перигей.
А потом спутники стали появляться один за другим. Сроки их жизни различны. Ясно, что для спутников с круговой или с почти круговой орбитой срок жизни зависит от высоты полета над Землей: чем выше спутник, тем меньше тормозится он, тем дольше его жизнь.
А для спутников с вытянутой орбитой? Было неясно, что влияет на продолжительность их жизни — апогей или перигей?
Сначала думали — только перигей: ведь в перигее атмосфера плотнее, а скорость движения наибольшая. В действительности картина старения и смерти спутника примерно такова: постепенно начинает уменьшаться апогей, перигей же почти не меняется. Орбита становится все менее вытянутой, все больше приближаясь к окружности. Наконец перигей и апогей сравниваются, и тогда по спирали спутник постепенно погружается в атмосферу, пока не сгорает совсем.
17 ночей в сутки
Известно, что у истории есть заветное колесо, которое нельзя повернуть назад. Оно весело кружится только вперед и, видимо войдя во вкус, делает это все быстрей и быстрей.
Меняются стили в искусстве. Меняются жизнь людей и их представления о ней. Растут скорости. 96 минут 9 секунд — таков период обращения первого искусственного спутника Земли, запущенного 4 октября 1957 года.
Первые несколько витков, пока не сильно влияет атмосфера, спутник движется по замкнутой круговой или эллиптической орбите.
Отметим положение спутника относительно неподвижных звезд. Заметим, через сколько времени он вернется в ту же точку, сделав полный оборот вокруг Земли. Это время и есть период обращения. Иногда его называют сидерическим (звездным) периодом обращения. Человек, находящийся на одном из полюсов, если только он будет поворачиваться сам со скоростью суточного вращения Земли в сторону, обратную вращению, легко измерит этот период. Ведь относительно этого наблюдателя звезды неподвижны.
А что, если наблюдатель находится на экваторе и спутник движется в плоскости экватора с запада на восток? Пока спутник сделает полный оборот относительно небосвода, наблюдатель тоже повернется вместе с Землей и опередит спутник. Через некоторое время спутник нагонит наблюдателя и опять будет у него над головой. Время, прошедшее между двумя одинаковыми положениями экваториального спутника относительно наблюдателя, называется синодическим периодом.
Вообразим, что на Земле нет атмосферы и спутник летает по круговой орбите прямо у поверхности. Сидерический период его обращения был бы равен 84 минутам 25 секундам. Это самый короткий период. Чем больше радиус круговой орбиты спутника, тем меньше сила земного тяготения, тем медленнее движется спутник, да и путь ему нужно проделать больший. На высоте 265 километров ему нужно полтора часа, чтобы обогнуть Землю. Луне требуется для этого около четырех недель.
А можно ли так подобрать радиус орбиты спутника, чтобы сидерический период его обращения был равен 24 часам? Тогда спутник будет «висеть» над одной и той же точкой экватора. Оказывается, такой спутник должен находиться на высоте 35 800 километров над экватором. Он удобен для телевизионных передач на огромные расстояния.
Если спутник движется по эллиптической орбите, то период его обращения определяется только большой полуосью эллипса.
Любопытно, как меняется период обращения при движении спутника в атмосфере. Казалось бы, раз спутник тормозит в атмосфере, то он движется все медленнее; значит, больше времени тратится ка полный оборот, то есть возрастает период обращения. На самом же деле период обращения… уменьшается! Парадокс? Но объясняется это просто. Больше всего спутник тормозится в перигее, где более значительна плотность воздуха. Но из-за этого на следующем витке уменьшается высота апогея, а значит, возрастает скорость в апогее: ведь чтобы не упасть на Землю, приблизившись к ней, спутник должен двигаться быстрее. Получается, что средняя скорость спутника возрастает, а период обращения уменьшается.
Период обращения спутника — это сутки для космонавта. У Титова за одни земные сутки прошло 17 космических. Меньше полутора часов длились эти сутки. И 17 раз космонавт мог приветствовать восходящее светило. Николаев за четверо суток прожил 64 космических, а Быковский за 5 суток — 81.
Если дойти до точек
Искусственный спутник движется вокруг Земли на небольшой высоте. Кроме притяжения Земли, на него действует и Луна, однако ее усилия мизерны. На таком большом расстоянии ей не удается заметно изменить орбиту спутника. Другое дело, если он рискнет удалиться от Земли на значительное расстояние. Уж тут Луна так сумеет исказить его траекторию, что мать родная… Земля не узнает. И тогда могут случиться совершенно неожиданные казусы.
Есть пять удивительных точек: оказавшись в одной из них, тело так и останется там. Три из таких точек лежат на линии, соединяющей Землю и Луну, а каждая из остальных образует с центрами нашей планеты и спутника равносторонний треугольник. Эти точки называются точками либрации. Первые три неустойчивы: стоит телу немного отклониться от них, и оно будет постепенно уходить все дальше и дальше. Другие две устойчивы. И если тело оказалось вблизи одной из них, то оно будет колебаться около этой точки, как будто прикреплено к ней невидимой пружиной. Такие же замечательные точки есть в системе Солнце — Юпитер.
Астрономы давно заметили, что около устойчивых точек колеблется 13 небольших тел — астероидов: пять вокруг одной и восемь вокруг другой. Много было сделано попыток найти такие же тела около либрации Земли и Луны, но лишь совсем недавно польскому ученому К. Кордылевскому удалось сфотографировать около одной из точек либрации два слабо светящихся пятна, которые состоят из огромного количества частиц, настолько мелких, что различить их отдельно нельзя. Диаметр пятен примерно равен диаметру Земли. Но масса этих облакообразных спутников невелика. По расчетам Кордылевского, на один кубический километр приходится примерно одна частица.
Откуда же появились эти частицы, почему скопились они возле устойчивых точек либрации?
Одна из гипотез происхождения облаков-спутников такова: метеоры с огромной скоростью ударяются о поверхность Луны. От такого удара поднимаются столбы пылевидных частиц, движущихся с большой скоростью. Некоторые из них могут достигнуть устойчивых точек либрации и остаться вблизи них, как снежинки в метель задерживаются в ямах и оврагах. Другие же частицы, совершив петлю вблизи точки либрации, движутся дальше. Но количество метеоров, попадающих на поверхность Луны, не всегда одинаково. В определенные дни года происходят столкновения с целым роем их — метеорным потоком. Значит, если гипотеза верна, то в эти периоды пятна должны быть лучше различимы за счет увеличения числа частиц-путешественниц, для которых точки либрации только небольшой полустанок. Таких наблюдений пока не проводили. Им еще предстоит подтвердить или опровергнуть эту гипотезу.
Можно запустить к точке либрации искусственный спутник, который будет собирать научные данные о космических лучах и солнечной радиации, а также служить промежуточной станцией и при далеких космических перелетах. Наблюдения за его движением помогут точнее вычислить массы Луны и Земли. Чтобы осуществить такой запуск, надо сначала разогнать спутник до второй космической скорости, а когда он подлетит к точке либрации, тормозными устройствами погасить скорость. Конечно, точно попасть в эту точку — да еще так, чтобы скорость была равна нулю, очень трудно. Но небольшие промахи не опасны, потому что космический корабль будет «захвачен» точкой либрации и начнет двигаться около нее. И вот уже не только около Земли, но и далеко от нее, на расстоянии около 380 000 километров, возникнет
