В нашей Вселенной есть огромные пространства протяженностью в миллионы километров, где «исчезает» все, что туда попадает. Это точки, где силы гравитации не действуют. Имеются такие гиблые места и на орбите Земли. Астрономы называют их точками Лагранжа и обозначают буквой L и цифрами от 1 до 5.

Ахиллес и троянцы

Точки Лагранжа, или точки либрации (от лат. libratio -- качание, колебание), открыл в 1772 году французский математик Жозеф Луи Лагранж, который вычислил, что гравитационное поле Земли нейтрализует притяжение Солнца в пяти местах или, как он их назвал, точках. Они являются единственными местами поблизости нашей планеты, где можно найти настоящее равновесие. Подобные точки образуются в системе из двух массивных тел, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, на которое не действуют никакие другие силы, кроме гравитационных сил со стороны этих двух массивных тел, может оставаться неподвижным относительно этих тел. Из пяти точек Лагранжа самыми интересными являются L4 и L5. Интересны же они своей стабильностью. Скажем, если спутник, попавший в точку L1 или L2, уже через несколько месяцев без воздействия внешней силы начнет от них отдаляться. Но если его запустить в точку L4 или L5, то он в результате взаимодействия сложной системы сил будет оставаться на одном месте. Точка L4 находится в 150 млн км на орбите Земли и вращается вокруг Солнца в 60 градусах впереди нашей планеты, а L5 -- под таким же углом, только сзади.

Все движение во Вселенной связано с действием гравитационных сил. Гравитация звезд удерживает на своих орбитах планеты, они, в свою очередь, спутники, траектории полета комет, астероидов и предметов поменьше зависят от взаимодействия с гравитационными полями планет и звезд. Но в точках Лагранжа действие гравитационных сил отсутствует. За 4,5 млрд лет, миновавшие с момента образования Солнечной системы, в точках Лагранжа могло собраться все, начиная от облаков космической пыли и астероидов до неизвестных астрономам планет. Кое-кто даже считает, что там могут прятаться корабли пришельцев, прилетевшие в поисках разумной жизни.

«Думаю,-- говорит Ричард Готт, астрофизик из Принстонского университета,-- в L4 и L5 можно найти все, что угодно».

После почти столетних наблюдений современная наука вплотную подошла к отгадке одной из загадок Вселенной. Во второй половине этого года два космических корабля, зонды NASA под названием Stereo А и В, запущенные для съемки Солнца, начнут движение в сторону точек Лагранжа. Астрономы планируют использовать приборы, находящиеся на их борту, для поиска небесных тел, задержавшихся в L4 и L5. Информация, полученная от зондов, может значительно расширить наши знания об образовании Солнечной системы.

Схожие гравитационные «ямы» есть и у других планет. 22 февраля 1906 года немецкий астроном Макс Вольф нашел за пределами пояса астероидов между Марсом и Юпитером астероид, который он назвал Ахиллесом. Ученый пришел к выводу, что Ахиллес находится в юпитеровской точке L4. С Ахиллеса, кстати, началась традиция называть такие астероиды именами героев Троянской войны или троянцами.

Удивительное положение Ахиллеса, который, скорее всего, находится на одном месте, в точке Лагранжа, и вынужден вращаться с Юпитером, никогда не отдаляясь от него и не приближаясь, заставило астрономов начать поиск других подобных объектов. За сто лет открыты более 1тыс. астероидов, которые находятся в юпитеровских точках L4 и L5.

Поиск троянских астероидов, находящихся вблизи других планет, принес интересные результаты. Только в последнее десятилетие троянцев обнаружили у Нептуна, в системе Сатурн -- Тефия в точках L4 и L5 астрономы разыскали астероиды Телесто и Калипсо, у Сатурна в L4 имеется Елена, а в L5 -- Полидевк. Но конечно же, больше всего ученых интересуют те объекты, которые задержались в точках L4 и L5 нашей Земли.

Надежда на Stereo

Сложность наблюдений за точками Лагранжа заключается в том, что с Земли наши L4 и L5 разглядеть нелегко. Они находятся вблизи Солнца, поэтому по ночам L5 занимает низкое положение на одной стороне небосвода, а L4 -- на другой, только располагается высоко. Причем время наблюдения за ними ограничено.

Эти трудности не помешали Полу Вейгерту, астроному из канадского университета Онтарио, вместе с коллегами провести в 90-е годы прошлого столетия ряд наблюдений при помощи канадско-французско-гавайского телескопа, расположенного на гавайском острове Мауна Кеа. Работу осложняло и то обстоятельство, что размеры точек Лагранжа при наблюдении с Земли превосходили полную Луну и требовали многочисленных и длительных наблюдений. К сожалению, работа Вейгерта и его помощников оказалась безрезультатной. В наших точках Лагранжа они ничего не нашли.

В последние годы во время автоматических поисков астероидов (проекты типа Lincoln Near Earth Asteroid Research) телескопы-автоматы все ближе подбираются к точкам Лагранжа во время регулярных осмотров, однако и на этой стадии в точках L4 и L5 Земли не удалось найти ни одного объекта.

Космические зонды Stereo могут совершить переворот в наших астрономических знаниях, хотя аппараты и не рассчитаны на поиск астероидов. Зонды-близнецы были запущены в 2006 году, один находится впереди по орбите движения Земли, другой -- сзади. Зонды двигаются в направлении точек L4 и L5. Достигнув их, аппараты помогут ученым получить уникальную информацию о Солнечной системе и Солнце. Ученые хотели даже оставить Stereo А и В в точках Лагранжа, но от этой затеи пришлось отказаться, когда выяснилось, как много потребуется топлива для остановки зондов в этих местах.

Пока же астрономы изучают фотографии, которые сделаны с помощью аппаратов Stereo. Заметить троянский астероид очень трудно, потому что он выглядит крошечной точкой на фоне тысяч звезд. На помощь ученым пришли тысячи энтузиастов, которые внимательнейшим образом изучают снимки, сделанные Stereo и размещенные в Интернете. Пока все усилия напрасны, троянцев в окрестностях Земли найти не удалось.

Если такой астероид все же будет найден, то по степени отражения им света от Солнца можно будет определить параметры и характеристики его вращения. Эти данные в свою очередь помогут представить расположение астероидов и пыли в точках Лагранжа. Вооруженные этой информацией, ученые, хочется надеяться, сумеют разгадать одну из загадок нашей Солнечной системы -- загадку возникновения Луны.

Следы катастрофы

Большинство ученых придерживается теории, что Луна образовалась из осколков, получившихся в результате столкновения небесного тела размером с Марс с Землей около 4 млрд лет назад. К счастью, это был не лобовой удар, после которого наша планета, скорее всего, перестала бы существовать, столкновение произошло по касательной.

Самое главное понять, откуда взялось это небесное тело. Компьютерные модели показывают, что столкновение небесного тела, находившегося в любой точке Солнечной системы, с Землей должно было уничтожить ее, но этого не произошло. Объяснение этому странному явлению существует только одно: небесное тело, с которым столкнулась Земля, прилетело не издалека, и не успело поэтому набрать перед столкновением высокую скорость и энергию, достаточную для уничтожения нашей планеты.

Удивительный факт. Два таких крупных небесных тела вообще не должны были столкнуться. Взаимная сила тяжести должна была отбросить их в стороны задолго до катастрофы. Так оно и должно было произойти, соглашается Ричард Готт, если эта планета не образовалась в точке Лагранжа.

Когда небесное тело формируется в точке Лагранжа до внушительных размеров, гравитационное взаимодействие с такими объектами, как, скажем, Венера, может вытолкнуть его из точки Лагранжа прямо в сторону Земли.

По мнению Готта, осколки той планеты могут по-прежнему находиться в точках L4 и L5. Если зонды обнаружат на них избыток тех же изотопов кислорода, что имеются на Земле, то это будет еще одним доказательством того, что планета, столкнувшаяся с Землей, «родом» из точки Лагранжа.

Конечно, полет через L4 и L5 опасен. В точках Лагранжа, возможно, находятся облака пыли, песчинки которой могут вывести из строя аппаратуру и лишить зонд, а следовательно, и астрономов «глаз».

Бомба с тлеющим Фитилем

Если принять теорию образования Луны в результате столкновения Земли, находившейся в младенческом возрасте, с планетой размером с Марс, то планета-камикадзе вполне могла образоваться в точках L4 и L5, где силы тяжести Земли и Солнца уравновешивают друг друга. Тут же, естественно, возникает вопрос: насколько высока вероятность столкновения с подобной планетой сейчас?

«Очень низка! -- уверенно отвечает Пол Вейгерт, -- потому что во всей Солнечной системе не хватит пыли или частиц для ее образования».

4,5 млрд лет назад ситуация была другой. Пока Солнечная система приходила в себя после «родов», планеты образовывались из смеси пыли и газа. Для этого идеально подходили такие места, как L4 и L5.

Конечно, не может не радовать, что столкновение с небесным телом размером с планету нам сейчас не угрожает. Но Ричард Готт не исключает угрозы столкновения Земли с небесным телом размером с астероид. Если зонды найдут в точках Лагранжа достаточно большие астероиды, то их вполне можно считать бомбами с тлеющим запалом. Гравитационные толчки от других планет и особенно Венеры могут подтолкнуть астероид настолько сильно, что он вылетит из точки Лагранжа. Очутившись «на свободе», планетоубийца может легко столкнуться с Землей.