Гиганты наклоняются

Оси вращения некоторых планет Солнечной системы отклонены на углы в десятки градусов от перпендикуляров к их орбитам. Такие отклонения определяют смену времен года при орбитальном движении планет из-за изменения пропорции солнечного света, падающего на южные и северные полушария. О причинах несовпадения экваториальных плоскостей планет с плоскостями их орбит не одно столетие идут дискуссии в научном сообществе. Общепринято, что наклоны определяются резонансами между планетами, то есть равенством или соизмеримостью различных временных периодов, характеризующих повторяемость их орбитальных обращений или собственных вращений. Резонансы предполагают взаимодействие и обмен энергией между двумя или несколькими планетами.

Астрофизики считают, что наклон планет-гигантов Юпитера и Сатурна связан с резонансами прецессий их вращения с прецессиями орбит Урана и Нептуна соответственно. До сих пор полагали, что этот наклон определился несколько миллиардов лет назад на заре существования Солнечной системы, когда Уран и Нептун переместились на нынешние орбиты, резонансные с орбитами планет-гигантов. Однако недавно эти представления подвергла сомнению небольшая группа ученых из Франции и Италии под руководством доктора Мелен Сайнфест из Парижской обсерватории, опубликовавшая две статьи на эту тему.

Ученые установили, что наклоны осей главных планет-гигантов задаются движением их массивных спутников, галилеевыми у Юпитера и Титаном у Сатурна. Изменения углов оказались связаны с удалением этих спутников от родительских тел. К противоречию с прежней теорией привели наблюдения последнего времени, уточнившие в сторону увеличения скорости убегания спутников.

Новые сценарии, предложенные авторами, утверждают, что после попадания вращения систем Юпитера и Сатурна в резонансы с обращениями Урана и Нептуна наклоны пары крупных гигантов стали непрерывно изменяться. К примеру, убегание спутников от не имевшего наклона Сатурна миллиард лет назад привело его в резонанс с Нептуном. С тех пор наклон менялся непрерывно и достиг сегодняшних 27 градусов.

Авторы считают, что при продолжающемся удалении спутников наклоны двух массивных гигантов в ближайшие несколько миллиардов лет будут непрерывно возрастать примерно на градус в сотню миллионов лет. Такие величины, заметим, невозможно выявить при сегодняшнем уровне техники. Авторы предполагают применить свой подход к планетам-гигантам в далеких экзопланетных системах, однако для этого нужно уметь определять наклонения таких планет и положение их спутников.

Наши читатели, конечно, знают об удалении Луны от Земли с текущей скоростью 38 км в миллион лет, поэтому вполне могут предположить, что наклон оси вращения Земли подвержен действию аналогичного механизма и это может повлиять на климат. Однако, по-видимому, скорость таких изменений несопоставимо мала в сравнении со скоростью эволюции земной жизни.

(Astronomy and Astrophysics, 640, A11, 2021; Nature Astronomy, 18 января 2021 года)