«Парад планет»: необґрунтовані тривоги
В. С. Кислюк
Від редактора Українського астрономічного порталу. Вміщена нижче стаття уперше побачила світ в 1981 р. Її оприлюднив Короткий астрономічний календар на 1982 рік (на с. 147—156). Хоча відтоді минуло вже багато часу, але стаття не втратила актуальності, бо її присвячено одній з «вічних» астрономічних тем — параду планет. До цієї теми час од часу повертаються друковані засоби масової інформації, а після появи Інтернету матеріали щодо неї «поселилися» там назавжди. Серед них часто трапляються поверхові, чи, навіть, недостовірні.
Заважаючи на це ми вирішили оприлюднити статтю В.С. Кислюка, відомого українського астронома, який багато років був співробітником Головної астрономічної обсерваторії НАН України. У ній доволі докладно розглянуто питання впливу планет на Сонце. Але перед тим, як прочитати статтю, радимо переглянути короткий відеоролик «Парад планет», вміщений на ютуб-каналі Science in UA.
У 1974 р. з’явилась книга американських астрономів Дж. Гріббіна і С. Плейджмена «Ефект Юпітера», в якій автори пророкують катастрофічні землетруси в 1982 р., викликані рідкісним астрономічним явищем — разміщенням планет Сонячної системи з одного боку від Сонця і до того ж на одній лінії. Це пророкування прозвучало особливо сенсаційно після того, як у тому самому 1974 р. на сторінках американського щотижневика «Ньюсуїк» було вміщено статтю цих же авторів, розраховану на широке коло читачів, за назвою «Коли планети вишикуються на одній лінії».
У чому ж суть міркувань Гріббіна і Плейджмена? Своєрідний «парад планет», коли всі планети розміщуються на одній лінії і з одного боку Сонця, на думку авторів, спричинить максимальну припливну дію на це світило, що призведе до появи надмірної кількості плям на Сонці. Внаслідок підвищення сонячної активності посилиться потік корпускулярних частинок, що досягають Землі, а це в свою чергу викличе значні збудження земної атмосфери. Порушення рівноваги в атмосфері посилить нерівномірність обертання Землі, і, як наслідок всього ланцюжка описаних дій, — викличе небачені до цього катаклізми на Землі. Автори застерігають, що в сейсмічно активних регіонах нашої планети (особливо в Каліфорнії) слід у 1982 р. чекати катастрофічних землетрусів.
Зрозуміло, жахлива картина, яку малюють Гріббін і Плейджмен, не залишила читачів байдужими. Що ж буде в дійсності? Чи є зв’язок між розташуванням планет і землетрусами? Перш ніж відповісти на ці та інші питання, розглянемо розташування планет у 1982 р.
«Параду планет» не буде!
Як відомо, орбіти планет мають невеликі нахили до площини екліптики, тобто до площини, в якій знаходиться орбіта Землі. Найбільший нахил в орбіти Плутона — 17°, орбіти Меркурія — 7°, у орбіт інших планет нахил менше 3°. Отже, можна вважати, що планети рухаються в одній площині — площині екліптики і, користуючись геліоцентричними довготами планет, унаочнити їх орбітальні рухи 1982 р. (див. рис. 1. — масштаб довільний). Венера і Меркурій за рік роблять відповідно 1,5 і 2,5 оберти. На рисунку зображено лише частини їхніх орбіт, які відповідають моменту найбільшого зближення планет.
Рис. 1. Орбітальні рухи планет у 1982 р. Для Меркурія і Венери зображено лише частини орбіт, які відповідають інтервалу найбільшого зближення планет. Кружечками відмічено положення планет в середині травня 1982 р. Геліоцентричні довготи відраховуються від напрямку на точку весняного рівнодення (^) епохи 1950.0 (радіальний масштаб довільний).
Можна зробити висновок, що 1982 р. планети аж ніяк не зможуть вишикуватися на одній лінії, хоча і зберуться в одному секторі. Найбільше зближення планет буде в другій половині травня. Щоправда, Венера в цей час уже віддалятиметься від сектора, в якому розташовані Земля, Марс та великі планети. Меркурій перетне цей сектор тричі: в лютому—березні, травні— червні та серпні—вересні.
Таким чином, «параду планет» не передбачається. Причому не лише в 1982 р., а й в жодному іншому. В цьому легко переконатися, якщо зіставити синодичні періоди для різних пар планет. Вони змінюються від 88 діб (період обертання Меркурія навколо Сонця) до 484 років для пари Нептун—Плутон. Сполучення Нептуна з Плутоном відбулося в 1892 р. Наступного сполучення цих планет слід чекати лише наприкінці XXIV ст.
Неможливість вишикування планет на одній лінії, зокрема в 1982 р., була обґрунтована низкою астрономів майже відразу після того, як Гріббін і Плейджмен висловили свою гіпотезу.
Але, як видно з рисунка, у 1982 р. дійсно матиме місце зближення планет, і варто оцінити їх припливоутворюючий вплив на Сонце.
Планетні припливи на Сонці
Припливну гравітаційну дію планет на Сонце можна розглядати за аналогією з таким самим впливом Місяця на Землю. Оскільки наша планета має досить відчутні розміри порівняно з відстанню до Місяця, сила притягання Місяця в різних точках Землі буде різною. Виникає так звана припливна сила, яка дорівнює різниці між силою притягання певної точки Землі й центра Землі. Сила, що діє на бік земної поверхні, обернений до Місяця, буде більшою за силу, впливаючу на центр Землі, а ця в свою чергу перевищуватиме силу, яка діє на протилежний бік земної поверхні. В результаті Земля і насамперед її водна оболонка деформуються. Утворюються два припливних горби: один з боку Землі, ближчого до Місяця, інший — з протилежного. Внаслідок обертання Землі ці горби постійно зміщуються зі сходу на захід, викликаючи припливи і відпливи в морях та океанах. У відкритому океані висота припливу може досягти 1 м. Проте в окремих вузьких затоках рівень води може підніматися набагато вище. Найбільший приплив спостерігається в затоці Фанді на Атлантичному узбережжі Канади (близько 18 м). У деяких місцях Охотського моря та в Ла-Манші висота припливів досягає 13 м.
Під дією припливної сили деформується і тверда оболонка Землі, але набагато менше. Вертикальні коливання поверхні Землі внаслідок припливів досягають кількох сантиметрів. Значний припливний ефект на Землю дає і Сонце, проте менший, ніж Місяць. Припливна сила Сонця в середньому в 2,2 раза менша за припливну силу Місяця.
Звертає на себе увагу твердження Гріббіна і Плейджмена про те, що планети викличуть максимальний сумарний приплив на Сонці лише тоді, коли опиняться на одній лінії і обов’язково з одного боку Сонця. Згідно з теорією припливів, такий самий ефект спостерігатиметься і в тому разі, коли планети розташуються на одній лінії з різних боків Сонця.
Припливна гравітаційна дія планет на Сонце прямо пропорційна масам збурюючих планет і обернено пропорційна кубам їх відстаней від Сонця. Якщо геліоцентричні відстані до планет виразити в астрономічних одиницях, а маси планет — в одиницях мас Землі, то прискорення припливоутворюючої сили планети щодо прискорення аналогічної сили Землі можна знайти за такою формулою:
wпл = Мпл/а3пл
Для висоти припливу на Сонці можна взяти вираз (див.: Альвен X., Аррениус Г. Эволюция Солнечной системи. — М.; Мир, 1979):
h = 15МплR4¤/8М¤а3пл
У цих формулах Мпл, М¤ — відповідно маси планети та Сонця, апл — геліоцентрична відстань планети, R¤ — радіус Сонця.
Таблиця 1
Припливний ефект планет на Сонці
| Планета | Відстань од Сонця | Маса (Земля — 1) | Припливний ефект,wпл | Висота припливу, h (мм) |
| Меркурій | 0,31* | 0,055 | 1,90 | 0,73 |
| Венера | 0,72 | 0,815 | 2,15 | 0,86 |
| Земля | 1,00 | 1,000 | 1,00 | 0,40 |
| Марс | 1,38* | 0,107 | 0,04 | 0,02 |
| Юпітер | 5,20 | 317,89 | 2,26 | 0,90 |
| Сатурн | 9,54 | 95,17 | 0,11 | 0,04 |
| Уран | 19,18 | 14,56 | 10-3 | 10-4 |
| Нептун | 30,06 | 17,24 | 10-4 | 10-4 |
| Плутон | 29,65* | 0,11 | 10-6 | 10-6 |
* Вказано перигеліині відстані цих планет.
У табл. 1 наведено основні дані для планет Сонячної системи, звідки видно, що кожна з них може викликати на Сонці приплив, висота якого менше 1 мм. Для порівняння можна сказати, що припливна дія Місяця на Землю в 2,7 млн разів більша, ніж аналогічна дія Землі на Сонце. З таблиці також випливає, що головними плипливоутворюючими планетами є Меркурій, Венера, Земля та Юпітер. Найбільший приплив викликає Юпітер, чому й згадана книга американських астрономів має назву «Ефект Юпітера». Щоправда, Венера, незважаючи на велику різницю в масах, але завдяки значно меншій відстані від Сонця, проявляє приблизно однаковий з Юпітером припливний ефект.
Таким чином, у рамках припливної теорії досить брати до уваги лише Меркурій, Венеру, Землю і Юпітер. Дія інших планет надто мала, щоб враховувати їх припливну дію на Сонце. Крім того, як уже зазначалось, Меркурій за один рік встигає зробити 2,5 оберти навколо Сонця і, зрозуміло, не може спричинити тривалі цикли сонячної активності. Таким чином, доцільно зважати лише на дію Венери, Землі та Юпітера, і, очевидно, не обов’язково чекати 179 років (за такий проміжок часу, на думку Гріббіна і Плейджмена, повторюється «парад планет»), щоб отримати максимальний припливний ефект.
Так, Венера і Юпітер (згідно з табл. 1 вони в сумі дають переважаючий припливний ефект) через кожні 8 місяців опиняються на одній лінії з Сонцем, через кожні чотири місяці — з одного боку від Сонця, а через кожні чотири місяці — з різних його сторін. Проте немає підстав твердити, що ці вирівнювання спричиняють значне посилення сонячної активності і, тим більше, — руйнівні процеси на Землі.
Вишикування Венери, Землі і Юпітера на одній лінії — явище також не рідкісне. У табл. 2 маємо дані про вирівнювання цих планет з Сонцем, починаючи з 1969 р., коли в них були майже однакові геліоцентричні довготи. Обрано положення, коли довготи планет близькі між собою або відрізняються на 180° (як відзначалося, припливний ефект в останньому випадку має бути таким самим, як і при розміщенні планет з одного боку від Сонця). З таблиці видно, що через кожні рік—два бувають ситуації, коли планети практично максимально впливають на Сонце, але це не викликає описаних американськими авторами ефектів.
Останнім часом з’являються роботи, в яких підкреслюється, що прямий припливоутворюючий вплив планет на Сонце не може розглядатись як основна причина проявів сонячної активності і її циклічності, бо енергія планетних припливів для цього явно недостатня. Деякі вчені, проте, вважають, що гравітаційна дія планет може відігравати роль пускового механізму, викликаючи резонансні коливання в конвективній зоні Сонця, внаслідок чого припливи на Сонці можуть досягати кількох кілометрів.
Гравітаційний вплив планет на Сонце — лише один бік механізму, що розглядається в рамках теорій планетної зумовленості проявів сонячної активності. Інший — зміщення центра мас Сонячної системи відносно центра Сонця.
Таблиця 2
Деякі вирівнювання Венери, Землі та Юпітера з Сонцем
| Дата | Венера | Земля | Юпітер |
| 1969, березень, 29 | 181° | 188° | 181° |
| 1970, листопад, 10 | 47 | 47 | 226 |
| 1972, червень, 22 | 273 | 270 | 273 |
| 1974, лютий, 6 | 144 | 136 | 324 |
| 1978, січень, 3 | 271 | 102 | 92 |
| 1979, серпень, 17 | 137 | 323 | 140 |
| 1981, березень, 30 | 4 | 189 | 185 |
| 1982, листопад, 11 | 232 | 48 | 230 |
Примітка. Обрано положення планет, коли їх геліоцентричні довготи рівні між собою або відрізняються на 180°.
Рух Сонця навколо центра мас Сонячної системи
На думку деяких вчених, постійне зміщення центра мас Сонячної системи можна вважати за одну з причин циклічності сонячної активності. Як відомо, в Сонці зосереджено 99,87% маси всієї Сонячної системи. Тому твердження, що планети обертаються навколо Сонця, правильне лише в певному наближенні. Насправді ж і планети, і саме Сонце, обертаються навколо спільного центра ваги. Ця точка, щоправда, перебуває ближче до центра мас Сонця, але завдяки змінам у розташуванні планет може зміщуватися від цього центра більше як на два сонячних радіуси. Якщо і тут вдатися до аналогії з Місяцем, то можна зауважити, що Земля та її природний супутник теж обертаються навколо спільного центра ваги системи Земля—Місяць, який все ж не виходить за межі Землі. Від апогею до перигею центр мас цієї системи зміщується в межах від 0,68 до 0,78 радіуса Землі.
Якщо в рамках припливної теорії ефект від далеких планет розглядався як мізерно малий, то зміщення центра мас Сонячної системи зумовлене головним чином рухом п’яти зовнішніх планет. Рух інших планет не вносить відчутного ефекту.
Є думка, що при зміщенні центра мас Сонячної системи відносно Сонця виникають відцентрові сили або сили типу коріолісових, які впливають на режим сонячної активності. Причому, за одними гіпотезами, максимальних циклів сонячної активності слід чекати при найбільшому віддаленні центра мас Сонячної системи від центра Сонця, а за іншими — навпаки, при наближенні центра масс до ядра Сонця.
Детальний аналіз даних про рух п’яти зовнішніх планет провів французький астроном П. Жозе. Використовуючи координати планет для 1653—2060 рр., визначені У. Екертом, він простежив траєкторію руху Сонця навколо центра мас Сонячної системи за вказаний період. Було знайдено, що конфігурації планет та їх розміщення відносно Сонця повторюються через 178,7 років.
Рис. 2. Шлях Сонця навколо центра мас Сонячної системи з 1950 по 2010 роки у проекцію на екліптику епохи 1950.0 (показано напрямок на точку весняного рівнодення ^). Відмічено положення Сонця в травні 1982 р. За одиницю довжини прийнято радіус Сонця R¤.
На рисунку 2 зображено траєкторію руху центра Сонця відносно центра мас Сонячної системи для періоду 1950—2010 рр. Уявлення про масштаб зміщення дає відрізок, що відповідає радіусові Сонця. В табл. 3 наведено максимальні та мінімальні величини зміщення та відповідні їм дати, починаючи з 1834 р. Зазначені дати збігаються з різними фазами сонячної активності. У літературі не зустрічається даних, які вказували б на особливості в сонячній активності чи в сейсмічній діяльності в ці дати.
Таблиця 3
Екстремальні зміщення центра Сонця відносно центра мас Сонячної системи за 1833—2013 рр.
| Рік |
Зміщення (у радіусах Сонця) |
Рік |
Зміщення (у радіусах Сонця) |
| 1845 | 2,13 | 1951 | 0,06 |
| 1850 | 0,06 | 1958 | 1,91 |
| 1882 | 1,91 | 1982 | 2,14 |
| 1920 | 1,81 | 1990 | 0,10 |
| 1932 | 1,83 | 1998 | 1,90 |
У 1982 р. має місце максимальне зближення планет (див. рис. 1). Аналогічне зміщення центра мас Сонячної системи (або, іншими словами, аналогічне зближення планет) було в 1845 р., але це зближення не збіглося навіть із максимумом сонячної активності, який спостерігався в 1848 р. Середньорічні значення відносних чисел сонячних плям (числа Вольфа) були рівними 40,1 і 124,7 відповідно для 1845 і 1848 рр. Слід нагадати, що для максимума 1957 р. це число становило 190,2, а центр мас Сонячної системи перебував ближче до центра Сонця, ніж у 1845 р.
Тепер щодо періоду 179 років, з якого, власне, і виходять Гріббін і Плейджмен. Вони твердять, що так як вирівнювання планет (тепер ми знаємо, що можна говорити лише про зближення планет) повторюється через кожні 179 років, то саме через такий проміжок часу слід чекати підвищення сейсмічної діяльності. З табл. 3 видно, що від зближення 1845 р. до 1982 р. проходить не 179 років, а лише 137. Правда, якщо взяти до уваги зближення, яке було в 1805 р., то від нього до 1982 р. проходить дійсно близько 179 років. Треба сказати, що на розглянутому проміжку часу (1653—2060 рр.) вміщується лише трохи більше двох періодів у 179 років. Для детальнішого аналізу варто було б розглянути рух планет за триваліший проміжок часу.
У зв’язку з дискусією, що розгорнулася навколо концепцій Гріббіна і Плейджмена, були зроблені спроби знайти пряму відповідність між періодом повторення конфігурацій планет (179 років) і періодами підвищеної сейсмічної активності Землі. Зрозуміло, що найкраще було б проаналізувати дані про землетруси, які мали місце на Землі протягом багатьох століть. На жаль, таких даних немає. Є лише відомості, що стосуються окремих земних регіонів. Так, недавно проаналізовано дані про землетруси в сейсмічно активному районі Північного Китаю, починаючи з 1000 року н. е. За цей час відзначено чотири інтервали часу, в яких головним чином згруповано землетруси, проте лише зближення планет, що сталося 1624 р., припадає на один із періодів підвищеної сейсмічної активності. Починаючи з 1000 р. в цьому регіоні зареєстровано 11 землетрусів з інтенсивністю понад 8 балів за шкалою Ріхтера, але жоден з них не пов’язаний з періодом зближення планет.
Земне відлуння сонячних бур
Останнім часом встановлено залежність між сонячною активністю та процесами, які відбуваються в нижній атмосфері та біосфері Землі. Багаторічні спостереження, проведені зокрема й за допомогою штучних супутників Землі (ШСЗ), дали змогу встановити зв’язок між сонячною активністю і погодою на Землі. Є дані, які можуть свідчити про причетність сонячної активності до деяких біологічних явищ (наприклад, масовість захворювань тварин і птиць та їх розмноження, ріст дерев, врожайність зернових тощо). Певною мірою сонячна активність впливає і на стан здоров’я людини. Детальніше познайомитись з проблемою сонячно-земних зв’язків можна, прочитавши книгу О.Л. Чижевського «Земное эхо солнечных бурь» (М. : Мысль, 1976).
Щодо встановлення зв’язків «сонячна активність — процеси в літосфері Землі», то фактичних даних набагато менше, проте і вони дають змогу говорити про реальність таких зв’язків (див., наприклад: Гордиец Б. Ф., Марков М. Н., Шелепин Л. А. Солнечная активность и Земля. — Новое в жизни, науке, технике. Сер. Физика. 1980, № 5). Дослідження, проведені за останні роки, особливо за допомогою ШСЗ, показують, що процеси на Сонці впливають на сейсмічну діяльність, причому цей вплив здійснюється через земну атмосферу. Зміни рівня сонячної активності зумовлюють зміни атмосферного тиску в різних частинах Землі, що приводить до перебудови всієї атмосфери, а це в свою чергу може порушити рівновагу фігури Землі і викликати землетруси в зонах з підвищеною сейсмічною активністю. Атмосфера тут виступає як своєрідний спусковий гачок. На думку радянського вченого О.Д. Ситинського, слабка сейсмічна активність на Місяці та Марсі (факт, встановлений методами прямих спостережень) пояснюється саме тим, що на Місяці практично немає атмосфери, а на Марсі вона набагато розрідженіша, ніж на Землі. І все ж слід зауважити: більш імовірно, що першопричиною сейсмічної діяльності є не зовнішні процеси, а ті, що відбуваються в надрах Землі.
Гріббін і Плейджмен дають також картину сонячно-земних зв’язків, але, приписуючи виняткову роль планетам, роблять сенсаційні висновки. Чи «винні» планети в наявності сонячно-земних зв’язків? Теорії планетної обумовленості циклічності сонячної активності мають як прихильників, так і противників. Можна сказати, що навіть коли планети і впливають на Сонце, то цей вплив зумовлює ефекти набагато тонші, ніж ті, про які пишуть Гріббін і Плейджмен. Крім того, ці ефекти можна зафіксувати, ретельно аналізуючи дані статистичної обробки результатів спостережень. Дуже часто закономірності, які випливають з невеликого ряду спостережень, зникають при продовженні цього ряду.
Кожен рік на Землі буває кілька мільйонів землетрусів, на які реагують прилади; близько 20 тис., відчутних людиною, та 20 сильних, а один раз в 2—4 роки бувають катастрофічні землетруси. Залежності цього стихійного лиха від конфігурацій і розміщення планет поки що не виявлено.
На закінчення процитуємо бельгійського астронома Ж. Меєуса, який виступив з гострою критикою гіпотези Гріббіна і Плейджмена: «Напевне, в Каліфорнії будуть великі землетруси в недалекому майбутньому, але це може статися так само в 1982 р., як і після 2000 р., і у нас нема підстав пророкувати, що імовірність землетрусів буде більшою у певний рік, ніж у будь-який інший».
Що ж до планетного зближення 1982 р., то для астрономів це явище вельми цікаве, бо вони зможуть провести ефективні спостереження зовнішніх планет, які одночасно можна буде бачити на зоряному небі.
