В "Экспериментаниуме" прошла лекция о космической погоде

В "Экспериментаниуме" рассказали о погоде за пределами Земли

В музее занимательных наук "Экспериментаниуме" в рамках проекта "Ученые - детям" прошла лекция о космической погоде. На ней кандидат физико-математических наук Павел Аболмасов рассказал о том, какие условия и сложности поджидают человека, если он когда-нибудь решится колонизировать другие планеты. Лекцию об алмазных дождях на Нептуне и молниях на Марсе можно было увидеть в прямой трансляции сетевого издания M24.ru. Приводим полную текстовую версию выступления.

- Знаете, что такое планеты земной группы и что такое планеты-гиганты? Слышали когда-нибудь? Вот есть большие газовые гиганты, которые далеко от солнца, в пять раз дальше чем Земля и еще дальше. А есть маленькие планеты земной группы, которые типа Земли, они ближе к солнцу. Какие планеты земной группы знаете?

- Венера, Марс…

- Уран

- Нет, Уран – это газовый гигант. Самая близкая к Солнцу какая планета?

- Меркурий

- Меркурий, правильно! Теперь, раз уж мы выяснили более-менее, что вы знаете, давайте я вам тоже что-нибудь расскажу. В первую очередь, я хочу вас немного огорчить, что я сам не планетолог. Те вещи, которыми я занимаюсь – это не планетология, а астрофизика. Звезды, всевозможные космические взрывы - это такие явления, что стоило бы человеку к ним приблизиться на небольшое расстояние, они бы человека испепелили, расплющили и все такое.

В нашей солнечной системе не все так страшно. Но все равно лейтмотивом моей лекции будет то, что наша Солнечная система тоже не слишком гостеприимна, и, к сожалению, кроме как на Земле мы пока нигде жить не сможем. Я думаю, что вы об этом догадываетесь. В этом смысле я бы сравнил человека вот с таким созданием. Может, кто-нибудь из вас когда-нибудь слышал, есть такая ледяная рыба, кстати, довольно вкусная, которая обитает в северных и южных морях, в полярных и умеренных широтах – везде, где есть айсберги. Вот плывет айсберг по морю и тает потихоньку, оставляя за собой след холодной талой воды с температурой -1, +1 градус, всегда около ноля. И в этой воде водится такая рыба полупрозрачная. Если вода чуть-чуть погорячее, то ей уже плохо, чуть-чуть холоднее – она замерзает, становится сонной, и ее легко выловить.

Вот так же человек. Как эта рыба существует всегда около айсбергов, которые постоянно тают, так же и человек существует на поверхности Земли в тончайшем слое, его толщина где-то в тысячу раз тоньше, чем радиус самой Земли. Буквально плюс-минус 1-2 километра от уровня моря и чуть холоднее или горячее – и ему уже плохо. А ведь на Земле тоже бывает -90 градусов, например. Представляете себе такую температуру? Как мы впоследствии увидим, при такой температуре даже некоторые газы оседают из воздуха и превращаются в твердые вещества. Такое бывает в Антарктиде, слава Богу, не слишком долго. Насколько мне известно, действующий рекорд был установлен в 2004 году, когда в нашем полушарии было лето, а в Антарктиде в это время была полярная ночь и зима.

Что же мы вообще понимаем с вами под погодой? Там, где обычный человек говорит о погоде, там физики говорят о чем? О физических условиях. Есть два основных физических условия. Когда вы хотите узнать, какая погода на улице, вы тоже ориентируетесь на два параметра – температура и давление. Может быть, вас еще заинтересует, есть ветер на улице или нет, и куда он направлен.

Что такое температура, как вы это понимаете? Любая среда, в том числе воздух, состоит из мельчайших частиц – молекул, они движутся. Температура – некая мера движения этих молекул. Если температура опускается совсем низко, до -273 градусов по Цельсию (жутко мало, такого даже в Антарктиде не бывает), молекулы вообще останавливаются, никуда не движутся. И тогда газообразное состояние воздуха невозможно, все превращается в лед, в камень – как хотите это называйте. Молекулы останавливаются в своем движении.

А чем выше температура, тем они быстрее движутся. Поэтому если вы услышите когда-нибудь про абсолютную температуру или про температуру в градусах Кельвина… Градус Кельвина такой же, как и градус Цельсия, но надо прибавлять 273 градуса, и тогда у вас 0 градусов будет точно соответствовать той температуре, при которой исчезает движение молекул.

С давлением посложнее. Как вы понимаете давление? Оно может быть большим, может быть маленьким. Когда погода портится, у кого есть барометр, наверное, видели, что давление колеблется у 700 с чем-то миллиметров ртутного столба. Мы даже особенно не задумываемся, что это за миллиметры, какой такой столб из ртути… Понятие давления немного более сложное, я не буду вдаваться в эту тему. Главное, что мы должны понять: если температура постоянна, то чем больше давление, тем больше у нас плотность вещества, тем больше воздух сгущен. Соответственно в 1 литре воздуха больше молекул, больше кислорода, например. Поэтому дышать становится легче, если давление повышается. При условии, что у нас не меняется состав атмосферы.

Давление связано с плотность частиц, поэтому чем выше мы поднимаемся в горы, тем давление ниже. Какая самая большая высота? 8 800 метров. На такой высоте каждый метр на счету, потому что каждый метр сложно пройти. Почему сложно пройти на такой высоте каждый метр? Разреженный воздух. И важно не то, что давление маленькое. Даже к самому маленькому давлению человек может привыкнуть. Я здесь подчеркнул слово акклиматизация. Человек может дышать воздухом даже при очень маленьком давлении, где-то 150 миллиметров ртутного столба. Человек может к этому привыкнуть. Но он не может привыкнуть к малому количеству кислорода. Чем разреженнее газ, тем меньше в нас с каждым вдохом попадает живительного кислорода, и нам становится нечем дышать, нечем жить. Люди просто задыхаются на таких высотах. Что уж говорить о других планетах. Там, где летают самолеты, там давление порядка сотни, то есть примерно 1/5 того давления, к которому мы привыкли.

От температуры и давления зависит то, в каком виде мы находим те или иные вещества. Те из вас, кто в старших классах, слышали, наверное, что есть агрегатное состояние вещества. Одно и то же вещество может быть при разных условиях или газом, или паром, или жидкостью, или твердым телом. В качестве примера всегда приводят воду, которую мы можем наблюдать во всех трех агрегатных состояниях, иногда даже одновременно: как водяной пар, как жидкую воду и как твердое вещество. Это может быть снег или лед с кучей различных модификаций.

Когда жидкость превращается в газ? Это испарение или кипение. Чем отличается испарение от кипения? Испарение происходит всегда, хотя бы немножко. Кипение происходит только при определенной температуре. И это в некотором смысле взрывной процесс, когда вся масса жидкости вдруг обращается в пар. Поэтому там пузыри и возникают, потому что пар может возникнуть в любой части нагреваемой жидкости.

Как твердое тело обращается в жидкость, мы тоже хорошо знаем. Это плавление, таяние – то, что у нас происходит по весне. А слышали ли вы когда-нибудь, чтобы твердое тело превращалось в газ? Слышали, возможно. Даже обычный лед может превратиться в газ. Такое бывает, но очень слабо себя проявляет. Это называется сублимация. Если для воды этот эффект ничтожный, то есть вещества, которые могут находиться только в этих двух агрегатных состояниях – в твердом или газообразном.

Итак, про воду можно сказать вот что еще. У нее есть температура плавления – это ноль градусов при нормальном давлении, и температура кипения – сто градусов. Если мы начнем менять давление, то температура плавления будет меняться не сильно. А вот температура кипения очень здорово зависит от давления. Если вы, например, поднимитесь высоко в горы, то кипяток, который вы сделаете на большой высоте, будет намного холоднее, чем здесь – может быть, 80 градусов или 90. Чай уже будет не тот, гречка будет недоваренная.

Чем сильнее вы понижаете давление, тем ниже температура кипения. И в какой-то момент, где-то в воздухе, который примерно в сто раз разреженнее, чем земной, эти две точки сольются. И у вас будет существовать только лед (твердое вещество) и только газ (водяной пар).

Представьте себе, что вы находитесь в космосе, где воздух очень разреженный, и у вас пролилась капелька воды. Что станет с этой капелькой? Она ни минуты не сможет там существовать, даже секунды. Она мгновенно взорвется, превратится в пар и осколки льда. И то, и другое может существовать в космосе, а вот жидкая вода – нет.

Есть другие вещества. Знаете, что такое сухой лед? С помощью него охлаждают мороженое. А знаете, что это за вещество? Здесь написано, на самом деле, что это углекислый газ. Это тот же углекислый газ, который мы выдыхаем. Мы вдыхаем кислород, а выдыхаем углекислый газ. Это наш выхлоп. Если его охладить всего лишь до -60 градусов Цельсия, такое в Антарктиде бывает, он превращается в твердое тело, в сухой лед. И вот как раз углекислый газ не может существовать при атмосферном давлении в жидком состоянии. Он либо сухой лед, либо газ без вкуса, цвета и запаха.

Так. Немножечко про Землю. Сейчас я вам покажу небольшую анимацию.

Вот здесь показано, как выглядит Земля с Северного полюса в различные месяцы года. То есть примерно за 1-2 секунды проходит целый год. Видно, как нарастает ледяной покров, потому что вода замерзает и выпадает снег, а потом он опять исчезает по весне. Или вот другая анимация того же плана. Это все снимки из космоса. Примерно так выглядит Земля с Северного полюса, так выглядит Земля с Южного полюса, а так выглядит Земля, если вы на нее посмотрите сбоку, так выглядят умеренные широты. Обратите внимание на Антарктиду. Она абсолютно не меняется, там всегда лежит толстенный ледяной щит толщиной в 2 км. Гренландия – то же самое, практически всегда там лежит один и тот же лед. А вот здесь, в Гималаях, здесь ледники, некоторые из них выживают в течение всего года, а другие тают, отступая с весной.

А есть ли такие вещи, как смена времен года, на других планетах? Кто знает? Сейчас я вам покажу.

Вот так выглядит Земля, а вот сейчас ближайшая к нам планета – Марс. Сейчас Марс очень хорошо наблюдать, он у нас находится в противостоянии. Если хорошо присмотреться, взять неплохой телескоп, то можно увидеть у него и полярные шапки как у Земли, и какие-то детали рельефа отдельные, и даже облачка. Впрочем, если вы отправитесь в космос, то вам еще больше повезет, и вы сможете сделать такую фотографию, на которой видно, что Марс – это одна огромная пустыня. Причем, очень холодная пустыня. Немного есть ледников на севере, немного – на юге, здесь их не видно. Белое – это облачка. Как вы думаете, из чего состоят облака на Марсе? Да, в основном из углекислого газа. Впрочем, вода тоже иногда присутствует, но углекислый газ, в каком виде? В виде мелких кристалликов, которые конденсируются в атмосфере, переходя сразу из газообразной фазы в твердую. С водой на Марсе точно так же.

Скажу сразу, Марс из всех других планет больше всего похож на Землю. О Марсе мы сейчас знаем очень много, у нас огромное количество всевозможных снимков его поверхности, все время туда летают американские роботы, все время орбитальные станции строят карты его поверхности – мы получаем огромное количество информации. Марс действительно похож на Землю во многом. И вот вопрос, какие места на Земле больше всего похожи на Марс? По климату, по температуре, может быть, по наличию льда…

- Полярные широты.

- Что-то есть от полярных широт, что-то есть от пустыни, потому что Марс покрыт не только скалами, но и песком. Я бы выделил два места, к сожалению, они здесь не видны, так что поверьте мне на слово. Во-первых, есть так называемые сухие долины в Антарктиде, не вся Антарктида покрыта льдом. Там есть места, где льда почти нет, но всегда дуют холодные ветры и температура отрицательная. Это одни из самых холодных мест на Земле, несмотря на то, что рядом огромные запасы воды в ледниках. И второе – пустыня Гоби. Пустыня, где может опускаться температура сильно ниже нуля, где может выпадать снег. Главное отличие от Марса – это наличие там двугорбых верблюдов.

Если мы посмотрим на Марс с более близкого расстояния, если вы приглядитесь, увидите тоненькую рябь. Это местные дюны и барханы, тонкая структура марсианского песка. Несмотря на то, что давление там в сто раз меньше, чем на поверхности Земли, на очень разреженную атмосферу, там все время дуют сильные ветры, сильнее, чем где-либо на поверхности Земли. Эти ветры постоянно гонят песок по поверхности Марса и формируют всевозможные дюны, причем из разных сортов песка, как вы можете видеть. Ну, и беленькое – это постоянные выпадения льда, главным образом, именно сухого льда. Черное – это особо тонкий песок, который выбрасывается с поверхности Марса, сейчас вы увидите, откуда еще он берется.

Вот, например, такие вещи можно наблюдать на поверхности Марса, если смотреть на него вблизи. Вот это – дюны или барханы из черного песка, которые ветер гонит по каменистой или смёрзшейся красноватой поверхности. Сильный ветер образует такие удивительные стреловидные структуры, и даже эти структуры ходят клином как журавли.

Как вы думаете, куда они движутся – наверх или вниз?

- Вверх.

- Вниз.

- Почему вверх, почему вниз? Какие у кого аргументы?

- Стрелочка вверх.

- Стрелочка вверх, но движутся они вниз по той же причине, по которой движутся барханы на земле. Особо мелкий песок огибает это препятствие и вырывается вперед, а самые тяжелые песчинки остаются где-то в середине, они отстают. В итоге все это хозяйство постепенно движется вниз. Но иногда на Марсе поднимается очень сильный ветер, тогда получается вот что. Огромное количество песка, не только черного, но и красного, поднимается в воздух, в эту разреженную атмосферу, и поверхность Марса скрывается от наших глаз. Все что вы видите, это однородный оранжевый диск. Это называется пылевые бури.

На Земле тоже есть пылевые бури. Вот, например, я попробовал сравнить два явления. Сверху – кусочек пылевой бури на марсе с вихреобразной структурой, а снизу – пылевая буря на Земле. Здесь где-то Пиренейский полуостров и Сахара. Тоже огромные массы песка выдуваются из пустыни, накрывают Канарские острова и летят в сторону Америки. Скорее всего, они и осядут где-то в районе Атлантики, дальше не пойдут, всю Землю, естественно не закроют.

Еще, если поднимается сильный ветер, там случаются смерчи. Это реальный кадр – заснят смерч на марсианской поверхности. Пустынные смерчи на Земле небольшие, их презрительно называют пылевыми чертиками. А вот на Марсе эти чертик могут вырастать примерно до пяти километров в высоту. Мало того, что они растут, в них еще возникают заряды статического электричества, начинают бить молнии, как при извержении вулканов, как у нас при грозах.

Наверное, самое интересное на Марсе – это его полярные шапки, которые долгое время видели исключительно как белые пятна. Сейчас космические аппараты их разгадали, они состоят по большей части из сухого льда. Причем часть, состоящая из сухого льда, существенно вырастает во время местной зимы, а потом испаряется. То есть они тоже дышат так же, как и земные полярные шапки. Но они прорезаны многочисленными щелями, эти щели умеют двигаться под действием ветра. Огромная трещина шириной в несколько километров, может быть, больше, движется, когда дует ветер, как вы думаете, куда? Она движется навстречу ветру. Это нечто похожее на те трещины, которые наблюдаются в земных ледниках, но пошире.

Давайте с вами разберемся. Вот один край этой трещины, вот другой край этой трещины, сверху дует ветер, и с обеих сторон, особенно если падает солнце, сухой лед немножко испаряется. Например, ветер дует справа налево. Там, где сухой лёд испаряется, образуется облачко углекислого газа, а его переносит на эту сторону. А здесь оно охлаждается и примерзает. В итоге получается, что трещина с подветренной стороны исчезает, испаряется, а с наветренной стороны намерзает. В итоге она начинает двигаться навстречу ветру. И эта удивительная спиральная структура порождена местными течениями, местными ветрами в разреженной атмосфере Марса.

Так. Я обещал вам сезонные изменения. Вот на что похожа весна на Марсе. Как вы думаете, что это такое? Вот это, понятно, кусок льда. Ширина здесь, наверное, десятки километров. Здесь смерзшийся песок, на котором видны прожилки, заполненные сухим льдом. Кое-где сухой лед засыпан песочком. Здесь этого, пожалуй, не видно. Но везде есть тонкий слой этого песка. Как вы думаете, что дает вот эти черные пятна? Вряд ли это марсианская растительность. Не обнаружили там никаких растений, никаких животных, марсиане от нас тщательно скрываются.

Вот, скорее всего, в чем дело. Если у вас в течение марсианской зимы появляется лед на марсианской поверхности, его сверху засыпает песком, то что происходит, когда этот лед согревается солнечными лучами, когда песок согревается солнечными лучами? Сухой лед резко нагревается, и он вскипает. А представляете себе, что такое кипение в твердом теле? Если бы вы взяли кусок льда и так резко его нагрели, чтобы он сразу обратился в пар? Это будет взрыв. А насчет почернения здесь еще не все ясно. Возможно, это какие-то реакции, происходящие в песочке, который покрывает лед сверху. Сейчас очень часто наблюдают, особенно часто весной, вот такие свежие звездообразные структуры, которые, скорее всего, представляют собой такие вот гейзеры. Гейзеры или следы взрывов, которые появляются именно по весне, когда марсианская поверхность оттаивает.

Ну что ж. Холодно на Марсе. Жить можно на Марсе? Не вариант. Поищем, где потеплее.

Венера. Венера к нам даже в среднем поближе, чем Марс. Марс от Солнца примерно в полтора раза дальше, чем Земля, а Венера – примерно в полтора раза ближе.

Венера чуть-чуть меньше чем Земля, но вот атмосфера у нее в сто раз более плотная и во много раз более горячая – аж 500 градусов Цельсия! Нигде на поверхности любой другой планеты вокруг Солнца вы не найдете температуру больше, даже Меркурий холоднее.

Это мощнейшая атмосфера, под которую очень сложно заглянуть. Эта атмосфера насыщена всевозможными газами, парами, состоит на большую часть из углекислого газа, содержит серную кислоту, всевозможные сульфаты, сульфиты, страшные какие-то соединения, которые убивали один за другим советские спутники – Венера, Венера-4, Венера-9. Все спутники, собственно, они убили рано или поздно, хотя некоторые выполнили свою задачу.

Вот эта атмосфера еще делает такую вещь. Во-первых, она рассеивает существенную часть солнечного излучения, чуть ли не 90%. Венера очень светлая планета, она отражает большую часть излучения солнца. Но то, что она поглощает, она уже не выпустит. Она собирает в себе всю тепловую энергию, приходящую от солнца, и запасает, практически ничего не отдавая. Это называется парниковый эффект. С Землей такое тоже есть, но на Земле все это намного мягче, поэтому у нас климат не такой жаркий.

Да, на Венере нигде нет солнца. По крайней мере, в оптическом диапазоне. Поверхность Венеры видели, грубо говоря, полтора раза. Я вам еще покажу снимки поверхности Венеры.

Если бы человеку довелось там оказаться, как вы думаете, что бы с ним стало? Вот это давление 100 атмосфер, это как на дне хорошего бассейна, это как под водой на глубине нескольких метров.

- Тогда он просто бы изжарился…

- Вот изжарился – это интересно. Единственное, что нужно учитывать – это то, что на Венере, как и на Марсе, практически нет кислорода. Дышать там нечем, и костер там тоже не разожжешь, то есть и человек гореть не будет. А будет, скорее всего, нечто в таком вот духе. Знаете, как делают древесный уголь? Вот что-то такое будет. Этот процесс называется низкотемпературный пиролиз.

Как я уже сказал, поверхность Венеры все-таки сняли несколько раз. Пожалуй, самый лучший снимок был сделан в 1982 году, этот снимок мой ровесник. После этого постепенно программу «Венера» сворачивали, хотя были еще интересные снимки.

Здесь, к сожалению, завален горизонт, и цветам я бы тоже не стал доверять. Они желтоватые, а на Венере освещение примерно, как и на Марсе, рыжеватое. Этот снимок сделан «Венерой-13», чтобы его сделать предпринимали жуткие ухищрения. Фактически камеру запечатывали в термос, его в другой термос, делали несколько специальных оболочек и длинную цилиндрическую трубу, заполненную вакуумом, которая изолировала камеру от поверхности Венеры. И все равно она прожила буквально час, после этого расплавилась, расплющилась и окислилась тамошней серной кислотой.

Снимков поверхности Венеры считанные единицы, но ее можно наблюдать с помощью радиолучей, с помощью радаров. Летаете по орбите вокруг Венеры, посылаете радиолучи, ловите отраженные лучи. От поверхности Венеры они отражаются, поэтому мы хорошо знаем, какую форму имеет поверхность Венеры: где горы, где долины, где извергаются вулканы. Вот здесь показана высочайшая вершина Венеры – гора Максвелла. И мы знаем еще кое-что, потому что радиолокация позволяет не только узнать форму поверхности, не только принять отраженный сигнал и определить, откуда он отразился, но и кое-что сказать о той поверхности, от которой он отразился. И эта поверхность в некоторых местах, на самых вершинах горных пиков, оказалась чуть более блестящей, чем обычная каменная поверхность, базальтовая поверхность Венеры, к которой мы привыкли. По всей видимости, на вершинах венерианских гор тоже выпадает снег или образуется лед. Но это, естественно, не водяной лед и не сухой лед, потому что при такой температуре углекислый газ может существовать только в виде газа. Это всевозможные минералы, к которым мы привыкли относиться как к блестящим камешкам. Это, например, галенит, висмутин и другие вещи, которые вы сможете увидеть, если сходите в какой-нибудь минералогический музей.

На Меркурии, несмотря на то, что он в два раза ближе находится к Солнцу, чем Венера, температура не достигает этих жутких 500 градусов, но тоже хорошего мало. Уйдете в тенек – там температура -200, выйдете на солнышко – температура 400. Опять же, гореть у вас не получится, потому что никакой атмосферы, даже такой, как на Венере, у Меркурия нет. Ну, или практически нет. Это удивительная вещь. Когда нет атмосферы, вы можете сохранять свою температуру, если хорошенько об этом позаботитесь. У вас нет того, что отнимает у вас тепло, нет контакта с атмосферой. По этой причине на поверхности Меркурия, вот здесь на Северном полюсе, в тенечке, если хорошо присмотреться (космический аппарат Messenger присмотрелся), можно найти водяной лед. Залежи водяного льда на расстоянии от Солнца вдвое меньшем, чем радиус орбиты Венеры, где никакого льда и в помине быть не может, под самым носом у Солнца.

Планеты-гиганты.

- Что можно сказать о погоде, об атмосфере там, где кроме атмосферы практически ничего нет? Высадиться на поверхность Юпитера или Сатурна, скорее всего, у вас не получится, вы будете просто погружаться в этой атмосфере, вас будет сносить жуткими ветрами со скоростями больше чем у сильнейших земных ураганов. Все, что вас будет окружать, это газы, все более и более плотные, даже все более и более горячие. Поэтому я особенно о погоде не буду говорить, потому что не высадиться там. Никак не сравнить с Землей то, что вы можете встретить на поверхностях планет-гигантов. Хотя там, безусловно, происходит куча интересных процессов.

Во-первых, все эти процессы связаны с атмосферой, с движением атмосферы, это гигантские вихри, например, большое красное пятно. Представляете себе размеры этого пятна? Земля здесь вот таким шариком бы была. Это гигантский ураган, который существует уже больше ста лет, который наблюдают астрономы всего мира, смотрят и ждут, что с ним станет. Вот сейчас у него приятель появился – белый овал, насколько он уходит вглубь тоже непонятно. А вот это что такое, кто-нибудь знает? Справа. Я обещал вам показывать полюса разных планет. Вот это – Северный полюс Сатурна. На Северном полюсе Сатурна все время существует свой собственный вихрь. Причем, если вы присмотритесь, здесь угловатая структура. Этот вихрь имеет в точности шестиугольную форму. Это загадка, неожиданная вещь. Смотрели на Сатурн, увидели, что на Северном полюсе у него какой-то странный шестиугольник. Можете подумать о том, из-за чего он взялся.

Можно было бы еще много рассказывать про планеты-гиганты. Это отдельная большая интересная тема. Например, сейчас предполагают, что в атмосфере Нептуна есть свободный углерод, который переходит из газообразного состояния в твердое. А твердый углерод при достаточно высоком давлении это что? Знаете?

- Алмаз.

- Алмаз! Совершенно верно. То есть маленькие бриллиантики образуются в атмосфере Нептуна и постепенно падают вниз, там идет постоянно алмазный дождь. Не знаю, хорошо это или плохо. Если бы у нас шел алмазный дождь, он, наверное, порвал бы все зонты, попортил бы крыши, и вряд ли кто-то бы задумывался о том, каким богатым он стал после этого дождика.
Я переключусь с планет-гигантов на те тела, где условия в чем-то напоминают Землю. Хотя тем, что там есть твердая поверхность. Это спутники планет-гигантов, про которые вам рассказывали, наверное, меньше, чем про сами планеты-гиганты.

В первую очередь, это спутник Сатурна – Титан. Уникальное небесное тело, похожее на планету земного типа и в чем-то сильно похожее на саму Землю. Хотя бы в том, что там давление примерно как на поверхности Земли. Температура, правда, маленькая. Есть на поверхности Титана почти все, что и на поверхности Земли. Там есть озера, реки, идут дожди, есть даже галька.

Обратите внимание, несмотря на то, что это очень похоже на Марс (справа), это реальный снимок, сделанный на поверхности Титана аппаратом "Гюйгенс", высадившимся на поверхность Титана. От Марса здесь есть одно разительное отличие. Посмотрите внимательно на эти камни. И посмотрите любой другой снимок "Оппортьюнити", старого "Викинга", любого аппарата, высаживавшегося на поверхность Марса. Марсианские камни угловатые, они ломаются и трещат по швам. Там может быть или песок, или острые камешки, или скалы. А здесь галька. Чтобы сделать камень с округлыми краями, нужна жидкость или хотя бы плотная атмосфера. Скорее всего, эта галька образовалась непостижимыми нам реками, состоящими из чего-то типа жидкого природного газа. Метан – это основная составляющая того газа, что у вас в конфорках. А если кто ходил в горы с газовыми смесями, то знает, например, пропан-бутановый баллоны. Вот эти смеси больше похожи на то, что течет на поверхности Титана.

Конечно, там холодно и атмосфера там достаточно плотная. Я не знаю, есть ли какой-то глубокий смысл в том, что на большинстве планет с атмосферой, которые мы знаем, освещение какое-то желто-оранжевое – и на Венере, и на Марсе с его розоватым небом во время пылевых бурь, и на Титане с его желтым небом и облаками из углеводородов.

Ио. Ио – очень необычный спутник. Возможно, нет ни одного такого другого небесного тела с такой странной поверхностью, с таким странным составом и с таким странным цветом. Из чего она состоит, кто знает? Почему она желтая?

- Сера?

- Сера. Это сера, оксиды серы, всевозможные другие соединения серы. Почему там сера? Можно сказать в двух словах, что причина в том, что на Ио действуют все время вулканы, хотя это всего не объяснит. Действуют и выбрасывают огромное количество вулканического шлака. Вот эти точечки всевозможные, каждая из них – это жерло вулкана, которое выбрасывает на огромную высоту в сотни километров ту самую серу, которая оседает на поверхность Венеры (на поверхность Ио – прим. ред.) и образует желто-красный сплошной панцирь на его поверхности. Ио все время выворачивает наизнанку. Более того, существенная часть выбросов уходит потом в межпланетное пространство и вертится вокруг Юпитера.

Помимо Ио, у Юпитера есть еще три крупных спутника, но все они совершенно другие. Возможно, потому что все ни расположены на большем расстоянии и не так сильно чувствуют гравитацию Юпитера. В отличие от многих других тел солнечной системы, они могут себе позволить толстый слой воды. Но так как там холодно, там минус 100-200 градусов по Цельсию, эта вода твердая. Очень может быть, что под ледяной коркой, по крайней мере, у Европы, существует жидкий океан. Наверное, многие из вас слышали, что первое место в Солнечной системе, где после Земли можно искать жизнь – это Европа, спутник Юпитера. Там, где есть вода, может существовать жизнь, похожая на нашу. Может быть, мы там что-то в таком духе обнаружим. Пока сложно загадывать.

Поверхность этого льда тоже испещрена трещинами, грязными трещинами, в них выдавливается некоторое количество льда, выдавливается вода. Эта вода сразу затвердевает. Строго говоря, непонятно, трещины это или нет, но, скорее всего, так и есть.

Помимо ледяных лун Юпитера есть и другие тела солнечной системы, которые выбрасывают лед. Здесь тоже проявляется общий принцип: одни и те же вещества при разных температурах и давлениях могут быть твердыми, жидкими, газообразными. Если вы понизите температуру на 200 градусов, то вода у вас будет вести себя как горная порода. Жидкая вода, которую выдавливается из трещин планеты – это та же лава. И эту лаву извергают так называемые криовулканы.

На самом деле, на огромном количестве тел солнечной системы существуют такие вулканы. Это достижение последних лет – то, что мы понимаем, что вулканы, извергают расплавленную воду, которая сразу затвердевает, превращается в пар и ледяные осколки, может быть, в снег. Сложно сказать. Хотя для снега, скорее всего, нужна атмосфера типа земной. Такие вулканы существуют на многих телах. Не только на Тритоне – спутнике Нептуна, но и на многих астероидах.

Вот это картина художника, но он хотел изобразить Цереру. На Церере, например, существуют криовулканы.

Ну и, конечно, если у вас вода может быть твердой, то может быть твердым и метан, и обычные вещества, входящие в состав воздуха, азот и кислород. И такие объекты, с таким "вулканизмом", вам хорошо известны. Это кометы.
Когда на кометное ядро падают солнечные лучи, когда она приближается к Солнцу, ее начинает нагревать Солнце, на ней происходит примерно то же, что и на Марсе по весне. Углекислый газ, вода, азот, ядовитый газ циан, всевозможные другие газы (их там огромное количество) вырываются с поверхности ядра кометы и превращаются в кучу вулканчиков. Выбросы этих вулканчиков окружают ядро кометы огромной рыхлой комой, и мы ее начинаем видеть. До этого это была всего лишь глыба размером в несколько километров, которую бы вы не заметили.

В солнечной системе мы пробежались по основным планетам, мы даже немного заглянули на астероиды, посмотрели на спутники различных планет и увидели, что жить там особо не хочется. А что творится в других солнечных системах, у других звезд? Есть ли там планеты, пригодные для жизни? Пока мы этого не знаем, но за последние 20 лет мы нашли больше тысячи планет в других звездных системах. Некоторые из них – у ярких известных звезд.
Что вам это напоминает?

- Глаз.

- Глаз Саурона. Это не глаз Саурона, это звезда Фомальгаут. Это достаточно яркая звезда, которую вы можете увидеть на южном небе, альфа Южной Рыбы. Саму звезду отсюда вырезали, чтобы она не засвечивала телескоп, чтобы глаз телескопа "Хаббла" не ослеп. А вот это – то, что её окружает. Это огромный газопылевой диск, состоящий из множества мелких тел типа комет, пылинок, много другого. В этом диске ползает, по крайней мере, одна планета. А скорее всего – целая планетная система.

Других примеров масса. Очень много планет открыли по той простой причине, что они могут проходить впереди диска своей собственной звезды. Так были открыты планеты, совсем непохожие на то, что мы наблюдаем в своей Солнечной системе. Есть планеты земной группы, которые вращаются на тесных орбитах, на расстоянии 100-200 миллионов километров от Солнца. А есть планеты-гиганты, которые вращаются на далеких орбитах: Юпитер, Сатурн и так далее. А вот есть системы, в которых планеты-гиганты вращаются на тесных орбитах, совсем недалеко от собственной звезды, и рыхлая большая планета, проходя совсем рядом со своей звездой, она как комета постоянно прогревается. Прогреваясь, она расширяется и разбрасывает свое вещество, и за ней тянется огромный дымный, пылевой, газовый шлейф. И по этим шлейфам такие планетообразные, кометообразные тела могут обнаруживать. Так устроены очень многие планетные системы, но есть и планеты, похожие на Землю. К сожалению, хороших картинок пока в этой области астрономии нет, потому что у нас нет достаточно больших телескопов. Мы только можем понять, что где-то есть планета. Пока нам сложно судить, можно там жить или нет, может там формироваться жизнь или нет, дуют там ветры или нет, и сколько там сегодня градусов.

Осталось сказать совсем немного. На поверхностях планет, конечно, плохо, но открытый космос – всегда для человека испытание. Давление там практически нулевое, а температура там… Это сложный вопрос, что такое температура в открытом космосе, где частицы встречаются редко. Я вам говорил, что температура – это то, как движутся частицы. Есть те, которые движутся медленно, есть те, кто движется побыстрее. Если вы окажетесь в открытом космосе на солнышке, то вы поджаритесь, если уйдете в тень – можете замерзнуть. Поэтому костюмы для космонавтов делают белыми с хорошей изоляцией, системой акклиматизации, чтобы, не дай Бог, человек не перегрелся, не переохладился, потому что опасность такая есть.

Несмотря на то, что в космосе, казалось бы, холодно, там есть еще и горячий газ, который выбрасывает из себя Солнце. Особенно это существенно, когда на Солнце случаются вспышки. Облака горячего газа несутся к Земле, и этот газ имеет температуру уже не 500 градусов, как на поверхности Венеры, а миллионы градусов Кельвина. Это сложно представить, это нечто непохожее на то, к чему мы привыкли на Земле. Естественно, человек при такой ситуации не просто бы превратился в уголь, а просто бы испарился. И не просто человек, а все приборы – всё, что угодно. Нас спасает то, что этот газ еще более разреженный, чем межпланетный газ.

Итак, я заканчиваю, но хочу, чтобы у вас осталось один вопрос для размышления. Вот видите, на Венере воды практически нет, на Марсе воды нет. Здесь показано, как выглядел бы Марс, если бы на нем было столько же воды, как и на Земле. А на Земле вода занимает ¾ поверхности. Повсюду плещутся океаны, повсюду бродят тучи и ледовые щиты здоровые, особенно со стороны Антарктиды. Вопрос: почему? Почему на нашей планете много воды?

Спасибо за внимание!