Зима близко: как астрономия объясняет случайную смену времен года в Вестеросе

Веками дом Старков объявляет приближение холодов фразой «Зима близко». Но всякий раз момент прихода зимы, и ее длительность абсолютно спонтанны. Небесная механика нашла объяснение хаотичной смене сезонов в «Игре престолов».

Жители Вестероса удивительным образом игнорируют метеорологию и ее возможности, хотя для них время прихода зимы имеет первостепенную важность. Помимо снега, зима может «подарить» нападение зомби, ледяных драконов и даже конец света.

Объяснить смену времен года на Земле очень легко: наша планета имеет наклон оси относительно плоскости, в которой она вращается вокруг Солнца. В течение года разные полушария освещаются более или менее интенсивно, и так смена времен года происходит периодически. Если вы живете не в России, можно даже сказать, что каждое время года длится определенный период времени.

Ситуация в Вестеросе гораздо более сложная. Невозможно выделить какую-то периодичность смены времен года, и уж тем более ассоциировать ее с обращением планеты вокруг звезды. Зима может прийти в любой момент и длиться сколь угодно долго – для такого недостаточно простого наклона оси планеты.

Вселенной «Игры престолов» повезло: земные астрономы придумали множество различных объяснений «метеорологической катастрофы» Вестероса. И одно из них, судя по всему, действительно работает.

Двойные звезды

Одной из первых была предложена конфигурация двойной системы, в которой планета существует рядом с двумя звездами. Такие планеты действительно есть и известны астрономам, но не могут объяснить все особенности смены сезонов в Вестеросе.

На первый план выходит проблема динамической стабильности. Для того, чтобы система была устойчивой, планета должна обращаться либо вокруг одной из звезд, либо на орбите, сильно удаленной от обоих светил.

В первом случае далекая звезда не будет влиять на климат планеты, а во втором наличие двух далеких звезд фактически воздействует на смену сезонов так же, как и одна более яркая звезда.

Случайная смена сезонов предполагает обращение планеты близко к обеим звездам: такая конфигурация нестабильна. Планета либо покинет систему, либо довольно быстро столкнется с одной из звезд – времени для возникновения на ней жизни просто не хватит.

Кроме того, несмотря на скудные астрономические знания умов Вестероса, они бы все же заметили наличие второго Солнца на небе.

Колеблющаяся ось наклона планеты

Поскольку смена времен года на Земле вызвана наклоном оси планеты по отношению к плоскости вращения, простым и разумным способом объяснить особенности жизни в Вестеросе кажется предположение о том, что угол наклона его оси непостоянен и меняется со временем.

Стабильную смену времен года на Земле обеспечивает Луна: ее притяжение позволяет углу наклона оси не сильно отклоняться от значения в 23.5 градуса. Скорее всего, если бы наша планета не имела спутника, то и сезоны сменялись бы в неопределенное время.

Однако Вестерос не может пожаловаться на отсутствие Луны: и, несмотря на то, что ее точная масса неизвестна, она видна невооруженным взглядом, и дает достаточное освещение ночью. Вероятно, массы такого спутника достаточно для стабилизации оси наклона планеты.

Более того, даже если мы предположим, что собственной Луны у Вестероса нет, ось наклона планеты менялась бы очень медленно, не приводя к хаотичной смене сезонов. Быстрое изменение положения небесного тела требует передачи огромной энергии. Например, столкновение с другой планетой может привести к подобному результату. Тогда, правда, Вестерос был бы уничтожен, и следить за временами года стало бы некому.

Вулканическая активность и океанические течения

Некоторые авторы и вовсе отказались от астрономического объяснения, вместо этого положив в основу поведения климата на Вестеросе вулканическую активность или изменение океанических течений.

Их идея не лишена оснований: мы знаем, что интенсивная вулканическая активность на Земле действительно вызывает изменения привычного температурного режима, как например «год без лета» в 1815 году после извержения вулкана Тамбора в Индонезии. Так же и крупные течения, такие как Гольфстрим, управляют распределением тепла в рамках всей планеты.

Но мы более чем уверены – жители Вестероса не пропустили бы тот факт, что на протяжении миллионов лет вулканы извергаются очень, очень часто. А постоянное изменение поведения океана не осталось бы незамеченным мореплавателями из числа железнорожденных дома Грейджоев.

Переменные звезды

Разумное предположение: раз за наличие времен года ответственно количество тепла, испускаемое Солнцем, для хаотичной смены сезонов необходима звезда с изменяемой интенсивностью.

Такие звезды в астрономии называются переменными, и их в нашей Вселенной очень много. И действительно: непостоянство их внутренней активности привело бы к более сложному поведению климата на планете.

Одно небольшое «но» – возникновение жизни требует стабильности окружающей среды. Постоянная смена условий просто не дала бы развиться живым организмам на планете. Помимо этого, некоторые переменные звезды время от времени производят выбросы высокоэнергетического рентгеновского излучения, которое окончательно уничтожило бы все зачатки жизни.

Задача Ситникова

В 1961 году советский математик Кирилл Александрович Ситников предложил следующую задачу: предположим систему из трех тел, два из которых сильно тяжелее третьего. В нашем случае первые два объекта будут играть роль «звезд», а третий – «планеты».

Звезды в таком случае вращаются во взаимном гравитационном поле вокруг общего барицентра. Мысленно нарисуем прямую, проходящую через барицентр перпендикулярно плоскости обращения звезд и поместим в нее планету. На нее будет влиять гравитационное воздействие обеих звезд, и она будет двигаться вдоль мысленно проведенной нами прямой.

Планета будет периодически находиться то над плоскостью обращения звезд, то под ней: при этом в самом общем случае движение будет случайным. Немецкий математик Юрген Курт Мозер в 1973 году доказал следующую теорему: для любой наперед заданной последовательности целых числе можно придумать такую систему из трех тел, что выбранные числа будут соответствовать времени, которое «планета» в задаче Ситникова находится над и под плоскостью движения звезд.

Чем дальше будет находиться планета от барицентра, тем холоднее будет температура в данный момент; а теорема Мозера обеспечит наблюдаемую спонтанную длительность зимы в Вестеросе.

Внимательный читатель может уточнить: а как же вторая звезда – разве, так же как и в двойной звездной системе, жители Вестероса не заметят второе солнце на небе? Ответ на этот вопрос прост: задача Ситникова не ограничивает класс тел в системе, главное, чтобы два из них были тяжелыми, а третье – легким. При удалении планеты от барицентра хватит и света от одной звезды для обеспечения смены времен года, а второе массивное тело может, например, быть черной дырой или нейтронной звездой.

Кажется, жителям Вестероса все же не стоит пренебрегать астрономией: с её помощью они бы уже точно научились предсказывать, когда и как надолго придет зима.