Как известно, в солнечной системе имеется большое количество астероидов, или малых планет, которые в некоторых случаях выходят за орбиту Сатурна, иногда же подходят к Солнцу ближе Венеры. Однако наибольшая масса этого астероидального кольца сосредоточена между орбитами Марса и Юпитера. 

Первый астероид – Церера – был открыт Пиацuи в первый день первого года девятнадцатого столетия; это открытие послужило поводом для усовершенствования теории определения эллиптических планетных орбит по трем наблюдениям. За первым открытием последовали другие, и в настоящее время число астероидов с известными орбитами, за которыми, следовательно, возможно вести постоянные наблюдения, доходит уже примерно до 1 500. В одной Симеизской обсерватории за последние годы открывалось по нескольку десятков новых астероидов. Число открытий этих интересных объектов еще увеличилось после того. как были применены новые светосильные астрографы с большим отверстием объектива. 

Яркие астероиды, а именно астероиды ярче 12 величины, почти все исчерпаны и только случайно могут попадаться наблюдателю. Новые открытия лежат почти исключительно в области слабых объектов. До 12 зведной величины число этих тел быстро увеличивается по мере ослабления их яркости. Далее, возрастание их числа замедляется и слабее 15,5 величины известно только 23 астероида. 

Можно, однако, предполагать, что отсутствие очень слабых астероидов есть явление чисто кажущееся. На самом деле, число этих тел, по-видимому, продолжает быстро возрастать с падением их яркости, но эти тела делаются уже недоступными нашим наблюдательным средствам. К тому же большое число открываемых астероидов теряется, так что только для 15% удается определять орбиты. Новый существенный шаг вперед для суждения об общем числе астероидов был сделан в обсерватории на горе Вилсон Хебблом, который собрал большое количество негативов с большими выдержками для изучения распределения по всему небу вне галактических туманностей. Хеббл использовал те же негативы для суждения о числе астероидов вплоть до 19 величины – предельной, какая еще выходила на его фотографиях. При выдержках в несколько часов со 100-дюймовым телескопом, который все время тщательно ведется за звездами, астероиды, если они случайно попадают в фотографируемое звездное поле, оставляют вследствие своего непрерывного движения тонкие штрихи. Это движение указывает на то, что светило принадлежит к нашей солнечной системе. Подсчеты, сделанные Хебблом на eгo снимках, показали, что общее число астероидов на всем небе должно доходить по крайней мере до 30 тысяч. Аналогичные снимки, сделанные с тем же телескопом астрономом Бааде, дают для общего числа астероидов до той же предельной величины даже число 45 000. Таким образом, число этих тел действительна быстро возрастает с уменьшением их яркости, а следовательно, также и их размеров. 

Какие же размеры имеют эти слабые астероиды? Если сделать вероятные допущения об их отражательной способности, то можно по видимой яркости судить об общей поверхности малой планеты, перехватывающей некоторую долю солнечного света и отражающей его по направлению к земле. Если, например, предположить, что астероид отражает подобно светлому песку, то для 19 величины предельной доступной наибольшему в мире телескопу находим радиус в 200 м. Это уже не планета, но скорее обломок скалы, по всей вероятности неправильной формы, который, однако, носится вокруг Солнца по самостоятельной орбите. Если соединить эти результаты Хеббла с подсчетами числа астероидов для более ярких величин, то можно составить себе довольно хорошее представление о том, какова пропорция астероидов каждого данного размера. Если затем приписать астероидальной материи плотность, схожую с плотностью земного шара или луны (т. е. плотность, примерно, в 3-4 раза большую, чем плотность воды, то можно весьма просто подсчитать общую массу малых планет вплоть до 19 величины). Эта масса оказывается ничтожно малой' по сравнению с массой даже такой небольшой планеты, как наша Земля (около 0,1%). 

Есть ли, однако, какая-либо возможность судить об общей массе всех астероидов, какие только могут находиться в пространстве между орбитами Марса и Юпитера, независимо от того, доступны ли они нашим телескопам или нет? Если эта общая масса достаточно велика, то она должна проявлять себя, оказывая притяжение на соседние планеты и расстраивая их движение вокруг Солнца. Известно, что если планета движется только под действием одного солнечного притяжения, то она описывает простую замкнутую орбиту-эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Притяжение остальных планет усложняет картину и заставляет планеты отступать от эллиптического движения. Эти отступления можно точно учесть, если только обстоятельства движения возмущающих тел и их массы за¬ ранее известны. Однако при всей тщательности расчетов, которые делаются в настоящее время методами небесной механики, в движении планет все еще остаются некоторые непонятные отступления, которые не могут быть объяснены притяжением известных масс в солнечной системе. Так, например, в движении Меркурия – планеты ближайшей к Солнцу – известны подобные неувязки – большая ось орбиты имеет дополнительное вращение в направлении, обратном движению часовой стрелки на 40",1 в столетие. 

Это, как говорят, вековое ускорение в движении оси орбиты Меркурия объясняется эффектом, вытекающим из теории относительности, как было показано Эйнштейном. Аналогичное, правда, значительно меньше по величине движение большой оси орбиты имеет место и в случае Марса. Марс находится очень далеко от Солнца и движется гораздо медленнее нашей земли. Между тем отклонение от выводов обычной теории всемирного тяготения проявляется согласно теории относительности только в случае очень больших скоростей и в нашей солнечной системе может быть заметно лишь для самой быстрой планеты – Меркурия. Венера и Земля не показывают и признаков подобного перемещения оси орбиты. Таким образом, для Марса нужно искать совершенно другое объяснение, и не подлежит сомнению, что оно заключается в дополнительном притяжении еще неизвестных масс, расположенных поблизости от орбиты Марса. 

Спрашивается, что же это за массы? Леверрье и Гарцер сделали совершенно естественное предположение, что это дополнительное притяжение обусловлено всей массой кольца астероидов. Если это предположение верно, то общая астероидальная масса должна быть не менее 1/10 массы нашей земли. Сама по себе это не особенно большая величина, но она гораздо больше, чем общая масса всех известных астероидов вплоть до 19 величины, т. е. вплоть до размеров в 400 м в диаметре. На основании всего этого, очевидно, приходится сделать тот вывод, что основная масса астероидов состоит из тел гораздо меньшего размера не в сотни, а в десятки метров, а может быть даже в метры и в доли метров диаметром. Это делает очень вероятным. что астероиды, известные нам в небольшом количестве в виде небольших планеток, могут быть в своей основной массе настолько раздроблены, что они больше напоминают камни или даже частицы пыли. Имеются ли, однако, какие-либо дополнительные наблюдения, которые независимо говорили бы в пользу этого предположения? 

Если все пространство между орбитами Марса и Юпитера заполнено мелкой космической пылью, то эта пыль должна рассеивать солнечный свет и производить сплошную слабо светящуюся полосу, опоясывающую все небо вдоль эклиптики. Такая полоса действительно наблюдается при благоприятных условиях, в особенности в южных гористых областях, вдали от населенных пунктов. В средней ее части, в точке, прямо противоположной Солнцу, замечается увлечение яркости, так называемое противосияние. Эта полоса, проходящая через зодиакальные созвездия, связывает между собой вечернюю и утреннюю ветви зодиакального света, хорошо известного уже древним египтянам, которые рисовали их в виде наклонных или прямых пирамид. Весной после захода солнца. Когда на потемневшем фоне неба исчезают, наконец, последние следы сумерек, делается видимым сияние, наклонённое к горизонту, которое постепенно суживаясь и ослабевая, располагается вдоль эклиптики. Осенью такое же явление хорошо заметно утром перед восходом солнца. Лето в полночь северный горизонт представляется значительно ярче южного, даже под теми широтами, где нет и признака белых ночей. Это свечение есть тот же зодиакальный свет, который связывает между собой обе ветви, описанные выше. 

Материя, составляющая зодиакальный свет, рассеивает солнечные лучи подобно небольшим пылинкам, как это показывают спектроскопические исследования. Не подлежит поэтому сомнению, что все междупланетное пространство заполнено тонкой космической пылью, достаточно обильной, чтобы заметно рассеивать -солнечные лучи. Эта пыль сосредоточена главным образом в плоскости эклиптики, и плотность ее увеличивается по направлению к Солнцу. Откуда же могла взяться эта пыль? 

Еще в настоящее время многие кocмогонисты, как, например, Джефрейсс, высказывают предположение, что зодиакальный свет представляет последний остаток первоначальной туманности, из которой образовалось Солнце и планеты. Это предположение, однако, совершенно нелепо. Зодиакальный свет может быть только недавнего происхождения, а древность планетной системы во всяком случае превышает несколько миллиардов лет. 

Рассмотрим, например, небольшую частицу диаметром, предположим, в 1 см, описывающую круговую орбиту на том же расстоянии от Солнца что и Земля. Эта частица подвержена не только действию солнечного притяжения, направленного всегда по радиусу, но также и силе светового отталкивания, экспериментально доказанного еще в 1901 г. П. Н. Лебедевым. Однако, вследствие поступательного движения частицы по орбите, ее передняя поверхность будет получать больше света от Солнца, чем задняя. Двигаясь в световом поле, частица будет, таким образом, испытывать в нем некоторое сопротивление своему движению. Энергия частицы будет постепенно растрачиваться, и она в конце концов упадет на Солнце. Довольно простой подсчет показывает, что потребуется всего только 14 миллионов лет, чтобы рассматриваемая частица упала на Солнце. Но материя зодиакального света должна состоять из частиц несравненно более мелких, иначе. не обладая очень большой массой, она не могла бы производить наблюдаемое сечение. Поэтому эти мелкие частицы, на которые световое давление действует гораздо сильнее, должны буквально выметаться из окрестностей Солнца. Самые мелкие из них, для которых световое отталкивание превышает силу солнечного притяжения, должны по разворачивающимся спиралям улетать в недра междузвездного пространства, более крупные должны выпадать на Солнце после обращения вокруг него в течение более или менее продолжительного времени. 

Итак, материя зодиакального света должна быть сравнительно недавнего происхождения. В солнечной системе должны иметь место какие-то процессы, которые ведут к непрерывному запылению междупланетного пространства. В связи с этим интересно исследовать строение поверхностей планет, лишенных атмосфер, в особенности нашей Луны, которая, как известно, совершенно лишена воды и воздуха. 

Уже давно многие астрофизики пытались сравнивать лунные и земные породы, определяя их отражательную способность в различных цветах. При этом, однако, не обращали внимания на то, что состояние лунной поверхности представляет необычайные особенности. Так, например, известно, что любой участок Луны отражает света больше всего во время полнолуния, т. е. в тот момент, когда падающие солнечные лучи совпадают с лучами, отраженными по направлению к земному наблюдателю. Эта особенность не согласуется ни с каким физическим законом, и ее можно понять только в предположении, что поверхность Луны изборождена массой трещин и впадин слишком мелких, чтобы их можно было заметить при телескопическом наблюдении даже с самым большим увеличением. 

Еще интереснее явление быстрого охлаждения лунной поверхности, которое легко наблюдать во время лунных затмений. Когда Солнце скрывается за земным диском, неподвижно висящим на черном небе лунного ландшафта, лунная поверхность, нагреваемая за долгий лунный день до 100°С, начинает быстро охлаждаться. Во время лунного затмения 1939 г. Петигт и Никольсон обнаружили, что это охлаждение доходит до 150°C вceгo только за полчаса. Очевидно, что скорость охлаждения поверхности Луны, свободно испускающей тепло в междупланетное пространство, должна зависеть от степени подачи тепла из более глубоких слоев, прогретых ранее. т е. от теплопроводности лунной поверхности. Таким образом, во время лунных затмений можно определить теплопроводность лунной почвы и сравнить ее с теплопроводностью различных земных пород. Результат оказался совершенно неожиданным. Лунные породы резко отличаются от земных. Они проводят тепло по крайней мере в 1000 раз медленнее. Поэтому охлаждению практически подвергается только поверхность, остальная же масса ниже лежащих слоев остается в nрежнем тепловом состоянии. Этот несомненный факт можно объяснить только в предположении, что лунная поверхность покрыта толстым слоем мелкой пыли. Частицы этой пыли соприкасаются одна с другой лишь в отдельных точках, и поэтому обычный механизм теплопроводности перестает действовать. Известный физик Смолуховский добился почти полного прекращения теплопроводности в стали, поместив мелкие стальные шарики в стеклянную трубку, из которой был выкачан воздух. По-видимому. совершенно аналогичные условия имеют место и на лунной поверхности. 

Итак, за время существования Луны поверхность ее покрылась мелко раздробленной пылью, хотя незаметно, чтобы когда-либо на Луне проявлялась деятельность воздуха или воды. Представим себе на один момент, что Луна имеет гораздо меньшие размеры, так что сила тяжести на ее поверхности настолько же незначительна, как и на мелких астероидах. Очевидно, что в таком случае образующаяся пыль не могла бы удерживаться на поверхности и очень легко стала бы улетать в междупланетное пространство. Весьма вероятно, что аналогичный процесс происходил и происходит в настоящее время и на Луне, и на астероидах, и вообще на всех планетах, лишенных атмосфер, с той только разницей, что образующаяся пыль в одних случаях остается и накапливается на поверхности планеты, в других же случаях улетает в пространство, где она подхватывается действием солнечной радиации и постепенно выпадает на Солнце. Какова же причина этого явления? 

Известно, что ежесуточно миллионы метеоров влетают в земную атмосферу из космического пространства. Наблюдения над ними из различных пунктов земной поверхности позволяют довольно точно определить скорость, с какой они встречают Землю. В огромном большинстве случаев оказывается, что эта скорость превышает 45 км в секунду. Следовательно. по большей части метеоры летят к нам из междузвездного пространства. Разрушительное действие их во много раз превышает действие пуль той же массы. Если бы вокруг нашей Земли не было предохранительной оболочки в виде мощного слоя воздуха, то в любой, момент могли бы подвергнуться бомбардировке с неба. Планеты, лишенные атмосфер, как Меркурий, а также наша Луна без сомнения испытывают на себе ату постоянную бомбардировку, которая продолжается, по-видимому, в течение всего времени их существования. При каждом ударе метеора о поверхность планеты твердые породы размельчаются, поднимаются столбы пыли, падающие затем обратно, если только планета имеет достаточную массу и способна связывать в один объем все свое вещество. При попадании в мелкий астероид космический метеор при своем внезапном уничтожении про изводит взрыв и выбрасывает в междупланетное пространство струю мелко раздробленного вещества, которое начинает самостоятельно двигаться вокруг Солнца со скоростью, мало отличающейся от орбитальной скорости астероида. Вероятность подобного столкновения в каждом отдельном случае очень мала, но легко показать, что общая поверхность всех астероидов, вместе взятых, в десятки тысяч раз больше чем общая поверхность больших планет, а тем более Луны. Поэтому именно кольцо астероидов служит в нашей солнечной системе тем материалом, из которого получается космическая пыль, образующая по всей вероятности зодиакальный свет. Можно задать вопрос, запылены ли окрестности также и других звезд. Прямых указаний на это нет. Если бы нечто в этом роде yдaлось обнаружить из наблюдений, то это могло бы послужить указанием на присутствие вокруг этих звезд астероидальных тел.