приборов такая
ориентация не нужна, и воздействие приливных моментов здесь
не желательно. Но, к сожалению, астрономические
спутники обычно имеют как раз вытянутую форму, и
поэтому уже сейчас конструкторам приходится сталкиваться
с решением проблемы приливных моментов. Например,
если система ориентации астрономического спутника
основана на силовых гироскопах, то в результате
борьбы с приливным моментом гироскопы со временем
раскручиваются до предельных скоростей. И чтобы снять
с них нагрузку, приходится дополнительно снабжать
аппарат реактивной системой ориентации.
Недавно французские астрономы предложили
проект орбитального оптического интерферометра для
измерения диаметров звезд: он выполнен в виде трубы
диаметром 3 м и длиной 200 м (вдоль стенки трубы
проделано несколько круглых окон, поэтому проект
получил название «Флейта»). Ясно, что поддержание точной
ориентации такого инструмента будет представлять не-
20

простую задачу. Возможно, приборы такого типа
придется делать приливно-компенсированными, т. е. массу
в них распределять центрально-симметрично.
Иногда приливное воздействие может использовать
ся для ориентации астрономических спутников.
Известный астрономический спутник «Эйнштейн»,
предназначенный для рентгеновских наблюдений, также имел
вытянутую форму. И поэтому наблюдения на нем
планировались так, чтобы приливной момент помогал
разворотам спутника при перенаведении с одного объекта на
другой.
Вернемся вновь к приливам на Земле. Мысль о том,
что морские приливы, обегая Землю в направлении,
противоположном ее вращению, и встречая препятствия
в виде материков и мелководья, могут тормозить
вращение Земли, высказал еще в 1754 г. И. Кант.
Проверить это явление можно было бы, измеряя, как
меняется со временем продолжительность суток. Но для этого
необходимы очень точные часы, которых в XVIII.в. не
было. Правда, еще в 1695 г. Э. Галлей,
проанализировав древние и современные ему солнечные затмения,
заподозрил, что угловая скорость движения Луны
увеличивается по отношению к скорости вращения Земли.
Дальнейшие наблюдения подтвердили это, но, как мы
понимаем сейчас, в действительности не Луна ускоряет
свой бег, а Земля замедляет свое вращение.
Приливные горбы на поверхности Земли увлекают
Луну вперед по орбите. Однако при этом радиус ее
орбиты увеличивается и угловая скорость Луны
уменьшается. Те же приливные горбы тормозят вращение
Земли, причем угловая скорость Земли уменьшается
быстрее, чем угловая скорость Луны. Поэтому при
измерении скорости Луны относительно некоторых точек на
поверхности Земли кажется, что Луна ускоряет свое
движение. Вот почему астрономы все же говорят о
вековом ускорении Луны под действием приливного
трения.
Достаточно точные часы были созданы лишь в
первой половине XX в., и с их помощью действительно
было обнаружено систематическое удлинение земных
суток на величину крайне малую — всего лишь на 0,0015 с
за 100 лет. Но за последние 2000 лет Земля «отстала»
от идеальных часов на 3 ч — это вполне можно
заметить по отличию мест на Земле, где происходили исто-
21

рические солнечные затмения, от результатов расчетов
по эфемеридному времени, которые и проделал Э. Гал-
лей.
Итак, под действием приливного трения изменяется
как вращение Земли, так и движение Луны. Можно ли
рассчитать эти изменения в прошлом и будущем?
Известно, что сейчас приливные горбы смещены
относительно направления на центр Луны примерно на 2°,
Эта величина называется углом запаздывания приливов
и является важнейшей характеристикой приливного
трения. Она определяет скорость торможения Земли и
эволюцию орбиты Луны. Если предположить, что угол
запаздывания всегда был и останется таким же, как
сейчас, то расчет динамики системы Земля—Луна
приводит к следующим результатам.
В будущем Луна будет продолжать удаляться от
Земли. Через 5 млрд. лет радиус ее орбиты достигнет
максимального значения — 463 тыс. км, а
продолжительность земных суток станет составлять 870 ч. В этот
момент скорости вращения Земли и Луны станут
равными: Земля будет смотреть на Луну одной стороной,
так же, как Луна сейчас смотрит на Землю. Казалось
бы, приливное трение при этом должно исчезнуть.
Однако солнечные приливы будут продолжать тормозить
Землю. Но теперь уже Луна будет опережать вращение
Земли и приливное трение начнет тормозить ее
движение. В результате Луна станет приближаться к Земле,
правда, очень медленно, так как сила солнечных
приливов невелика.
В прошлом Луна была ближе к Земле, чем сейчас.
Расчеты показывают, что примерно 2 млрд. лет назад
Луна находилась от нас на расстоянии всего лишь
3 земных радиуса. Нетрудно подсчитать, что приливы
на Земле в ту пору достигали высоты несколько
километров. А поскольку период вращения Земли был
тогда около 3 ч, можно представить себе, какую
разрушительную силу несли эти приливы. Что было еще
раньше, сказать трудно. Формальные расчеты говорят о том,
что 3—4 млрд. лет назад Луна вращалась в
направлении, обратном суточному вращению Земли. Приливное
трение тормозило ее, и Луна приближалась к Земле.
Одновременно увеличивался наклон лунной орбиты к
земному экватору. В период наибольшего сближения,
22

2 млрд. лет назад, орбита Луны стала полярной, после
чего вращение Луны сменилось на прямое.
Луна сейчас удаляется от Земли. В дальнейшем, как
мы уже знаем, это удаление прекратится и Луна вновь
начнет приближаться к Земле. Разумеется, временная
шкала описанных процессов может измениться, если
окажется, что угол запаздывания приливов не является
постоянной величиной, но принципиальных изменений
ожидать трудно, во всяком случае в прогнозе на
будущее.
Поскольку сейчас ось вращения Земли не совпадает
с осью ее орбиты и с осью орбиты Луны, приливные
силы Луны и Солнца создают момент, стремящийся
выровнять ось Земли. В результате возникает явление
прецессии — ось вращения Земли медленно
перемещается вокруг оси земной орбиты с периодом 25 729 лет. Это
приводит к движению Северного полюса мира вокруг
полюса эклиптики по малому кругу радиусом 23°27/
почти с постоянной скоростью 20" в год. Находящийся
сейчас вблизи Полярной звезды Северный полюс мира
через 12 000 лет окажется рядом с Вегой.
В переводе с латинского слово «прецессия» (ргае-
cessere) означает «хождение вперед, предварение».
Речь идет о предварении равноденствия, поскольку в
результате прецессии точка весеннего равноденствия
перемещается по эклиптике навстречу движению Солнца.
Прецессия была обнаружена греческими астрономами
более 2000 лет назад, но объяснена только в 1687 г.
И. Ньютоном как результат приливного влияния Луны
и Солнца на Землю.
Отметим, что движение полюса мира происходит не
совсем равномерно. Годичное перемещение Солнца по
эклиптике и месячное перемещение Луны по своей
орбите, а также перемещение узлов лунной орбиты (т. е.
точек пересечения орбитальной плоскости и плоскости
эклиптики) по эклиптике с периодом 18,6 года приводят
к периодическим изменениям приливного момента,
действующего на Землю. Соответственно это создает
периодическое покачивание земной оси относительно среднего
прецессионного движения. Такое покачивание называют
нутацией.
Единственным телом, помимо Земли, на котором
приливы изучались экспериментально, является Луна.
Очевидно, что в прошлом приливы играли серьезную
23

роль в эволюции Луны. По-видимому, давно уже под
действием приливов ее суточное вращение оказалось
синхронизовано с орбитальным. А какова роль
приливов сейчас?
Оказывается, вращение Луны не совсем точно
синхронизовано с ее орбитальным движением. Во-первых,
лунный экватор немного наклонен к эклиптике и к
плоскости лунной орбиты. Во-вторых, вращение Луны
вокруг оси происходит с постоянной скоростью, а скорость
ее движения по эллиптической орбите плавно меняется.
Это приводит к физическим либрациям Луны —
небольшим покачиваниям ее тела относительно направления
на Землю. В течение месяца заметно меняется и
расстояние нашего спутника от Земли — от 356 тыс. км
в перигее до 407 тыс. км в апогее. С учетом только
последнего величина приливного ускорения на
поверхности Луны изменяется на 40%. Все это приводит к
регулярным приливным лунотрясениям, тысячи которых
регистрировались сейсмометрами, доставленными на
поверхность Луны в рамках программы «Аполлон».
Конечно, не все лунотрясения связаны с приливами.
Часть из них вызвана тепловыми напряжениями,
связанными со сменой дня и ночи, часть —
тектоническими процессами, протекающими в недрах нашего
спутника (глобальным остыванием, опусканием более
плотного и всплыванием более легкого вещества). Однако
значительная доля лунотрясений показывает явную
периодичность во времени, явную связь с орбитальным
движением Луны. Механизмом этой связи, безусловно,
являются приливы.
Планеты. Солнечная система буквально пронизана
приливными эффектами: планеты взаимодействуют со
спутниками, друг с другом и с Солнцем. Мы
рассмотрим лишь наиболее характерные примеры.
Меркурий. Это ближайшая к Солнцу планета, а
потому влияние солнечных приливов должно было
сказаться на ней наиболее заметно. Расчеты показывают, что
солнечные приливы способны в несколько раз замедлить
вращение Меркурия за время около 1 млрд. лет.
Действительно, суточное вращение Меркурия происходит
очень медленно: планета совершает полный оборот
вокруг Солнца за 87,97 сут, а вокруг своей оси — за
58,65 сут. Это означает, что за время трех оборотов
вокруг своей оси Меркурий дважды обходит вокруг Солн-
24

Рис. 5. Резонанс между
суточным и орбитальным вращением
Меркурия (показаны
различные положения планеты на
орбите; стрелка указывает
ориентацию одного из полушарий
Меркурия)
ца — такое движение называют резонансным в
отношении 3 : 2 (рис. 5).
На первый взгляд не ясно, почему приливные силы
не синхронизовали суточное и орбитальное вращение
планеты в отношение 1:1, как в случае Луны.
Напомним, что, основываясь на оптических наблюдениях,
проделанных Дж. Скиапарелли и другими, астрономы почти
целое столетие заблуждались, полагая, что и Меркурий
вращается, подобно Луне, обратив к Солнцу одно из
своих полушарий (как Луна к Земле). Однако
проведенная в 1965 г. радиолокация Меркурия показала, что
период его вращения в 1,5 раза короче меркурианского
года. Любопытно, что астрономы-оптики, пересмотрев
вслед за этим свои прежние наблюдения, также сделали
вывод о 59-суточном периоде вращения Меркурия.
Итак, вопрос не в том, почему Меркурий вращается
медленно, а в том, почему его орбитальное и суточное
вращения находятся в резонансе 3:2, а не 1:1?
Оказывается, все дело в том, что орбита Меркурия
имеет сравнительно большой эксцентриситет е = 0,206.
В перигелии Меркурий приближается к Солнцу на
0,307 а. е., а в афелии удаляется на 0,467 а. е. Это на
первый взгляд небольшое различие в расстоянии
приводит к существенным вариациям напряженности
приливного поля: в районе перигелия солнечные приливы
на поверхности планеты в 3,5 раза сильнее, чем в
афелии. Поэтому можно считать, что приливное поле как
бы включается только в тот период, когда планета
проходит через область перигелия орбиты, а в остальное
время приливы практически отсутствуют.
Следовательно, именно в перигелии приливы синхронизуют
орбитальное и суточное вращение планеты и стремятся
выровнять их угловые скорости.
Согласно второму закону Кеплера, скорость орби-
25

тального вращения планеты максимальна в перигелии
и минимальна в афелии. Воспользовавшись формулами
эллиптического движения, можно рассчитать, что в той
окрестности перигелия орбиты Меркурия, где приливные
силы еще имеют заметную напряженность, угловая
орбитальная скорость примерно в 1,5 раза превосходит
свое среднее значение. Вот в чем причина странного
резонанса 3:2 — именно в окрестности перигелия
суточное вращение Меркурия подстраивается под
орбитальное, которое происходит здесь быстрее, чем в других
частях орбиты.
Возможно также, что в поддержании точного
резонанса в движении играет роль и распределение массы
внутри Меркурия. Если планета имеет немного
вытянутую форму, то в приливном поле Солнца она будет
стремиться сориентировать свою большую ось вдоль
направления на Солнце (как орбитальная станция на
околоземной орбите). Очевидно, что постоянно
поддерживать такую ориентацию планета не может: суточное
вращение происходит с постоянной скоростью, а
орбитальная скорость периодически меняется. Значит,
синхронизация будет происходить в области наибольшей
напряженности приливного поля — в окрестностях
перигелия.
Причем за время одного орбитального периода
планета должна совершить целое число суточных
полуоборотов (именно полуоборотов, поскольку в приливном по«
ле, как видно на рис. 1, обе ориентации вытянутой
планеты, различающиеся на 180°, будут одинаково
устойчивыми). Из всех возможных вариантов — 7г; 1; 3/г
оборота п т. д. — лишь при 3/2 оборота за орбитальный
период у планеты в перигелии будет не только
синхронизовано положение большой оси с направлением на
Солнце, но наименьшим станет различие между
угловыми скоростями орбитального и суточного вращения. Это
приведет к минимальному приливному трению и,
следовательно, к устойчивости данного состояния.
Движение Меркурия любопытным образом связано с
движением Земли. С точки зрения земного
наблюдателя, Меркурий совершает один оборот вокруг Солнца за
116 сут — это так называемый синодический период. За
это время Меркурий успевает сделать почти точно 2
оборота вокруг своей оси. Правда, отсюда вовсе не следует,
что в каждом нижнем соединении с Землей (т. е. ко-
26

гда при наибольшем сближении обе планеты и Солнце
расположены на одной прямой) Меркурий обращен к
нашей планете одной своей стороной (к сожалению, это
странное заблуждение встречается не только в
популярной литературе, но и в учебных пособиях1).
Действительно, в нижнем соединении направление от Меркурия
к Земле фиксирует линия «Солнце—Земля», которая
поворачивается с угловой скоростью движения Земли по
орбите (7зб5,25б сут). Таким образом, один оборот
относительно этого направления поверхность Меркурия
совершает за 7(758,65—7зб5,25б)= 69,88 сут. Этот период не
кратен синодическому году Меркурия (115'88/б9,88= 1,658),
хотя, правда, с точностью до сотых долей выполняется
резонанс 3:5.
Возможно, это и послужило причиной ошибки Дж.
Скиапарелли. Ведь наблюдать Меркурий можно лишь
в течение одного сравнительно короткого периода в
году — в летние месяцы, когда после захода Солнца
планета видна сравнительно высоко над горизонтом. В
течение земного года Меркурий успевает сделать почти
точно 3 оборота вокруг Солнца и 5 раз повернуться
вокруг оси (все это относительно движущейся по
орбите Земли). Скиапарелли провел первые наблюдения
Меркурия в 1881 г. и повторил их ровно через год.
Разумеется, никаких изменений во внешнем виде планеты
он не заметил и решил, что она всегда ориентирована
одной стороной к Солнцу2.
Венера. Орбитальный период Венеры 224,7 сут, ему
соответствует синодический год 583,9 сут. Суточное же
вращение Венеры происходит в обратном направлении
с периодом 243,0 сут. Учитывая тот факт, что
направление суточного вращения обратное, нетрудно вычислить
период вращения поверхности Венеры относительно
линии «Солнце—Земля»: 7(724з+7зб5,2б) = 145,9 сут-1.
Таким образом, за время между двумя последовательными
нижними соединениями Венеры с Землей поверхность
Венеры успевает сделать 584/i46 = 4 оборота относительно
направления на Землю. Таким образом, в отличие от
Меркурия Венера каждый раз в нижнем соединении об-
1 См.: Астрономия (Учеб. пособие для студентов физ.-матем.
фак. пед. ин-тов). М., Просвещение, 1983, с. 232.
2 Д а в ы д о в В. Д., М а р о в М. Я. Планеты типа Земли
(Меркурий, Венера, Марс). — В кн.: Основы космической
биологии и медицины. Т. 1. М., Наука, 1975.
Я7

ращена к нашей планете одной и той же стороной своей
поверхности.
Приливное влияние Земли на Венеру даже при их
наибольшем сближении в 20 тыс. раз слабее солнечното.
Почему же Венера не синхронизовала свое вращение
с движением вокруг Солнца, а предпочла
синхронизацию только с Землей? Более того, почему Венера
вращается в обратном направлении?
Расчеты показали, что солнечные приливы могли
заметно затормозить вращение Венеры. Возможно
также, что медленное обратное вращение планеты вызвано
взаимодействием солнечного притяжения с горбом
термического прилива в мощной атмосфере Венеры. А вот
анализ взаимодействия Венеры с Землей пока нельзя
считать законченным. В принципе если бы фигура
Венеры была достаточно асимметричной, то приливное
влияние Земли могло бы синхронизовать ее современное
вращение.
У слабого приливного поля Земли по сравнению с
солнечным то преимущество, что в период нижнего
соединения планет угловая скорость перемещения Венеры
относительно Земли совпадает с относительной
скоростью ее суточного вращения. Иначе говоря, Венера
на подходе к соединению и некоторое время после него
«смотрит» на Землю одним боком. В то же время
относительно Солнца Венера вращается довольно
быстро (солнечные сутки на ней длятся 117 сут), поэтому
влияние солнечных приливов на постоянные (не
приливные) горбы Венеры усредняется и на больших
интервалах времени может быть слабее земных приливов.
Окончательно этот вопрос пока не решен —
необходимы экспериментальные исследования внутреннего
строения Венеры и детальные численные расчеты.
Марс. Марс не испытывает практически никакого
приливного влияния ни со стороны Солнца, ни со
стороны двух своих маленьких спутников. Однако орбиты
самих спутников заметно эволюционируют под
действием вызванных ими приливов на поверхности Марса.
Поскольку Деймос отстает от суточного вращения Марса,
он, как и Лупа, под действием приливного трения
удаляется от планеты. Фобос, напротив, имеет орбитальный
период короче марсианских суток и поэтому
приближается к планете. Расчеты показывают, что всего лищь
через 30—100 млн. лет Фобос должен упасть на Марс.
28

Впрочем, разрушение спутника уже началось: сейчас
Фобос удален от центра планеты на расстояние 2,76
марсианских радиуса. А с учетом того, что плотность
спутника в 1,8 раза меньше средней плотности планеты,
предел Роша для него соответствует расстоянию около
3 радиусов Марса. Детальные расчеты показывают, что
значительная часть поверхности Фобоса уже находится
за границей критической полости Роша1. Это еще не
означает, что слабосвязанное вещество (пыль, реголит)
должно самостоятельно покидать поверхность Фобоса
(или, как считают некоторые исследователи, быть
«энергетически не связанным»). В действительности
поверхность Фобоса выступает за границу критической
полости Роша как раз в тех местах, где приливные силы
прижимают вещество к поверхности, поэтому вся
поверхность спутника покрыта толстым слоем реголита.
Следует отметить, что понятие полости Роша
введено при решении ограниченной задачи трех тел — при
исследовании поведения маленьких частиц в поле двух
тяжелых точечных масс. Поэтому следует осторожно
применять это понятие к реальным протяженным
телам.
Планеты-гиганты. Массы этих планет так велики,
что даже их крупные спутники, такие, как Титан,
Тритон и галилеевы спутники Юпитера, не оказывают
практически никакого влияния на вращение планет. На
движение и эволюцию самих спутников приливные
эффекты влияют очень сильно: внутренние спутники
испытывают приливы со стороны планеты, внешние — со
стороны Солнца.
Когда мы рассматриваем влияние солнечных
приливов на систему спутников какой-либо планеты, то вся
эта система выступает в качестве возмущенного тела.
Очевидно., что внутри критической полости Роша
данной планеты (по отношению к Солнцу) движение
спутников будет достаточно устойчивым, а, попадая за
пределы этой полости, спутники теряют связь с
планетой.
С помощью табл. 3 можно сравнить диапазон
расстояний известных спутников планет с его
теоретическими пределами. Нижней границей области, разрешен-
1 См.: Жарков В. Н., Козенко А. В. Фобос и Дей*
мое — спутники Марса. М., Знание, 1985.
29

ной для существования спутников, является предел Ро-
ша. При его вычислении средняя плотность спутников
внутренних планет вплоть до Юпитера принята равной
3 г/см3, а у спутников внешних планет — 1,5 г/см3.
Ближе предела Роша у планеты могут существовать только
кольца из раздробленного материала или спутники
размером менее 100 км, способные противостоять
приливному разрушению.
Таблица 3
Характеристики спутниковых систем *
Планета
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
Плутон
Область
существования
спутников
3,0—52
3,0—120
3,1—167
2,7—210
1,9—512
1,9—74С
2,5—1970
2,9—3320
2,5—2900
Диапазон
расстояний
известных спутников
—
60,2
2,76—6,90
1,8—461
2,29—216
5,13—23
14,6—227
13
Радиус
стационарной
орбиты
101
254
6,6
6,1
2,2
1,8
3L2
3,6
13
* В радиусах планеты.
В последнем столбце табл. 3 приведено значение
радиуса стационарной орбиты: по ней тело движется
синхронно с суточным вращением планеты. Спутник с
такой орбитой не испытывает приливного трения, а если
он движется ниже или выше стационарной орбиты, то
приближается к планете или удаляется от нее.:Сделать
соответствующие выводы из табл. 3 мы предоставляем
самим читателям; полезно при этом будет обратиться
к данным о других характеристиках спутников планет
(см., например^ Земля и Вселенная, 1984, № 4).
Отметим лишь, что (единственной системой спутников,
полностью заполняющих разрешенную для их
существования область, является спутниковая система Юпитера.
Спутники даже чуть-чуть «переполняют» эту область:
два «малыша» — Метис и Адрастея — радиусом по 10—
20 км расположились ближе предела Роша. А
поскольку эти спутники движутся ниже стационарной орбиты,
30

их судьба не вызывает сомнений — они будут
продолжать приближаться к Юпитеру и должны погибнуть
«в его объятиях».
У всех спутников в Солнечной системе, суточное
вращение которых измерено, оно происходит синхронно с
орбитальным. Причина этого, конечно, в их приливном
торможении в поле планеты. Но если все спутники (во
всяком случае самые крупные из них) вращаются,
подобно Луне, то следует ли из этого, что приливные
явления играют в эволюции их недр такую же ничтожную
роль, как в случае с Луной (средняя мощность
приливных лунотрясений составляет около 1 мВт)?
В некоторых случаях дело обстоит не совсем так.
Хорошо известен в этом смысле пример Ио —
ближайшего к планете галилеевского спутника Юпитера. Он
резко выделяется среди других спутников Солнечной
системы своей высокой вулканической активностью.
Источником ее считаются приливные деформации спутника в
гравитационном поле Юпитера. Под влиянием
притяжения соседних спутников Ио движется по несколько
вытянутой орбите, поэтому приливное воздействие
вблизи поверхности спутника периодически изменяется. Это
приводит к вязким деформациям спутника и выделению
энергии. Высота статического прилива на Ио достигает
7 км, и поэтому не удивительно, что даже малое
перемещение приливных горбов может так сильно разогреть
недра спутника.
Возможно, подобное же явление мы наблюдаем в
системе спутников Сатурна. Небольшой спутник Энце-
лад диаметром около 500 км движется внутри внешнего
кольца Сатурна — кольца Е. Яркость этого кольца
максимальна там, где проходит орбита Энцелада, а к
периферии кольца его яркость уменьшается. Этот факт,
а также то, что кольцо, по-видимому, состоит из
микроскопических частичек льда, дают основания
предполагать источником вещества кольца Е сам спутник.
Поскольку орбита Энцелада немного вытянута, он, как и
Ио, испытывает переменные приливные деформации в
поле Сатурна, в результате чего разогревается и может
проявлять тектоническую активность (например,
выбрасывать пар и капельки воды в окружающее
пространство).
У Нептуна известно всего два спутника — похожий
на Луну Тритон и маленькая Нереида. Тритон приме-
31

чателен тем, что движется в направлении, обратном
суточному вращению Нептуна. При этом он тормозится
приливным воздействием планеты и приближается к ней.
Не исключено, что, двигаясь от периферии системы к
ее центру, именно массивный Тритон выбросил все
остальные спутники Нептуна в межпланетное
пространство. Уцелела лишь далекая Нереида: она с самого
начала была дальше от центра системы, чем Тритон.
Приливным влиянием массивного спутника на планету
некоторые исследователи объясняют неожиданно высокую
температуру атмосферы Нептуна (планета излучает в
2—2,5 раза больше тепла, чем получает от Солнца).
Однако выдвигаются и другие объяснения на сей счет.
Плутон—Харон. Эта система уникальна в том
отношении, что в ней суточное вращение не только спутника,
но и планеты синхронизовано с их орбитальным
движением. Харон лишь втрое уступает Плутону по размеру
и в 10—15 раз — по массе. Расстояние между ними
чрезвычайно мало — всего 20 тыс. км, и поэтому
приливные эффекты здесь уже давным-давно проявили
себя в полную силу. Надо полагать, дальнейшая
эволюция этой удивительной системы будет происходить очень
медленно под действием посторонних возмущений.
Долгие годы среди астрономов обсуждалась
гипотеза о том, что, возможно, Плутон, первоначально
являлся спутником Нептуна и лишь позднее превратился в
самостоятельную планету. Причиной этого мог быть,
например, его близкий пролет рядом с Тритоном. Для
самого Тритона это событие не должно было закончиться
столь катастрофически, так как его масса в 10 раз
превышает массу Плутона. Но открытие у Плутона
собственного спутника поставило эту гипотезу под
сомнение. Действительно, как показали расчеты, если бы
Харон обращался вокруг Плутона, когда тот еще был
спутником Нептуна, приливное воздействие Нептуна
вносило бы сильные возмущения в движение системы
Плутон—Харон и привело бы к взаимному
столкновению этих тел всего через 1 млн. лет после их
возникновения.
Вероятно, система Плутон—Харон сформировалась
самостоятельно и эволюционировала под влиянием
собственных приливных сил.
Солнце. О приливном влиянии Солнца на суточное
вращение планет мы уже говорили*. Оно велико для
32

Меркурия, заметно для Венеры, в будущем будет играть
роль в эволюции Земли и совершенно ничтожно для
других планет. Период собственного вращения Солнца
28 сут; планета с таким орбитальным периодом
располагалась бы на расстоянии 0,18 а. е. от Солнца (можно
назвать это расстояние радиусом синхронной
околосолнечной орбиты). Радиус орбиты Меркурия более чем
вдвое превышает эту величину; и он и другие планеты
под действием приливного трения медленно удаляются
от Солнца.
Когда Солнце было очень молодой звездой и
светилось в основном за счет гравитационного сжатия, его
радиус был заметно больше-нынешнего. Если же в ту
пору существовали планеты, то их приливное
взаимодействие с Солнцем должно было происходить намного
интенсивнее, чем сейчас.
А велико ли приливное влияние самих планет на
Солнце?
Этот вопрос вызывает сейчас довольно оживленные
дискуссии. Именно с планетными приливами некоторые
исследователи пытаются связать периодические явления
солнечной активности. Наверное, многие читатели
помнят всеобщее напряжение, которое вызвал в марте
1982 г. так называемый парад планет. Действительно,
тогда наблюдалось довольно редкое явление — все
9 планет собрались по одну сторону от Солнца. Это
должно было привести к суммированию на поверхности
Солнца приливных горбов от воздействия разных
планет.
За рубежом некоторые любители сенсаций (в
основном журналисты, но были среди них и ученые) даже
предсказали катастрофические явления на Земле,
которые якобы будут вызваны этим парадом планет.
В действительности же, как мы помним, ничего
особенного не произошло. Связь между расположением планет
и земными событиями, предлагавшаяся авторами
сенсационных «теорий», выглядит довольно логично:
планеты ->■ приливы ->■ солнечная активность ->■ Земля. Но
ни одно из звеньев такой взаимосвязи нельзя пока
считать вполне понятным, а иллюстрацией этому как раз и
служит неоправдавшееся предсказание.
Влияние солнечной активности на эволюцию земной
биосферы, по-видимому, существует, но оно не столь уж
33

однозначно1. Нет сомнений, что планеты вызывают
приливы на Солнце, но не ясно, каким образом
откликается сложная колебательная система «Солнце» на
приливное воздействие планет (солнечная сейсмология еще
только зарождается). Наконец, совсем уж не очевидно,
какое влияние могут оказать приливы на солнечную
активность. С одной стороны, они приводят к выделению
дополнительной энергии в конвективной оболочке
Солнца, с другой — разрушают ее структуру, а вместе с ней
и структуру магнитного поля, которое, как известно,
играет важную роль в энергетических процессах на
поверхности Солнца.
Таблица 4
Высоты планетных приливов на Солнце и на Земле
Планета
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун |
Плутон
Приливы на Солнце
! &R/R
6
1
6
2
1
7
1
4-
5-
10-13
10-12
Ю-23
ю-1*
10-13
ю-1*
ю-15
Ю-16 |
Ю-20
[ AR, см
0,04
0,09
0,04
0,001
0,095
0,005
1 - 10-*
3-10-5
3-ю-9
Приливы на Земле
\ARIR
4-10-1*
6-10-12
6-Ю-1*
7-10-13
2-10-1*
4-Ю-16
1 - Ю-16
1 - Ю-120
AR, см
2-Ю"5
4-Ю-з
4-10-5
4-10-*
2-10-5
2- Ю-7
7-Ю-8
8-10-12
Б табл. 4 приведены относительные и абсолютные
амплитуды статических планетных приливов на
поверхности Солнца и Земли. Очевидно, что, даже «сложив» свои
усилия, планеты могут вызвать на Солнце прилив
высотой всего 3 мм. Правда, амплитуда приливных
колебаний может возрасти, если собственная частота
колебаний наружных слоев Солнца попадет в резонанс с
частотой изменения приливообразующей силы планет.
Относительно вращающейся поверхности Солнца
планеты имеют период обращения 30—40 сут, значит,
периоды их приливообразующих сил заключены в
интервале 15—20 сут.
1 См.: Владимирский Б. М., Кисловский Л. Д.
Космические воздействия и эволюция биосферы. М., Знание, 1986.
34

Однако не ясно, лежат ли собственные периоды ко--
лебания наружных слоев Солнца в этом интервале.
Колебательные явления на Солнце весьма разнообразны —
наблюдаются колебания поверхности с периодами от
нескольких минут до многих часов. На основные 11- и
22-летние циклы солнечной активности накладываются
колебания с периодом 3—6 мес, а также и длительные
80—90-летние циклы. Поэтому надежно сопоставить
статистику этих явлений с приливным влиянием планет
пока не удается. Сейчас можно лишь сказать, что
планеты не оказывают решающего влияния на солнечную
активность, но точно указать роль планетных приливов
в жизни Солнца пока нельзя.
В начале брошюры мы уже касались вопроса о
фигуре Солнца в связи с движением перигелия орбиты
Меркурия. Некоторая сплюснутость Солнца, связанная
с его вращением, могла бы вызвать медленный поворот
перигелия внутренних планет. Существует и обратное
влияние — планеты изменяют характер вращения
Солнца. Известно, что солнечный экватор наклонен к
плоскости земной орбиты примерно на 7°, меньший угол он
составляет с плоскостью орбит Венеры (4°) и Меркурия
(Г). Влияние планет приводит к прецессии оси
вращения Солнца с периодом 1—2 млрд. лет. Около половины
этого эффекта связано с притяжением Венеры, а вторая
половина — с притяжением Меркурия и Земли. Влияние
остальных планет значительно меньше.
ПРИЛИВЫ В ГАЛАКТИКЕ
Звезды. Более половины всех звезд входит в состав
двойных систем. Расстояние между компонентами
систем заключено в широком диапазоне — от 10~3 до
105 а. е., и ограничивают этот диапазон приливные
силы. Размер двойной системы не может превышать 104—
105 а. е. (в зависимости от ее массы), иначе она будет
разрушена приливными силами Галактики или
пролетающих мимо нее молекулярных облаков. С другой
стороны, при размере системы меньше (0,3—10) Re звезды
взаимно разрушают друг друга собственными
приливными силами. Системы, находящиеся близко к этой
границе, называют тесными двойными системами. Звезды,
входящие в такие системы, способны влиять на
эволюцию друг друга. Особенно наглядно это проявляется при
35

обмене массой между компонентами тесных двойных
систем.
Если в начале эволюции один из компонентов был
более массивным, то он раньше другого превращается
в красный гигант, затем раздувается и заполняет свою
критическую полость Роша. После этого вещество этой
звезды через точку Лагранжа начинает перетекать на
соседнюю звезду. Поскольку размер полости Роша при
этом уменьшается, перетекание усиливается и
продолжается до тех пор, пока большая часть массы проэво-
люционировавшей звезды не окажется на соседке.
Происходит как бы перемена ролей: теперь уже становится
массивнее и начинает быстрее эволюционировать та
звезда, которая вначале была менее массивной.
Приливное трение в тесных двойных системах
способно изменять форму орбиты компонентов. Из
наблюдений известно, что чем меньше орбитальный период
системы, тем меньше эксцентриситет орбиты. Причину
понять нетрудно. С уменьшением периода уменьшается
большая полуось орбиты, усиливается приливное
трение. Особенно велико оно в точке перицентра орбиты,
там, где звезды сближаются наиболее сильно. Но при
одинаковых полуосях это расстояние меньше у систем с
большим эксцентриситетом. В этих системах звезды
тормозятся в перицентре и переходят на круговые
орбиты. Если оба компонента тесной двойной системы —
нормальные звезды, то орбиты становятся круглыми у
систем с периодом меньше 10 сут, а если хотя бы один
из компонентов является сверхгигантом, то даже с
периодом до 1000 сут.
Особый интерес у астрофизиков вызывают тесные
двойные системы, у которых один из компонентов —
невидимый релятивистский объект (белый карлик,
нейтронная звезда, черная дыра). После того как
нормальная звезда заполняет свою полость Роща и ее вещество
начинает падать на релятивистского компаньона,
вокруг последнего формируется аккреционный диск,
который и выдает присутствие компактного объекта.
Впрочем, влияние невидимого релятивистского компаньона
на оптическую звезду проявляется и за счет других
эффектов. Например, если температура поверхности
нормальной звезды невелика, то излучение аккреционного
диска нагревает одну сторону этой звезды и
она-светится ярче — вследствие орбитального вращения система
36

Рис. 6. Форма компонентов
двойной звездной системы
при отношении их масс 1 : 3
(в трех различных
проекциях). Меньший компонент
(слева) полностью
заполняет свою критическую
полость Роша (согласно
расчетам японских ученых
И. Хачису из Киотского
университета и Е. Эригучи
из Токийского
университета)
становится оптически переменной. Астрономы называют
это явление эффектом прогрева и отражения.
Если же в паре с компактным объектом находится
массивная горячая звезда, то эффект отражения играет
второстепенную роль, а на первое место выходит так
называемый эффект эллипсоидальности. Он связан с тем,
что под действием приливных и центробежных сил
оптический компонент тесной двойной системы принимает
эллипсоидальную форму (рис. 6) и его блеск вследствие
этого периодически изменяется для земного
наблюдателя. Дважды за орбитальный период звезда
поворачивается к нам «боком», и в эти моменты блеск достигает
максимальной величины. А когда звезда поворачивается
к нам «торцом», блеск ее минимален.
Очевидно, что амплитуда изменения блеска связана
с величиной эллипсоидальности звезды, а та, в свою
очередь, с приливным влиянием компактного объекта. Эта
связь дает в руки астрономов метод оценки массы
невидимого спутника нормальной, звезды. Например, в из-
37

вестной рентгеновской двойной системе Лебедь Х-1
оптическая переменность, связываемая с эффектом
эллипсоидальное™, привела к оценке массы релятивистского
компаньона около 7 Mq. Это намного превышает
верхний предел массы для нейтронных звезд и привело к
высказываниям, что спутником нормальной звезды, может
быть, является черная дыра.
Если ось вращения нормальной звезды не совпадает
с орбитальной осью системы, то, как и положено,
возникает прецессия. Перетекание вещества при этом будет
происходить не точно в точке Лагранжа, а с некоторым
смещением, вызванным движением вещества на
поверхности звезды относительно этой точки. В результате и
аккреционный диск будет формироваться не строго в
орбитальной плоскости, а под углом к ней, отслеживая
прецессионное движение нормальной звезды. Такие
колебания аккреционного диска наблюдаются у систем
Лебедь Х-1, Паруса Х-1, SS 433 и др.
Для звезд, не входящих в тесные двойные системы,
приливное влияние не играет большой роли. Но бывают
исключения. Даже одиночные звезды могут случайно
сблизиться на небольшое расстояние; особенно часто это
происходит там, где пространственная плотность звезд
велика, — в ядрах шаровых скоплений, в центре
Галактики. Если звезды пролетают на расстоянии 3—5
собственных радиусов друг от друга, то приливное трение
может затормозить их движение и перевести их с
гиперболических орбит на эллиптические — образуется
двойная система.
В последние годы этот эффект обсуждается в связи
с обнаружением вспыхивающих рентгеновских
источников, так называемых барстеров, в ядрах шаровых
скоплений. Судя по всему, это тесные двойные системы,
состоящие из нейтронной звезды и красного карлика,
которые объединились под действием приливного трения.
Успехи инфракрасной астрономии 70-х годов
показали, что звезды формируются очень компактными
группами, причем начало своей жизни звезда проводит в
виде огромной, медленно сжимающейся холодной газовой
сферы — протозвезды. В связи с чем английский
астроном М. Вульфсон предположил, что вещество планетной
системы было вырвано самим Солнцем из недр такой
протозвезды. Как это могло произойти, показывают
расчеты, проведенные автором этой идеи (см. последнюю
38

г /^\
I ft' Черная \
1 II %дь(Ра 1
V Ч у
^feft ^ис* 7. Разрушение нормальной звезды
{*§?f* вблизи массивной черной дыры (гц —
* предел Роша для нормальной звезды)
страницу обложки). Отметим, что еще в начале XX в.
Дж. Джине и X. Джеффрис предположили, что
вещество, из которого образовались планеты, было вырвано с
поверхности Солнца приливными силами пролетавшей
мимо звезды.
Самое драматическое проявление приливного
взаимодействия, вероятно, происходит в ядрах некоторых
галактик (в том числе, вероятно, и нашей), где звезды,
видимо, «встречаются» с массивной черной дырой. Если
масса черной дыры не чрезмерно велика (не больше
109 Мс), то ее предел Роша для нормальных звезд
значительно превосходит так называемый радиус
горизонта событий, так что звезда начинает разрушаться
приливными силами раньше, чем может быть «съедена»
целиком. Газовый остаток звезды падает на черную
дыру, формируя вокруг нее аккреционный диск.
Этот процесс давно уже используется в
теоретической астрофизике для объяснения активности ядер
галактик и квазаров, но лишь недавно французские
ученые Б. Картер и Дж. Люминэ провели детальный расчет
поведения звезды вблизи черной дыры массой 104—
107 Мс. Оказалось, что при глубоком проникновении
внутрь предела Роша звезда превращается сначала в
«блин», а затем в плоскую «сигару» (рис. 7). Настолько
велики оказываются приливные силы, сжимающие ее
вдоль орбитальной оси (в плоскости орбиты этим силам
противостоят центробежные силы).
При сжатии звезда нагревается до такой степени,
что в ее недрах может произойти термоядерная
детонация гелия (ЗНе4-^С12). Взрыв звезды будет подобен
взрыву Сверхновой. Правда, часть вещества при этом
все равно будет захвачена черной дырой.
Звездные скопления. В звездных скоплениях заклю-
39

чена лишь незначительная доля всех звезд Галактики,
но не исключено, что почти каждая звезда на некотором
этапе своей жизни была членом скопления. Обычно
различают два типа скоплений — рассеянные и шаровые.
Рассеянные, как правило, молоды и расположены
недалеко от галактической плоскости. Возраст шаровых
скоплений порядка возраста Галактики, и расположены
они во всем ее сферическом объеме. В среднем
рассеянное скопление содержит несколько сотен звезд, а
шаровые — сотни тысяч.
При взаимодействии звезд друг с другом они
обмениваются импульсом и энергией, получая при этом
разнообразные скорости. Поэтому звездное скопление не
может прийти в состояние равновесия, ведь оно лишено
твердых стенок, которые отражали бы быстродвижущие-
ся звезды назад. Поэтому чем больше скорость звезды,
тем дальше от центра скопления она уходит. Можно ли
в таком случае говорить о размере скопления?
Оказывается, можно. Роль границы здесь играют
галактические приливные силы: они ограничивают
размер скопления критической полостью Роша. Звезды,
вылетевшие за предел этой полости, навсегда теряют со
скоплением связь. Радиус полости Роша для звездного
скопления так и называют — приливным радиусом.
Рассеянные скопления движутся в плоскости
Галактики, почти не изменяя своего расстояния от
галактического центра. Поэтому их приливный радиус не
меняется со временем. Шаровые скопления движутся по
вытянутым орбитам, иногда подлетая близко к
галактическому центру. Приливный их радиус здесь минимален,
он-то и определяет физический радиус скопления. После
того как скопление пролетит мимо центра Галактики и
начнет удаляться от него, оно еще долго «помнит» свой
размер. Поэтому, измерив радиус и массу шарового
скопления и зная распределение плотности массы в
Галактике, можно вычислить, на каком расстоянии от
центра Галактики пролетало скопление. Это один из
наиболее простых методов определения формы орбит,
шаровых скоплений.
Если звездное скопление попадает в область
пространства, где гравитационное поле очень неоднородно,
скопление испытывает так называемый приливный удар.
Звезды в разных частях скопления под действием
различного ускорения по-разному изменяют свои скорости,
40

и их взаимное движение становится более интенсивным.
При этом часть звезд увеличивает свою скорость
настолько, что покидает скопление. Приливные удары
разрушают в первую очередь наиболее «рыхлые»
скопления, а выживают самые концентрированные из них,
глубоко спрятавшиеся внутри своей полости Роша.
Главным источником неоднородности
гравитационного поля в диске Галактики являются гигантские
молекулярные комплексы А для объектов, движущихся в
галактическом гало, существенные неоднородности
гравитационного поля связаны с ядром и диском Галактики.
Влияние приливных ударов хорошо объясняет
некоторые наблюдаемые свойства рассеянных и шаровых
скоплений. Известно, например, что старые рассеянные
скопления избегают тех мест в галактическом диске, где
сконцентрированы гигантские молекулярные комплексы,
которые сосредоточены в центральной части диска
вблизи галактической плоскости. Старые же скопления
наблюдаются, как правило, вдали от центра Галактики и
при этом довольно высоко над галактической
плоскостью. Очевидно, что этот антагонизм возник не
случайно: долгая «жизнь» была суждена только тем
скоплениям, которые родились вдали от опасных
молекулярных комплексов.
Возраст всех шаровых скоплений приблизительно
одинаков, поэтому приливные удары привели к
появлению у них несколько иной зависимости: чем ближе
шаровое скопление к центру Галактики, тем оно
плотнее и массивнее. Такие скопления лучше противостоят
воздействию приливных ударов, которые особенно
сильны вблизи галактического ядра. Судя по некоторым
данным, шаровые скопления, как и рассеянные, «не
любят» близкого соседства с гигантскими молекулярными
комплексами. Именно через ту область галактического
диска, где сконцентрированы почти все эти комплексы
(4—7 кпк от центра Галактики), практически не
проходят орбиты шаровых скоплений.
Для эволюции шаровых скоплений важен еще один
приливный эффект, который получил название
динамического трения. Мы уже знаем, что когда спутник
движется над планетой, он возбуждает на ее поверхности
приливный горб, который достигает максимальной
высоты уже после пролета спутника и своим притяжением
тормозит его полет. Если же массивное тело движется
41

(У
J I I I
0 2
Т(Ю9лет)
Рис 8 Изменение расстояния БМО от центра Галактики под
действием динамического трения. Точкой указано положение ЬМО
в современную эпоху (Г=0), крестиком — момент приливного
разрушения БМО
в непрерывной среде, как звездное скопление сквозь
вещество Галактики, то вместо одностороннего
приливного горба за телом возникает симметричное уплотнение
вещества, которое своим притяжением тянет тело также
назад. Не важно, что «вещество» Галактики состоит
не из отдельных атомов и молекул, а из звезд. В
смысле приливов «звездное вещество» ведет себя так, как
будто это обычное вещество.
Расчеты показывают, что под действием приливного
трения наиболее массивные шаровые скопления должны
были существенно затормозиться и упасть на центр
Галактики. Галактическое ядро по своим свойствам очень
похоже на гигантское шаровое скопление: не исключено,
что оно действительно является конгломератом из
«слипшихся» друг с другом массивных шаровых скоплений.
Динамическое трение существенно не только для
центральных областей Галактики, но и для ее
периферии. Известно, что вокруг нашей Галактики движется
несколько галактик-спутников, крупнейшим и самым
ближайшим из них является Большое Магелланово
Облако (БМО). Эта галактика сильнее других спутников
испытывает на себе динамическое трение и быстро
приближается к центральной области Галактики. На рис. 8
показано, как БМО двигалось в прошлом и как оно
будет двигаться в будущем. Волнообразные колебания на
I
«*
100
160
140 \
120 \
*?о
во.
60 \
чо\
20 \
42

графике связаны с эллиптичностью орбиты БМО. Его
торможение происходит в основном в перицентре
орбиты, поэтому она постепенно округляется (колебания
уменьшаются), и БМО приближается к центру
Галактики (по представлению некоторых ученых, БМО уже
сейчас находится в пределах Галактики — в так
называемой галактической короне).
Через несколько миллиардов лет БМО приблизится
настолько, что будет разрушено приливными силами и
обогатит нашу звездную систему новыми звездами,
звездными скоплениями и межзвездной средой. И хотя
звезд в БМО сравнительно немного, межзвездного газа
там почти столько же, как в нашей Галактике. Поэтому
«встреча» с БМО должна существенно активизировать
процессы звездообразования в нашей звездной системе.
Межзвездная среда. В 1976 г. радиоастрономы
обнаружили в межзвездном пространстве огромные
газопылевые комплексы, состоящие в основном из
молекулярного водорода. Типичный радиус такого облака 15 пк,
масса 5-Ю5 Mq. Эти удивительные образования мы
назовем гигантскими молекулярными комплексами (ГМК) *.
В Галактике около 6000 ГМК, имеющих массу от 105
до 3-Ю6 Мс и движущихся вблизи галактической
плоскости. В основном они сосредоточены в области от 4 до
7 кпк от центра Галактики, но немало их и в звездной
окрестности Солнца. Примерно раз в 300 млн. лет
Солнечная система пролетает вблизи ГМК (а иногда и
проходит сквозь него) и испытывает на себе влияние его
приливных сил.
В начале 50-х годов, когда голландский астроном
Я- Оорт разрабатывал гипотезу о кометном облаке,
окружающем Солнечную систему, он принял во
внимание только приливное влияние ближайших к Солнцу
звезд, а также приливное воздействие Галактики в
целом. В этом случае радиус критической полости Роша
вокруг Солнца был бы близок к 105 а. е. Я. Оорт
считал, что весь этот объем заполнен облаком кометных
ядер, причем большая часть этих объектов находится
1 В этом названии учитывается и сложный состав таких
объектов (газовая и пылевая составляющие), и преобладание
молекулярного водорода. Однако не следует ГМК путать с комплексами
молекулярных облаков, представляющими собой гравитационно не
связанные системы нескольких газопылевых межзвездных облаков.
43

вблизи внешней границы облака, впоследствии
получившего название облака Оорта.
Сейчас, зная о существовании ГМК, можно
определить, что при каждой встрече Солнца с ГМК
критическая полость Роша вокруг нашей планетной системы
сжимается до 104 а. е. Следовательно, основное
хранилище кометных ядер должно находиться именно в этой,
центральной части облака Оорта. Все же кометные
ядра, населяющие область от 104 до 105 а. е., после
каждой встречи с ГМК должны терять связь с Солнцем.
Правда, им на смену через некоторое время приходят
другие кометные ядра из центральной области облака
Оорта, те, чьи скорости под влиянием ГМК достаточно
сильно для этого возрастают. Но и они через несколько
сотен миллионов лет будут потеряны для Солнечной
системы после очередной встречи с ГМК-
Таким образом, область размером 104—105 а. е.
играет роль своеобразной «прихожей», где кометные
ядра проводят некоторое время, прежде чем
окончательно расстаться с Солнцем и его планетной системой.
Только область внутри 104 а. е. можно считать надежным
резервуаром комет — истинным облаком Оорта.
Заметим, что даже в промежутках между
столкновениями Солнца с ГМК кометные ядра, движущиеся во
внешних частях облака Оорта, не остаются в покое. Как
известно, Солнце при своем движении вокруг центра
Галактики периодически колеблется относительно
галактической плоскости (период этих колебаний близок
к 60 млн. лет). При этом Солнце попадает в области с
разной напряженностью галактических приливных сил,
что и вызывает возмущения в движении кометных ядер.
И хотя скорости этих объектов изменяются всего на
несколько десятков метров в секунду, этих возмущений
достаточно для заметного изменения орбит кометных
ядер, если учесть, что характерная скорость их
движения в облаке Оорта 100—200 м/с.
Если бы не было этих изменений, то нам никогда не
пришлось бы любоваться собственно кометами. Ведь
феномен хвостатой кометы связан с испарением большого
количества летучих соединений из ледяного кометного
ядра. Как показывают наблюдения и расчеты, каждый
раз, проходя вблизи Солнца, комета теряет от 0,1 до 1%
своей массы. Следовательно, активная жизнь кометы
продолжается от 100 до 1000 оборотов вокруг Солнца.
44

Если бы приливные силы не направляли в центральную
часть Солнечной системы новые кометные ядра из
облака Оорта, то появление комет на небе прекратилось и
люди были бы лишены зрелища комет с хвостами,
тянущимися порой почти через весь небосвод.
Являясь центрами флуктуации гравитационного поля
в галактическом диске, ГМК вызывают
«перемешивание» различных звездных населений и увеличивают хаос
в движении звезд. Астрономы давно установили, что чем
больше возраст звезд, тем хаотичнее они движутся.
Например, молодые звезды с возрастом около 100 млн. лет
движутся, как солдаты на параде, — их круговые
орбиты лежат строго в галактической плоскости. А старые
звезды галактического диска имеют эллиптические,
пересекающиеся друг с другом орбиты, сильно наклоненные
к плоскости Галактики. Причина хаоса в движениях
звезд была неясна, пока не обнаружилось, что ГМК
своими приливными силами раскачивают траектории
звезд и выводят их из плоскости Галактики.
Не менее интересно и обратное влияние звезд на
движение ГМК. Массы отдельных ГМК такие же, как
и у шаровых скоплений (104—3-Ю6 Mq), и
следовательно, ГМК, как и скопления, испытывают на себе влияние
динамического трения: они тормозятся и приближаются
к центру Галактики. Пока нельзя сказать однозначно,
насколько эффективен этот процесс, — неизвестно
время «жизни» ГМК. Если они существуют около 10 млн.
лет, как предполагает ряд исследователей, то
динамическое трение не успело бы существенно затормозить их
движение. Но если возраст ГМК сравним с возрастом
шаровых скоплений (около 10 млрд. лет), а такая
точка зрения тоже имеется, то они должны время от
времени ладать на центр Галактики.
Расчеты показывают, что примерно раз в 30—50 млн.
лет к центру Галактики должен приближаться один
ГМК, который в непосредственной близости от центра
разрывается приливными силами. И действительно, ядро
Галактики окружено газовым диском, размер которого
точно соответствует пределу Роша для ГМК. В этом
смысле данный диск напоминает кольцо Сатурна,
радиус которого также равен пределу Роша для
спутников планеты (см. табл. 3). Как и в кольцо Сатурна, в
газовый диск галактического ядра вкраплены плотные
образования: в планетном кольце это маленькие спут-
45

ники, а в диске галактического ядра — плотные
газовые облака — фрагменты ГМК.
Постоянный приток газа в «кольцо» галактического
ядра, видимо, не ведет к росту массы газового диска:
часть газа расходуется на звездообразование
(происходящее там очень интенсивно), часть нагревается
молодыми звездами и покидает газовое «кольцо», а часть,
возможно, «съедается» массивной черной дырой,
которая, как предполагает ряд ученых, существует в центре
Галактики.
ПРИЛИВЫ В МЕЖГАЛАКТИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Из всех астрономических объектов галактики имеют
наименьшее отношение взаимного расстояния к
собственному размеру. Например, для звезд нашей
Галактики это отношение составляет от 108 (звездные
окрестности Солнца) до 105 (ядро Галактики), а в Солнечной
системе — от 104 (планета — планета) до 102
(планета — спутник), тогда как в скоплениях галактик
расстояние между соседними галактиками в среднем всего
в 5—10 раз превышает собственный размер галактик.
Поскольку же приливное взаимодействие чрезвычайно
сильно зависит от рассматриваемого отношения, то
приливное взаимодействие для галактик является одним из
важнейших факторов их эволюции.
Однако в изучении галактических приливов еще
много «белых пятен» — спорных точек зрения, различных
предположений и гипотез. Поэтому здесь- будет
рассказано лишь о некоторых из обсуждаемых сейчас проблем
приливного взаимодействия галактик.
Спиральная структура и вращение галактик.
Статистические исследования не раз указывали на то, что
внешний вид (морфологический тип) галактики зависит
от того, есть ли у нее близкие соседи. Так, изучив
изображения 30 000 галактик, советский астроном В. А. До-
сталь подсчитал, что среди галактик, входящих в
компактные группы и пары, 46% спиральных, 46%
эллиптических и 8% неправильных, тогда как среди обычных
галактик спиральные встречаются значительно чаще
(74%), а эллиптические и неправильные — реже. (24
и 2%).
Более того, оказалось, что эллиптические галактики
«предпочитают» не просто двойные системы, а наиболее
46

тесные из них. И. Д. Караченцев получил, что в парах,
состоящих из двух спиральных галактик или из
спиральной и эллиптической галактики, среднее расстояние
между компонентами около 40 кпк, тогда как в парах,
содержащих две эллиптические галактики, это
расстояние почти вдвое меньше — 23 кпк.
Как понять это странное пристрастие эллиптических
галактик объединяться в тесные пары?
Намек на разгадку содержится в работе
американского астронома Дж. Хелоу. Изучив более полусотни
двойных систем, он заметил, что собственное вращение
галактик в тесных парах, как правило, происходит в
противоположных направлениях. Но отражает ли эта связь
условия формирования галактик или является
результатом их эволюции?
Вспомним, что мы знаем о взаимодействии
собственного и орбитального вращения планет и их спутников,
и попробуем применить это к галактикам. Если
собственное вращение галактик происходит в одном
направлении, то приливное взаимодействие должно привести к
изменению их орбитального движения. Когда
направление собственного вращения совпадает с направлением
орбитального, двойная система расширяется (это
происходит сейчас в системе Земля—Луна) и в результате
может вообще распасться. Когда собственное вращение
противоположно орбитальному, система сжимается (как
Нептун — Тритон), и в конце концов галактики могут
«слипнуться» в единый конгломерат.
Таким образом, при вращении галактик в двойной
системе в одном направлении их орбитальное движение
эволюционирует и шансы на «выживание» системы
снижаются. Если же галактики вращаются в
противоположных направлениях (и при этом их массы
сравнимы), то орбитальное движение практически не
изменяется, а собственное вращение галактик замедляется
под действием приливного трения. А чем в первую
очередь отличаются эллиптические галактики от
спиральных?
Более медленным вращением! Следовательно, в
системах с противоположным направлением вращения, с
одной стороны, более устойчиво происходит
орбитальное движение, с другой — галактики способны
превращаться в эллиптические системы. Но ведь как раз эта
закономерность и наблюдается: в тесных парах преоб-
47

ладают эллиптические галактики, и их вращение
преимущественно происходит в противоположных
направлениях. Так теория приливов помогает нам согласовать
некоторые наблюдательные данные о двойных
галактиках.
Подобно тому как приливное влияние спутника
вызывает прецессию оси вращения планеты, влияние
галактик друг на друга приводит также и к повороту их
осей вращения в пространстве. Происходит это иногда
очень своеобразно. Например, диск плоской звездной
системы будет прецессировать под влиянием близкой
галактики не как единое твердое тело, а как набор
бесконечного количества колец, вложенных друг в друга,
подобно матрешке. Каждое кольцо будет иметь свой
период прецессии, поэтому диск из плоского
превратится в «покоробленный». К чему это может привести, мы
расскажем чуть позже.
Возможно, один из самых, удивительных примеров
прецессии мы имеем в случае квазара PKS 2300—189.
С этим квазаром связан двойной радиоисточник редкой
S-образной формы. Рядом с квазаром на расстоянии
всего лишь 10 кпк от него (если угловое расстояние
между ними перевести в линейное, используя
расстояние до квазара) расположилась крупная эллиптическая
галактика. По-видимому, под влиянием этой галактики
ось вращения квазара прецессирует с периодом 106—
107 лет, а потоки релятивистских частиц,
выбрасываемые вдоль оси квазара во взаимно противоположных
направлениях, принимают в результате этого S-образ-
ную форму.
Способно ли приливное взаимодействие привести к
появлению спирального узора в диске галактики?
Вопрос этот исследуется давно, и в последнее время
на него все чаще дают положительный ответ.
По-видимому, первым, кто выдвинул идею приливного
происхождения спиральных рукавов, был Дж. Джине.
Хорошо известны примеры спиральных галактик, на конце
рукава у которых «висит» спутник. Самая близкая из
них, М 51, стала прототипом этого класса галактик и
была довольно подробно изучена еще во времена Дж.
Джинса. В некотором приближении все простые
спиральные галактики (без центральной перемычки —
бара) можно разделить на две группы: 1) галактики
типа М 51 с резкими и яркими спиральными рукавами
48

Рис. 9. Моделирование пролета двух одинаковых галактик:
Л — схема пролета, Б — один из этапов расчета, В — фото
(негатив) взаимодействующих галактик Арп 24i (из работы А. А. Ко«
ровяковской и Ю. Б. Коровяковского, САО АН СССР)
49

(все они являются взаимодействующими, т. е. имеют
рядом с собой галактику-спутник); 2) галактики типа
М 33 — одной из ближайшей к нам галактик в
созвездии Треугольника (это одиночные галактики с
аморфным и клочковатым спиральным рисунком).
Любопытно, что у всех одиночных галактик
спиральные рукава отстающие (спирали относительно
вращения галактики направлены концами назад), а у
галактик со спутником встречаются как отстающие, так и
лидирующие спирали.
В течение последних 20 лет астрономы
неоднократно моделировали взаимодействие галактик с помощью
ЭВМ (рис. 9). Начались эти работы в связи с
желанием объяснить различные экзотические детали,
встречающиеся у взаимодействующих галактик: «мосты»,
«хвосты», «перемычки» 1. Как оказалось, приливное
взаимодействие не всегда способно объяснить происхождение
этих редких деталей, но зато частенько приводит к
возбуждению спирального узора в галактике.
В связи с огромными вычислительными трудностями
нельзя считать законченными эти работы еще и сейчас.
Результаты пока таковы: при близком случайном
пролете двух галактик образуется мощная двухрукавная
спираль, которая «живет» недолго (2—3 оборота
галактики вокруг своей оси) и исчезает без следа (рис. 10);
вторая галактика здесь показана черной точкой
большого размера. При наличии постоянного спутника у
галактики в ней возбуждается спиральная структура
небольшой амплитуды, но самых разнообразных типов
(лидирующая или отстающая, с внутренними рукавцми и
внешними) в зависимости от характера движения
спутника.
Даже если спутник движется не в плоскости
галактики, спирали все равно могут располагаться в
галактической плоскости: прецессия галактического диска и
«коробление» его поверхности, о котором говорилось
ранее, приводят к пересечению траекторий газовых
облаков, к их столкновению и возбуждению
звездообразования. Геометрия прецессии диска такова, что линии
пересечения траекторий газовых облаков образуют как
раз двухрукавную спираль в галактической плоскости.
1 См.: Метлов В. Г. Взаимодействующие галактики. М.,
Знание, 1983.
50

t=0
L
100КП
I 1
-1 1
t=0,2
_J I L_
о ° о 9
1 о ° ° 1
Г " ^"Го »° ° 1
Г 5 1
1 ™ Г ! T 1 1 1 1 1 1 1
I °
1 о о
1 1 1 ! 1 1 ,-J 1— .1.1.
1 I—
~
г
[-
h
h
Г °
1— °
5
i i i
1
1
J
о
.. .1°.
1 1 1
с >00°
ed°.
'Ш{
°
°*
° ° ,
1
• 8 о
\
Jgtfp
»v
°
°
L
1
о
*°«о.
, _
t
J%>
L
=2
о 1
°ц
H
н
Рис. 10. Моделирование близкого пролета двух галактик
одинаковой массы, одна из которых представлена с помощью 800 точек, а
другая — одной массивной точкой. Показаны 6 последовательных
этапов пролета, начиная с момента наибольшего сближения. Время
(/) указано в миллиардах лет. Диск основной галактики (несколько
точек) лежит в плоскости рисунка. Массивная точка пролетает пер*
пендикулярно этой плоскости (из работы Н. Н. Козлова, Р, А. Сю-
няева, Т. М. Энеева, ИПМ АН СССР)

Справедливо считается, что понять причину
вращения галактик — это значит разгадать механизм их
формирования. Недаром в каждой из существующих
сейчас теорий образования галактик предполагается особая
физическая причина вращения галактик: начальная
турбулентность газа, нарушение безвихревого движения
догалактического вещества при пересечении им фронта
ударной волны в протоскоплении галактик и, наконец,
приливное взаимодействие протогалактик.
Автором этой гипотезы был неустанный
пропагандист приливных эффектов Дж. Джине; он же выдвинул
в свое время гипотезу приливного происхождения
Солнечной системы. Эти две гипотезы имеют существенно
различный статус: первая из них призвана объяснить
общее свойство фундаментальных объектов Вселенной—
вращение галактик, тогда как вторая — лишь
уникальное (с точки зрения этой теории) событие — рождение
Солнечной системы.
Тем не менее долгие годы внимание астрономов
было обращено именно на вторую идею Дж. Джинса, и
лишь в последние годы общий возросший интерес к
внегалактической астрономии заставил более внимательно
исследовать приливное взаимодействие галактик. Были
проделаны многочисленные аналитические расчеты и
численное моделирование на ЭВМ, которые убедили
многих исследователей в том, что приливы способны
объяснить происхождение вращения галактик.
Взаимодействующие галактики. Одной из важнейших
задач внегалактической астрономии является измерение
масс галактик. Здесь, как и в планетной астрономии,
спутники помогают определять массу центрального
тела. Для этого, например, исследуют приливное
разрушение внешних частей галактик-спутников. Если у
спутников это разрушение заметно, то они, следовательно,
находятся на границе приливной устойчивости, т. е. их
орбита проходит вблизи предела Роша. Тогда, если
известны масса и радиус спутника, а также его
расстояние от центральной галактики, можно оценить массу
последней.
Так, французские астрономы Ж.-Л. Ньето и Ж. Мо-
не оценили недавно массу гигантской эллиптической
галактики М 87 (.NGC 4486), расположенной в центре
скопления галактик в созвездии Девы. У этой крупной
галактики есть спутник — компактная эллиптическая
52

галактика NGC 4486В. По своим строению и звездному
составу эта галактика очень похожа на спутник
Туманности Андромеды — компактную эллиптическую
галактику М 32. У этих галактик практически одинаковая
светимость, поэтому французские астрономы заключили,
что и массы их также близки (около 2-Ю9 Мс). Обе
галактики, М 32 и NGC 44Й6В, имеют резкий край и
лишены протяженного звездного гало. Это говорит о том,
что их физический размер определяется приливным
воздействием центральных галактик и близок к размеру
полости Роша.
Измерив радиус NGC 4486B (2 кпк) и ее
расстояние от центра М 87 (33 кпк, если расстояние до М 87
и NGC 4486B одинаковое), ученые получили, что масса
галактики М 87 составляет не менее 5-Ю12 Mq. Такая
оценка хорошо согласуется с данными рентгеновской
астрономии, указывающими на большое количество
горячего газа, окружающего эту галактику. Только
гигантская галактика способна удержать рядом с собой
большое количество столь горячего газа (температурой
около 10 млн. К). Отметим, что при тех же размерах
масса галактики М 87 на порядок превышает массу
нашей звездной системы.
Не исключено, что формирование таких массивных
галактик, как М 87, связано со своеобразным
галактическим каннибализмом — «поеданием» крупными
галактиками своих меньших «собратьев». Возможно, следы
именно этого процесса мы наблюдаем у эллиптических
галактик с оболочками. Такие галактики были
обнаружены астрономами в 1980 г. при помощи специальной
фотографической техники, позволяющей выявлять на
изображениях слабоконтрастные детали. За прошедшие
четыре года обнаружено около 150 эллиптических
галактик, окруженных едва заметными кольцами и
дугами. Вокруг отдельных галактик насчитывается до 20
таких деталей, а их расстояние от центра галактики
варьирует от нескольких килопарсеков, до 125 кпк.
Для объяснения природы галактик с оболочками
предложено несколько моделей. Одна из самых
популярных — модель приливного разрушения галактики-
спутника. Численное моделирование этого процесса при
помощи ЭВМ показало неплохое согласие теоретической
картины с наблюдениями.
Очевидно, что деление звездных систем на «галакти-
53

ки» и их «спутники» так же условно, как и в
случае планет. Звездные системы оказывают взаимное
влияние друг на друга, и часто влияние меньшего по
массе тела оказывается даже более заметным.
Например, если массивная галактика богата газом, то
небольшой спутник может «оторвать» с ее периферии
газовый хвост и «проглотить» его. Если до этого спутник
был лишен газа, то такое заимствование межзвездной
среды у своего более массивного компаньона может
"привести к вспышке звездообразования у спутника.
Видимо, именно такой случай мы наблюдаем в
непосредственной близости от нас: небольшая эллиптическая
галактика М 82 захватила значительное количество
нейтрального водорода у своей крупной соседки —
спиральной галактики М 81. На первой странице обложки
приведена оптическая фотография этой пары, на которую
наложены радиоизофоты в линии излучения
нейтрального водорода (21 см). Радионаблюдения указывают на
наличие газового моста, протянувшегося между этими
галактиками. В результате попадания газа в
центральную область М 82 там происходит вспышка
звездообразования.
Изучение тесных пар галактик показывает, что они
характеризуются повышенной инфракрасной и
ультрафиолетовой светимостями. Излучение и в том и в другом
диапазоне, как правило, связано с областями
звездообразования: разогретая молодыми звездами межзвездная
пыль становится источником инфракрасного излучения,
а ионизованный этими звездами газ — источником
ультрафиолетового излучения. В тех же галактиках
наблюдается избыток нетеплового радиоизлучения,
которое 'обычно связано с расширяющимися оболочками,
оставшимися от взрыва Сверхновых. Все это говорит
об интенсивном звездообразовании во
взаимодействующих галактиках.
Какова же причина усиления звездообразования во
взаимодействующих галактиках?
По всей видимости, причин здесь несколько.
К вспышке звездообразования в галактике, лишенной
газа, может привести перетекание его из соседней
звездной системы. Но даже без обмена массой приливное
взаимодействие галактик способно вызвать увеличение
частоты рождения в них звезд.
Облака межзвездного газа — это самое спокойное
54

население галактик: облака движутся по круговым
орбитам в галактической плоскости и поэтому редко
сталкиваются друг с другом. Но приливное влияние
соседней галактики усиливает хаотическое движение облаков,
их траектории искривляются, и облака начинают
сталкиваться чаще. При этом они слипаются, сжимают друг
друга, что приводит к улучшению условий для
звездообразования. Особенно важен этот процесс для линзовид-
ных и неправильных галактик, которые в отличие от
спиральных систем лишены вращающихся рукавов,
периодически уплотняющих межзвездную среду в
галактическом диске.
Не исключено, что приливное взаимодействие каким-
то образом инициирует и активность ядер галактик.
Изучив большое количество сейфертовских галактик,
О. Дахари пришел к выводу, что доля тесных двойных
систем среди них значительно выше средней величины
для галактик. Среди изученных сейфертовских
галактик 15% входит в состав двойных систем, тогда как в
контрольной группе обычных галактик — только 3%.
Более того, у 7,5% сейфертовских галактик компаньон
имеет большую массу и располагается очень близко к-
основной галактике, тогда как среди обычных галактик
этим свойством обладает только 1% всех систем.
Не только активные галактики, но и квазары
предпочитают близкое соседство с массивными звездными
системами. Исследования показали, что 86% галактик,
наблюдаемых в непосредственной окрестности от
близких к нам квазаров (на расстоянии не далее 50 кпк от
квазара, если расстояния до галактики и квазара
одинаковы), имеет такие же красные смещения, как и у
квазаров, т. е. является их реальными соседями. При этом
сами галактики не имеют активных ядер и повышенной
интенсивности звездообразования. Возможно, что в
данном случае мы наблюдаем, видимо, повторное
включение старых квазаров, исчерпавших свое собственное
«горючее» и получающих новую его порцию от
оказавшейся рядом богатой газом галактики.
Скопления галактик. Приливное взаимодействие
галактик особенно велико, если они входят в состав
скоплений. При этом галактики взаимодействуют не только
попарно друг с другом, но и со скоплением в целом.
Последнее используется для оценки массы скоплений. Так,
в 1976 г. канадский астроном Ф. Хартвик оценил массу
55

скопления галактик в созвездии Девы, используя тот
факт, что несколько групп галактик, ближайших к
скоплению, являются приливно устойчивыми. Он получил,
что отношение массы к светимости скопления MIL (если
использовать единицы масс и светимости Солнца)
оказалось меньше (не более 174), чем принималось ранее
(300—400), основываясь на анализе скоростей
хаотического движения галактик в скоплении.
Еще большее несоответствие получил в 1981 г. И. Д.
Караченцев, который основывался на приливной
устойчивости двойных галактик, входящих непосредственно
в скопление галактик в созвездии Девы. Рассчитанная
им величина M/L (не более &5) приближается к
значению, характерному для отдельных галактик (около 10).
Кстати говоря, размер двойных галактических систем в
скоплении в созвездии Девы заметно меньше, чем
размер двойных галактик вне скопления. Безусловно, это
говорит о влиянии приливного поля скопления галактик
на устойчивость двойных систем.
Влияние приливного поля скопления может
проявляться и в упорядоченной ориентации галактик в
пространстве. Известно, например, что в гигантском
скоплении галактик в созвездии Волос Вероники галактики
предпочитают ориентироваться вдоль направления
общей вытянутости скопления. Этот эффект более заметно
проявляется у галактик, расположенных на периферии
скопления, что, может, связано с более редкими их
взаимными сближениями, нарушающими предпочтительную
ориентацию.
Уже не раз предпринимались попытки выяснить, как
ориентированы галактики — члены Локального
сверхскопления. Так называется гигантская система,
объединяющая несколько скоплений и множество одиночных
галактик, в том числе и Местную группу галактик, в
которую входит и наша звездная система. Локальное
сверхскопление галактик имеет сплюснутую форму,
причем плоскость его симметрии почти перпендикулярна
экваториальной плоскости Галактики, а центр
находится на расстоянии около 15 Мпк от нас и вблизи
скопления галактик в созвездии Девы.
Недавно группа шотландских астрономов измерила
ориентацию осей более 550 галактик Локального
сверхскопления. Оказалось, что эти галактики ориентированы
не случайным образом: они, как правило, вытянуты
56

вдоль плоскости Локального сверхскопления. Особенно
четко этот эффект проявляется для галактик,
находящихся далеко от плоскости симметрии Локального
сверхскопления, и для спиральных галактик,
повернутых к нам «ребром» (их ориентация легче поддается
измерению) .
При изучении систем такого масштаба, как
галактики и их скопления, трудно отделить эволюционные
эффекты от тех, которые связаны с условиями
формирования этих объектов. Если выразить возраст
Метагалактики в «галактических годах», равных периоду
вращения нашей Галактики вокруг своей оси (около 200 млн.
лет), то окажется, что Метагалактике меньше 100 таких
«лет». Весьма вероятно, что наиболее крупные
структуры Метагалактики еще не успели забыть свою
молодость. И предпочтительная ориентация галактик (и
даже их скоплений), возможно, связана не только с
действием приливных сил, но и с условиями формирования
галактик и их скоплений в более крупномасштабные
структуры — сверхскопления.
В Локальном сверхскоплении галактики
распределены очейь неоднородно. Основная их часть собрана в
тонкий диск диаметром около 20 Мпк при толщине
всего лишь 2 Мпк. В этом диске собрано 60% всех
галактик, входящих в Локальное сверхскопление, в том
числе там находится и наша Галактика. Остальные 40%
галактик расположены в гало, окружающем этот диск.
Форма гало почти сферическая, но галактики не
рассеяны в нем равномерно, а объединены в своеобразные
сгущения. Последние нельзя называть скоплениями
галактик, поскольку каждое сгущение состоит из
нескольких отдельных скоплений галактик. Такие сгущения
занимают небольшую долю пространственного объема
гало, они выглядят сравнительно плотными и
компактными образованиями на фоне лочти пустого пространства
гало.
Самое интересное, что сгущения Локального сверх-
скоплення имеют вытянутую форму, причем их большие
оси направлены на центр сверхскопления. Некоторые
астрономы считают, что это произошло под
воздействием приливного поля сверхскопления. Однако все не так
просто. Во-первых, деформация сгущений чрезвычайно
велика: они, скорее, напоминают нити, чем приливно-
деформированные эллипсоиды. Во-вторых, пространст-
57

венный масштаб этого явления столь велик, что
изменение формы сгущений должно было происходить на
протяжении многих миллиардов лет. А в процессе
расширения Метагалактики структура сверхскоплений, как
полагают, остается такой, как и на начальном этапе
расширения Метагалактики.
Рассматриваемое явление вполне может быть
связано и с особенностями движения газа в Метагалактике
на ранних стадиях ее расширения. Как считает
академик Я- Б. Зельдович, первичный газ, уплотняясь под
действием тяготения, должен был собраться в
гигантские плоские образования — «блины». В местах
пересечения таких «блинов» плотность массы увеличивалась
еще сильнее, и поэтому галактики, образовавшиеся из
этого газа, как бы отмечают сейчас те места в
пространстве, где плотность массы была наибольшей у
первичного газа. Разумеется, приливные силы сыграли свою
роль в усилении радиальных нитей и в размывании
остальных образований, но была ли она определяющей
или второстепенной, сказать сейчас трудно.
Хотя роль приливных сил еще не ясна в масштабах
сверхскопления, в заключение этого раздела хотелось бы
кратко рассказать о приливном взаимодействии
сверхскоплений галактик. Известно, что Локальное
сверхскопление имеет вытянутую форму, причем его большая
ось направлена в сторону ближайшего крупного
сверхскопления — в созвездии Гидры и Центавра. Последнее
очень массивное: оно объединяет три значительных
скопления галактик, одно из которых является
упоминавшимся ранее скоплением в созвездии Девы.
Естественно, именно сверхскопление в созвездии Гидры и
Центавра можно заподозрить в приливном воздействии на
форму Локального сверхскопления.
Расстояние между центрами обоих сверхскоплений
лишь вдвое больше расстояния от центра Локального
сверхскопления до Местной группы галактик. Поэтому
и приливные эффекты такого масштаба в районе
Местной группы должны были здесь проявиться весьма
сильно. И действительно, как показали расчеты Э. Шайя,
приливным влиянием со стороны сверхскопления
Гидры—Центавра можно объяснить не только форму
Локального сверхскопления, но и движение Местной
группы галактик относительно центра Локального
сверхскопления.
58

Более того, влиянием сверхскопления в созвездиях
Гидры и Центавра можно объяснить не только
искажение формы Локального сверхскопления, но и его
движение относительно реликтового фона излучения. Дело
в том, что наша Солнечная система движется
относительно этого фона со скоростью 380±17 км/с в
направлении, определяемом галактическими координатами
/п = 269° и ft11 = 56°. А относительно центра Локального
сверхскопления Солнечная система перемещается со
скоростью 437±54 км/с в направлении, определяемом
координатами /п^90° и Ь1Т~10°. Таким образом,
Локальное сверхскопление само движется относительно
фона реликтового излучения в направлении,
определяемом координатами /п~285° и Ьп^25°, а это как раз
соответствует направлению на сверхскопление в
созвездиях Гидры и Центавра.
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ
Мы познакомились с гравитационными приливными
силами и некоторыми связанными с ними эффектами.
Если читателя заинтересовала эта тема, то для
дальнейшего углубления в нее посоветуем ряд хороших
книг; их список приведен в конце брошюры. Надеемся,
что любознательный читатель не ограничится их
прочтением, а возьмет в руки ручку и калькулятор, чтобы
самостоятельно оценить некоторые не рассмотренные
нами приливные эффекты. Укажем основные формулы для
этого.
Высота прилива на планете определяется так:
AR~2R(M/m)(R/r)3,
уменьшение угловой скорости вращения планеты под
влиянием приливного трения составляет величину
AQ/A/~ — 6GM2R*sin2a/mr*,
а изменение радиуса орбиты спутника —
Ar/At «Ч (GM)^mR5sm2a/r 11/2,
где М и R — масса и радиус планеты, га и г — масса
спутника и радиус его орбиты, а а — угол
запаздывания прилива (у планет земной группы, их спутников и
спутников планет-гигантов а^1—2°, а у самих планет-
гигантов а~1"). Угол а положительный, если спутник
59

проходит через меридиан раньше, чем прилив достигает
максимальной высоты. Разумеется, роль «планеты» и
«спутника» здесь могут играть любые два тела.
Вот примерная тема для размышлений. Известно,
что период обращения Солнца вокруг центра Галактики
(около 200 млн. лет) близок к одному из основных
геологических периодов Земли. Галактическая орбита
Солнца немного эксцентрична, поэтому некоторые
исследователи высказывали идею о том, что изменение
приливных сил, действующих на Землю со стороны
Галактики, приводит к соответствующему изменению
тектонической и вулканической активности. Считая массу
Галактики внутри орбиты Солнца равной 2-10й Мс, а
радиус этой орбиты — 10 кпк, можно рассчитать
высоту галактических приливов на Земле и сравнить ее с
высотой приливов от других известных тел (см. табл. 4).
Выглядит ли гипотеза о геологической роли
галактических приливов убедительной?
Заинтересованный читатель найдет и другие
любопытные примеры, которые помогут ему еще глубже
проникнуть в удивительный мир приливов.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Картер С. Королевство приливов. Л., Гидрометеоиздат, 1977.
Дарвин Дж. Г. Приливы и родственные им явления в
Солнечной системе. М., Наука, 1965.
Метлов В. Г. Взаимодействующие галактики. М., Знание,
1983.
Си л к Дж. Большой взрыв. М., Мир, 1982.
Спутники планет. М., Мир, 1980.
Приливы и резонансы в Солнечной системе. М., Мир, 1975.

Новости астрономии
СКОРАЯ «СМЕРТЬ» КОМЕТЫ ГАЛЛ ЕЯ?
В 1759 г., как и предсказывал Э. Галлей, «его» комета вновь
появилась на небе. Так окончательно стало ясно, что кометы
являются полноправными членами Солнечной системы, двигаясь по
вполне определенным вытянутым орбитам, которые им
предписывает закон тяготения, открытый И. Ньютоном. Впоследствии,
правда, выяснилось, что, пролетая иногда близко от больших планет
и сближаясь с Солнцем порою ближе, чем остальные члены
Солнечной системы, кометы не только изменяют свои орбиты (из-за
пертурбационного воздействия), но способны и вообще полностью
разрушаться, превращаясь в рой мельчайших частиц. Но это уже,
так сказать, несчастный случай. И если он не происходит, то,
казалось бы, комета должна «вечно» (по крайней мере, как и все
остальные члены нашей планетной системы) двигаться вокруг
Солнца, каждый раз поражая землян своим длинным хвостом.
Правда, до того, как стать хвостатой, каждая из комет спокойно
существовала где-то на периферии Солнечной системы, в так
называемом облаке Оорта, и только при каком-то внешнем
возмущении врывалась во внутрь Солнечной системы, обрастая хвостом при
пролете около Солнца.
Еще в конце XVIII в. П. Лаплас высказал предположение, что
кометы в основном состоят из летучих соединений и в принципе
могут иметь ледяную природу. Ф. Бессель в статье по поводу
появления кометы Галлея в 1835 г. поддержал предположение
П. Лапласа. Однако тогда на мнение этих выдающихся ученых
никто не обратил внимания, и предсказание П. Лапласа оказалось
прочно забытым. Лишь в 1950 г. Ф. Уипл вновь выдвинул идею
о том, что кометы в основном состоят из льда, а в 1951 г. Дж. Кой-
пер подхватил это предположение. Оба ученых обосновали свой
вывод достаточно вескими аргументами, и с тех пор представление
о кометных ядрах как конгломератах «грязного» льда получило
всеобщее признание. Но в этом случае вещество комет при
каждом их новом сближении с Солнцем должно весьма быстро
улетучиваться и покидать кометы, и те в конце концов должны
«гаснуть» в течение относительно короткого времени (в
астрономическом масштабе, конечно). Далее кометы становятся невидимыми,
а в лучшем случае — ничем не отличимыми от астероидов.
Сколько же может длиться эта непродолжительная активная
фаза кометы, когда она еще ярко блистает на земном небосводе
во время своих появлений около Солнца в пространстве и обладает
мощным хвостом при сближении со светилом?
61

Наблюдения короткопериодических комет (с небольшим
периодом обращения вокруг Солнца) показали, что каждый раз при
своем очередном появлении они имеют все меньшую яркость. Во-
первых, по мере испарения летучих соединений ядро кометы
уменьшается в размерах, соответственно уменьшаются площадь его
поверхности и поверхностная яркость. Во-вторых, ядро кометы
покидают только летучие соединения (и мелкая пыль), тогда как
оставшиеся твердые частицы образуют достаточно плотную «кору»,
которая становится препятствием для испарения летучих
соединений. В частности, оценки показывают, что активная фаза
короткопериодических комет семейства Юпитера (афелии их орбит
находятся вблизи орбиты Юпитера) в среднем продолжается в
течение 360 оборотов вокруг Солнца, а активная фаза некоторых
короткопериодических комет с перигелиями внутри орбиты Земли —
всего лишь около 100 оборотов вокруг Солнца. У более долгопе-
риодических комет активная фаза может продолжаться в течение
500—1000 оборотов. Хотя комета Галлея имеет довольно большой
период обращения (в среднем 76 лет), она все же считается ко-
роткопериодической и обладает нетипично малым для подобных
комет расстоянием от Солнца в перигелии. Это указывает на то, что
активная фаза кометы Галлея должна быть непродолжительной, а,
может, даже и совсем небольшой.
Основываясь на данных о яркости кометы Галлея за последние
2000 лет, английские астрофизики М. Уэллис и Н. Викрамасинг
недавно рассчитали возможную продолжительность активной фазы
у этой знаменитой кометы и пришли к довольно неожиданным
выводам (Моп. Not. Roy. Astron. Soc, 1985, т. 216, № 2). Прошлые
появления этой кометы прослеживаются по летописям вплоть до
240 г. до н. э. Никаких фотометрических методов тогда, конечно,
не существовало, хотя, правда, система «звездных величин»,
использовавшаяся древними греками для оценки яркости небесных
объектов, оказалась настолько точной, что применяется и в настоящее
время. Однако английские ученые решили воспользоваться не
субъективными оценками яркости кометы Галлея, а моментами
обнаружения кохметы при ее новом появлении вблизи Солнца и Земли
(считая, что яркость кометы при таких обнаружениях примерно
одинакова). Истинная светимость кометы Галлея определялась с
учетом данных о ее орбите в прошлые века и о положениях
кометы относительно Солнца. По яркости же кометы можно было
оценить и скорость потери газа ее ледяным ядром. В итоге
исследования, проведенные английскими учеными, показали, что
согласно эволюции кометы Галлея в прошлые века ей осталось «жить»
чрезвычайно мало — всего 55±10 оборотов вокруг Солнца.
Примерно через 4000 лет ее яркость станет столь незначительной, что
62

комету Галлея станет невозможно наблюдать с Земли при ее
появлении около Солнца даже в самые крупные телескопы.
Естественно, это произойдет нескоро по общечеловеческим меркам, однако
уже в ближайшие свои появления некогда самая знаменитая
комета превратится в одну из самых заурядных.
В 1985—1986 гг. история изучения комет вступила в
качественно новую фазу — с помощью космических аппаратов при
пролетах вблизи кометных ядер. 11 сентября 1985 г. космический
аппарат «ИКЭ» прошел на расстоянии 7800 км от ядра кометы Джа-
кобини—Циннера и зарегистрировал частицы водяного льда.
Однако этого результата недостаточно, чтобы сделать вывод о
большой распространенности летучих веществ непосредственно в ядре
кометы. Видимо, лишь пролет флотилии космических аппаратов
разных стран вблизи кометы Галлея в начале марта 1986 г.
позволит разъяснить вопрос о том, сколько осталось активно «жить»
комете Галлея.
ПУЛЬСАРЫ И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
В 1974 г. был обнаружен радиопульсар PSR 1913+16,
который, как впоследствии оказалось, движется со скоростью 200 км/с
по сильно вытянутой орбите с эксцентриситетом е = 0,6 около
центрального компонента в двойной звездной системе. Орбитальный
период пульсара составляет всего 7 ч 45 мин, что способствует
выявлению любых релятивистских эффектов (т. е. предсказываемых
общей теорией относительности — ОТО). Наличие стабильного
радиогенератора с периодом 0,059 с, каким является пульсар PSR
1913+16, позволяет очень точно измерять скорость его движения
(по эффекту Доплера) и ориентацию орбиты, а это дает
возможность проверить предсказание ОТО о движении периастра орбиты.
Это движение аналогично смещению перигелия орбиты Меркурия,
но происходит в 104 раз быстрее и составляет всего 4° в год.
Однако для выделения релятивистского эффекта из этой
величины важно знать, насколько велико приливное взаимодействие
компонентов двойной системы. Сам пульсар — это нейтронная
звезда, и поэтому его размер пренебрежимо мал по сравнению с
размерами системы (около 106 км) и приливы на его поверхности
весьма несущественны. Но что касается второго компонента, то
о нем можно судить лишь по косвенным признакам. Тот факт, что
в системе не наблюдается затмений и что ее оптическое излучение
еще не зарегистрировано, говорит о небольшом размере второго
компонента. В то же время движение пульсара указывает по
своему характеру, что рядом с ним находится достаточно массивный
компаньон: белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра. Во
63

всяком случае, если бы рядом с пульсаром находилась нормальная
звезда главной последовательности, то ее деформация, вызванная
приливным влиянием пульсара, привела бы к очень быстрому
повороту периастра орбиты пульсара, значительно большему
наблюдаемого. Недавно американские астрофизики Дж. Вейсберг и Дж.
Тэйлор провели тщательные расчеты и сделали вывод, что оба
компонента этой системы, видимо, являются нейтронными звездами.
Первым стал нейтронной звездой (и пульсаром) центральный
компонент системы в ходе своей эволюции из обычной звезды.
Однако он успел достаточно «состариться» и поэтому не проявляет
своей активности как радиопульсар.
Если это так, то приливное трение в системе пренебрежимо
мало. В ближайшее время эта двойная система обещает стать
настоящей природной лабораторией для исследований по
релятивистской физике. Например, совсем недавно французские исследователи
Т. Даму и Н. Дерюэль (Ann. Inst. H. Poincare, 1985, т. 43, 107)
разработали детальную теорию движения и эволюции этой
системы, позволяющую не только проверить предсказание ОТО, но и
определить многие физические параметры компонентов двойного
пульсара.
Владимир Георгиевич Сурдин
ПРИЛИВНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ
Гл. отраслевой редактор Л. А. Ерлыкин. Редактор Ei Ю.
Ермаков. Мл. редактор И. Р. Меркина. Обложка художника А. А. Аст-
рецова. Худож. редактор^. А. Гусева. Техн. редактор Н. В. Лбо-
ва. Корректор В. В. Каночкина.
ИБ № 7756
Сдано в набор 18 11.85. Подписано к печати 22.01.86. Т-04385. Формат
бумаги 84Х108'/з2. Бумага тип. № 3. Гарнитура литературная. Печать
высокая. Усл. печ. л. 3,36. Усл. кр.-отт. 3,57. Уч.-изд. л. 3,51. Тираж 30 570 экз.
Заказ 2490 Цена 11 коп. Издательство «Знание». 101835, ГСП, Москва,
Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 864302.
Типография Всесоюзного общества «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4.

11 коп.
Индекс 70101
СЕРИЯ
КОСМОНАВТИКИ
АСТРОНОМИЯ