Дмитрий Вибе: Мы сверху

После прошлой колонки мне был задан вопрос о реальности пересечения Солнцем экватора Галактики, которое якобы предсказано на декабрь 2012 года. Поскольку с приближением декабря такой вопрос будет возникать всё чаще, я решил написать о нём.

Предсказание пересечения Солнцем галактического экватора заключает в себе сразу три неявных предположения: что у Галактики есть экватор, что Солнце и Солнечная система его пересекают и что время этого пересечения можно предвычислить.

Для начала немного занудства. Само по себе понятие галактического экватора совершенно обыденно и составляет основу одной из пяти принятых в астрономии систем небесных координат. Каждая из них задаётся выбором какого-либо большого круга и начального направления — как система земных широт и долгот, определяемых относительно экватора и гринвичского меридиана. Историческим первыми на небесной сфере были координаты, привязанные к Земле и к наблюдателю на ней. В них за основу взяты большой круг горизонта и большой круг небесного экватора, который, по сути, является небесным отражением экватора Земли.

Однако наши интересы постепенно распространились за пределы планеты. Использовать для огромной Вселенной координаты, привязанные к крохотному каменному шарику, не всегда бывает удобно. Сейчас в астрономии часто применяется галактическая система координат (широт и долгот), в которой за основу принят большой круг, проходящий по Млечному Пути, а в качестве начального направления выбрано направление на центр Галактики. Именно этот большой круг и называется "официально" галактическим экватором.

Солнце за год обегает небо также по большому кругу — эклиптике. Два несовпадающих больших круга на сфере неминуемо пересекаются в двух точках, поэтому Солнце действительно дважды в год пересекает галактический экватор — в декабре и в июне.

Казалось бы, все три предположения подтвердились! Однако вряд ли столько шума поднялось бы из-за прохождения Солнца через воображаемую линию на небесной сфере, которое действительно произойдёт в декабре 2012 года, но далеко не в первый раз. На деле, конечно же, имеется в виду "настоящий" экватор Млечного Пути, точнее, галактическая плоскость, рассекающая Галактику на две равные части.

Идеологически ничего сложного в этой концепции нет. Мы лишены возможности увидеть Млечный Путь со стороны, однако можем наблюдать многие другие похожие галактики, убеждаясь, что их диски действительно весьма симметричны. (Посмотрите хотя бы на эту красавицу.)Казалось бы, не составит большого труда провести по галактике черту, разделяющую её пополам. Природа даже постаралась и сама нарисовала эту черту в виде слоя тёмных пылевых облаков.

Но на практике всё, как обычно, сложнее. Симметрия у галактического диска действительно имеется, но лишь до определённой степени. Возьмём, к примеру, Москву. Не потому что город по умолчанию, а за относительную округлость очертаний (в границах 2010 года). Допустим, нам нужно разделить столицу пополам, для определённости, примерно с севера на юг. Сразу возникают вопросы. По какому критерию делить? Чтобы справа и слева было поровну жителей? Строений? Финансов? Водоёмов? Учитывать ли районы за МКАДом?

Вдобавок представьте себе, что наблюдать за городом вы можете только с одной точки, откуда-нибудь из Чертаново. Естественно, в определение середины с большим весом войдут непосредственные окрестности, а вот вдалеке из-за каких-нибудь особенностей рельефа вы рискуете проглядеть не только здания, но и целые микрорайоны. Что, конечно же, скажется на правильности результата.

В случае Галактики ситуация именно такая. Мы вместе с Солнышком висим внутри диска. Никаких указателей в нём нет, но даже не очень напряжённый взгляд в небо покажет, что южнее Млечного Пути звёзд немного больше, чем севернее него. Из этого уже давно был сделан вывод, что Солнце приподнято над галактическим экватором. Да-да, положение Солнца в литературе описывается именно так: над плоскостью Галактики, потому что даже в Космосе, где нет ни верха, ни низа, мы не можем быть "под", а только "над"!

Но вот насколько "над", сказать сложно. В отсутствие разметки приходится действовать так: строить детальное распределение звёзд в диске, находить плоскость симметрии этого распределения, а потом вычислять расстояние от этой плоскости до Солнца, стремясь при этом к соблюдению несочетаемых требований. Чтобы набрать надёжную статистику, нужно рассматривать как можно больший объём пространства. Но, чем более далёкие звёзды мы включаем в картину, тем хуже известны расстояния до них. Соответственно, тем менее надёжно известно их распределение.

Неудивительно, что имеющиеся оценки высоты современного положения Солнца над плоскостью Галактики варьируются в очень широких пределах — от нескольких до 35 парсек. К тому же, даже если определением высоты занимается одна и та же группа, использующая одну и ту же методику, высота получается разная в зависимости от того, по каким группам звёзд строится распределение — по ОВ-звёздам, цефеидам, рассеянным звёздным скоплениям...

Больше того, неопределённость в оценках высоты может отражать не только недостатки методики, но и реальную асимметрию в распределении разных объектов, скажем, что-то подобное Поясу Гулда. Если смотреть в сторону, противоположную галактическому центру, нужно учитывать и ещё одну особенность: на периферии Галактики её тонкий и плоский диск перестаёт быть тонким и плоским. Край диска загибается, подобно полям у шляпы. С учётом этого изгиба понятие плоскости симметрии Галактики вообще в какой-то степени теряет смысл.

Не лучшим образом обстоит дело и с определением параметров движения Солнца. Оно движется вокруг центра Млечного Пути по орбите, которую можно считать круговой лишь в нулевом приближении. На самом деле, Солнце может испытывать и радиальные, и вертикальные колебания. В результате последних оно действительно время от времени пересекает плоскость симметрии Галактики, что бы мы ни понимали под этой плоскостью.

Сейчас Солнце (и мы вместе с ним) летит "вверх" со скоростью около 7 км/с. Поскольку мы и так находимся наверху, это означает, что в данный момент мы удаляемся от плоскости Галактики, которую пересекли в относительно далёком прошлом, миллионы лет назад.

Следующее пересечение состоится в очень отдалённом будущем. Сначала Солнцу предстоит ещё добраться до самой высокой точки своей галактической траектории. Когда именно оно вернётся обратно к галактическому экватору, мы пока предсказать не можем. Поскольку неизвестно точное современное положение Солнца, рассчитать его будущее движение также затруднительно. Тем более, что размах наших колебаний относительно плоскости Млечного Пути зависит не только от современных значений высоты и скорости, но и от общего распределения тяготеющих масс в нашем регионе Галактики. Максимальная высота, на которую Солнце может взлететь над Галактикой (или опуститься под неё), опять же по разным оценкам, варьируется от нескольких десятков до сотни парсек. Полностью одно колебание происходит за 50-80 млн. лет.

Сами понимаете, при всех этих неопределённостях не приходится говорить о прохождении Солнца через галактический экватор не то что в конкретную дату, но и в конкретное тысячелетие. С другой стороны, оно нам вообще надо? Какая разница, находимся мы сейчас в десяти парсеках над плоскостью Галактики или в пятидесяти парсеках под нею? Через 30 млн. лет мы к ней вернёмся или через 50 млн.?

Проблема в том, что не только в популярной, но и в профессиональной литературе нет-нет, да и появляются исследования вредоносного влияния окрестностей галактической плоскости на жизнь Земли. Логика простая: какие бы внешние факторы ни влияли на Землю, вблизи плоскости их больше, чем на некотором отдалении от неё. Насколько реальны эти угрозы, сейчас никто не уверенно скажет. Но пусть плоскость Галактики сколь угодно опасна для нас — сейчас мы летим прочь от неё. Мы — сверху. И будем сверху ещё очень долго.