Противоземля

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск
Склифосовский.pngВкратце
Небесное тело на орбите, близкой к земной, но по другую сторону от Солнца.
L3 — как бы подходящее место для крохотной противоземли, однако, любая неточность в постановке (не говоря уже о Меркурии с Венерой) выбьет небесное тело с этой орбиты.

Представьте себя древним астрономом. Как бы вы описали всё, что видите на небе? Звёзды равномерно крутятся вокруг Земли с периодом чуть меньше суток[1]. С Солнцем сложнее, но тоже относительно понятно: с востока на запад с циклом в сутки, с севера на юг и обратно с циклом в год. А вот планеты (греч. «планета» — «блуждающая») ходят то вперёд, то назад по сложному закону. Это движение ещё в древности удалось разложить в ряд из нескольких членов (т. н. эпициклов). Но почему оно такое сложное?

Это удалось выяснить только в XVI­−XVII веке: Николай Коперник (1473−1543) осознал, что если счесть Солнце неподвижным, а планеты (включая нашу Землю) вращающимися по круговым орбитам, можно объяснить самый главный эпицикл. Иоганн Кеплер (1571−1630) уточнил эту теорию: орбиты не круговые, а эллиптические, а движение по хитрым законам, медленнее далеко от Солнца и быстрее — когда рядом. Исаак Ньютон (1642−1727) объяснил, как «надуманные» построения Кеплера выводятся из законов тяготения. И ещё один цикл продемонстрировал Олаф Рёмер (1644−1710) — он связан с конечной скоростью света и его размах чуть больше 16 минут (время прохождения света через орбиту Земли).

А до этого придумывали самые разные теории, подчас дичайшие. Прорывную (для своего времени) теорию предложила пара греков-пифагорейцев Гикет и Филолай. Есть «всемирный огонь», к которому Земля обращена «низом». И вот планеты и звёздный свод крутятся вокруг этого огня. А Солнце — всего лишь зеркало, отражающее этот огонь. Эти товарищи непонятно, на что (вероятно, для круглого счёта) придумали планету (Противоземлю, или Антихтон), которая находится по другую сторону огня на более низкой орбите.

К Противоземле вернулись, когда начали разрабатывать теорию дифференциальных уравнений[2]. Несложный вопрос: есть три материальных точки, связанных законами Ньютона; существуют ли какие-то конфигурации, ведущие себя более-менее просто? Как оказалось (≈1900), задача не решается в квадратурах[3] и с XVIII века до наших дней было известно пять точных решений (в 2013-м нашли ещё тринадцать). Нас интересует одно из них — две планеты одинаковой массы находятся на одной прямой, по разные стороны Солнца. Его-то и обсосали фантасты: третье тело с Земли и не увидишь, Солнце закрывает.

Впрочем, такая конфигурация неустойчива: если тела находятся не точно на одной прямой, тяготение будет лишь усугублять эту неточность. К тому же Противоземлю невозможно скрыть за Солнцем: центр Солнечной системы — не Солнце, а общий центр масс, лежащий (благодаря Юпитеру) где-то у поверхности Солнца. Поэтому Солнце слегка «виляет» туда-сюда, и крупную, как Земля, планету астрономы всё равно увидят. В 2007 году STEREO (пара космических телескопов, крутящихся вокруг Солнца и направленных на него, «убегающий» и «отстающий») сообщила: в точке Лагранжа L3 (точке неустойчивого равновесия Земли, Солнца и маленького тела) астероидов нет.

Поместить ещё одно тело на орбиту Земли в принципе можно, только не в эту точку. А в точки Лагранжа L4 и L5 — они расположены на 60 градусов по и против часовой от Земли и устойчивы. Там действительно могут находиться астероиды, а на орбите планеты-гиганта Юпитера в соответствующих точках их множество, т. н. «троянцы». Но тело размером с Землю туда не взгромоздить: максимальная масса, которую данные точки вместят (если речь о Земле), меньше Луны и примерно равна Церере. Либо оно должно быть значительно больше Земли, тогда Земля будет для него троянцем, а не наоборот. Нарушение пропорций ведёт к сходу одного из тел с орбиты; так, учёные предполагают, что миллиарды лет назад, на заре Солнечной системы, у Земли был троянец по имени Тейя, размером с Марс. Она сошла с орбиты, потому что была слишком велика, и столкнулась с Землёй; выброс вещества на орбиту был настолько силён, что из него сформировалась Луна.

[править] Где встречается

[править] Примечания

  1. Сутки / (1 + сутки/год), т. н. «звёздные сутки».
  2. Кто не в курсе: уравнения, описывающие что-то в непрерывном пространстве или непрерывном времени. Скорость — это производная, ускорение — вторая производная, вот и получаются уравнения с производной.
  3. Первый курс вуза: не каждый интеграл (или, по-другому, квадратура) берётся в элементарных функциях. Так что «решается в квадратурах» — это представимо в виде ∫f(tC)dt; t — время, C — константа интегрирования. Подставляя разные C, получаем разные решения. Кстати, наиболее важным из таких «неберущихся» интегралов придумали названия вроде «интегрального синуса» и «интеграла ошибок».
Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты