Гипотетические естественные спутники Земли — небесные тела, обращающиеся вокруг Земли, существование которых предполагалось астрономами. В настоящее время общепризнано, что единственным естественным спутником Земли является Луна, однако предположения о существовании других спутников неоднократно выдвигались астрономами, публиковались в популярных изданиях и описывались в художественных произведениях.
Попытки обнаружения дополнительных спутников неоднократно предпринимались отдельными учеными-астрономами в течение XIX и первой половины XX века. Ни одно из опубликованных сообщений об обнаружении предполагаемых спутников не было подтверждено независимыми наблюдениями.
Во второй половине XX века, вначале в связи с нуждами космонавтики, а впоследствии и для обнаружения объектов, которые могут столкнуться с Землёй, стали вестись систематические поиски небесных тел в околоземном пространстве. Пионером таких поисков стал Клайд Уильям Томбо, первооткрыватель Плутона. В настоящее время активный поиск таких объектов ведётся в рамках нескольких проектов: , LINEAR, NEAT, LONEOS, обзор Каталина и другие. Постоянных спутников в рамках данных проектов обнаружено не было.
Существует несколько околоземных объектов, которые в популярной литературе иногда называют «вторыми лунами» или «вторыми спутниками». Во-первых, это астероиды, орбиты которых находятся в резонансе с орбитой Земли. Квазиспутники, такие как (3753) Круитни, движутся в орбитальном резонансе с Землёй 1:1, но обращаются вокруг Солнца. Троянские астероиды Земли, такие как 2010 TK7, движутся по той же орбите, что и Земля, но перед ней или после неё, в окрестности точек Лагранжа системы Земля — Солнце. Во-вторых, в точках Лагранжа системы Луна—Земля, на лунной орбите в 60° впереди и позади Луны, обнаружены облака межпланетной пыли, получившие по фамилии открывшего их астронома название «облака Кордылевского». Кроме того, возможен захват Землёй временных спутников, орбита которых является неустойчивой. Примером такого спутника является астероид 2006 RH120.
Ранние гипотезы
Первые гипотезы, предполагающие существование иных обращающихся вокруг Земли небесных тел, нежели Луна, были выдвинуты в XVIII веке в связи с дискуссией о природе метеоров и болидов. В то время популярны были предположения, связанные с земным происхождением данных явлений: взрыв горючих газов, атмосферное электричество и т. д. Однако вычисление скорости их движения давало показатели, сравнимые со скоростью движения Земли вокруг Солнца, которая уже была известна учёным того времени. В связи с этим были предприняты попытки объяснить появление данных тел наличием обращающихся вокруг Земли комет, время от времени входящих в атмосферу.
Данная теория была предложена , который с 1739 по 1766 год был президентом Йельского колледжа. Учитывая, что не были известны случаи падения болидов на Землю и что другие небесные тела находились на очень большом расстоянии от Земли, Клэп заключил, что Земля является центральным телом, вокруг которого обращаются болиды. Вычислив предполагаемую орбиту одного из болидов, он получил перигей 40 км и апогей 6440 км.
Данные идеи получили развитие в самом начале XIX века. В 1811 году Джон Фарли писал, что существует «почти бесконечное число сателлитул, или очень маленьких спутников, постоянно обращающихся вокруг Земли во всех возможных направлениях, показывающихся лишь на очень короткое время, когда они окунаются в верхние слои атмосферы при каждом прохождении перигея» Цит. по: .
Спутник Пти
Первое заметное сообщение об открытии второго спутника Земли было сделано французским астрономом (Frédéric Petit), директором Тулузской обсерватории.
Пти занимался наблюдением болидов, пытаясь вычислить их орбиты. Сообщения о результатах своих наблюдений он публиковал в издаваемом Академией наук журнале . Некоторые из наблюдавшихся им болидов, по его вычислениям, имели эллиптическую орбиту, являясь, таким образом, спутниками Земли:
Болид, наблюдавшийся 5 января 1837 года; Болид, наблюдавшийся 21 марта 1846 года с периодом 2 часа 45 минут; Болид, наблюдавшийся 23 июля 1846 года с периодом 3 часа 24 минуты.
Наибольшую известность получили сообщения Пти, сделанные в 1846 году. Описание орбиты болида от 21 марта 1846 года было основано на наблюдениях Лебона, Дассье (Тулуза) и Ларивье (Артенак). Пти вычислил, что этот болид обращался вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 2 часа 45 минут, апогеем 3570 км и перигеем 11,4 км. Высота 11,4 км соответствует нижней границе стратосферы, и в связи с этим публикация была прокомментирована Урбеном Леверье, который указал на необходимость принимать во внимание сопротивление атмосферы.
В 1851 году Леверье опубликовал в «Comptes Rendus» статью, посвящённую анализу сообщений Пти. Он сделал вывод о том, что результаты Пти являются недостаточно достоверными, так как тот не принял в расчёт погрешности в исходных данных, а также не учёл сопротивление воздуха. Леверье считал, что признание болида спутником Земли является лишь одной из возможных гипотез, причём практически невероятной, учитывая физические характеристики явления.
Хотя гипотезы Пти в целом были отвергнуты научным сообществом, они упоминались в популярной литературе. Так, Франсуа Араго в «Astronomie populaire» писал:
Некоторые астрономы считают, что болиды должны считаться спутниками нашей планеты, так как они движутся вокруг Земли с огромной скоростью и могут наблюдаться повторно. В последние годы Пти, директор Тулузской обсерватории, с большим упорством пытается вычислить орбиты болидов, соответствующие упомянутой гипотезе, и добился успеха с некоторой точностью.
Амедей Гильемен, французский астроном, журналист и автор научно-популярной литературы, в своей книге 1866 года La Lune описывает второй спутник Земли, основываясь на наблюдениях Пти:
Французский астроном, месье Пти, из Тулузской обсерватории, рассчитал орбиту болида, о котором имел достаточно данных. Этот уникальный спутник Земли, новый компаньон Луны, обращается вокруг нас за время, не превышающее 3 часов 20 минут, а его расстояние от центра нашей планеты в среднем составляет 14500 км. Отсюда следует, что его расстояние от поверхности Земли не превышает 8140 км.
Пти, которого идея о втором спутнике так и не оставила в покое, в 1861 году опубликовал ещё одну статью, в которой обосновывал его существование пертурбациями в движении Луны. Однако и эта гипотеза не получила признания.
Спутники Вальтемата
В 1898 году доктор , учёный из Гамбурга, сообщил, что он открыл систему маленьких спутников, обращающихся вокруг Земли. Хотя Вальтемат указывал на то, что спутник наблюдался ранее (в основном эти сообщения были опубликованы в малодоступных источниках), ему, по-видимому, не было известно о наблюдениях Пти.
Один из описанных Вальтематом спутников находился на расстоянии км от Земли, имел диаметр 700 км и совершал оборот вокруг Земли за 119 дней (синодический период составлял 177 дней). Указывалось также, что спутник отражает недостаточно света, чтобы быть видимым невооружённым глазом, однако в определённые моменты времени он всё же видим. Вальтемат сделал несколько предсказаний относительно возможных моментов наблюдения спутника. Ссылаясь на наблюдения, сделанные в 1881 году в Гренландии, он указал, что «иногда он сияет в ночи как Солнце, но только в течение часа или около того». Вальтемат считал, что его спутник ранее наблюдался Джованни Кассини и Жаком Маральди, которые приняли его за солнечное пятно. Кроме того, он ссылался на наблюдения спутника Венеры в Сент-Неоте в 1761 году, считая, что и в этом случае наблюдался второй спутник Земли. Однако аргументов в пользу такой интерпретации этих наблюдений им приведено не было.
В феврале 1898 года, по вычислениям Вальтемата, спутник должен был пройти по диску Солнца. 4 февраля 1898 года служащие почтового отделения города Грайфсвальда, наблюдая Солнце невооружённым глазом, увидели тёмный объект, диаметр которого составлял примерно 1/5 диаметра Солнца, совершивший прохождение с 1:10 по 2:10 по берлинскому времени. Однако в это же время Солнце наблюдалось астрономами У. Уинклером (W. Winkler) из Йены и Иво фон Бенко (Ivo von Benko) из Пулы (Австрия), которые не увидели ничего, кроме обычных солнечных пятен.
Неудачи не ослабили стремление Вальтемата к поискам нового спутника, и 20 июля 1898 года он направил в журнал «Science» сообщение об открытии третьего спутника, находящегося на расстоянии 427 250 км от Земли и имеющего диаметр 746 км. Вальтемат назвал его «поистине бурным и магнетическим спутником» (). В журнале прокомментировали это сообщение таким образом: «Возможно, именно этот спутник руководит безумием» ().
Дальнейшие поиски
Возможность наличия у Земли второго спутника изучалась Уильямом Пикерингом. Для начала он вычислил, что спутник, обращающийся на расстоянии 320 км от земной поверхности, имеющий диаметр 30 см и такую же отражающую способность, как и Луна, должен быть виден в 3-дюймовый телескоп, а спутник диаметром 3 м будет виден невооружённым глазом. Пикеринг не занимался поисками дополнительных спутников Земли, хотя с 1888 года он занимался поисками спутника Луны. Не обнаружив таких спутников, он заключил, что если они и существуют, то должны быть диаметром менее 3 метров. Также в 1923 году он опубликовал статью «Метеоритный спутник» () в журнале , фактически содержавшую обращённый к астрономам-любителям призыв к поиску маленьких естественных спутников.
Клайду Томбо (открывшему Плутон) Армией США был поручен поиск околоземных астероидов. В марте 1954 года был опубликован пресс-релиз, в котором объяснялась необходимость такого исследования: указывалось, что подобные спутники могут сыграть роль своего рода перевалочных станций для космических кораблей. Также их обнаружение было необходимо для того, чтобы гарантировать отсутствие ложных срабатываний радаров, отслеживающих космические аппараты. Фактически, это был первый систематический поиск объектов в околоземном пространстве. Методика поиска предполагала использование фотокамеры, настроенной на слежение за объектом, обращающимся вокруг Земли на определённой высоте. На получившихся снимках звёзды будут выглядеть длинными линиями, спутник, находящийся на данной высоте, будет виден как точка, а имеющий более высокую или низкую орбиту — как короткая линия (перевод на русский язык) .
С данным поиском связана одна из «теорий заговора». По словам уфолога , который позже стал директором , ссылавшегося на источники в Пентагоне, поиск был предпринят для обнаружения двух обращавшихся вокруг Земли объектов, обнаруженных радаром дальнего действия в середине 1953 года. Кихо в мае 1954 года заявил, что поиск был успешен и что один или оба объекта были обнаружены и имеют искусственную природу. 23 августа 1954 года журналом «Aviation Week» было опубликовано сообщение, что два естественных спутника были найдены на расстоянии 400 и 600 миль от Земли«Pentagon scare over the observance of two previously unobserved satellites orbiting the earth has dissipated with the identification of the objects as natural, not artificial satellites. Dr. Lincoln La Paz, expert on extraterristrial bodies from the University of New Mexico, headed the identification project. One satellite is orbiting at about 400 mi. out, while the other track is 600 mi. from the earth. Pentagon thought momentarily the Russians had beaten the U.S. to space explorations»: . Однако Томбо публично заявил, что никаких объектов обнаружено не было. Журнал «Popular Mechanics» в октябре 1955 года сообщал:
Профессор Томбо хранит молчание относительно результатов исследования. Он не сообщает, были ли открыты какие-либо малые естественные спутники. Он, однако, указал, что опубликованные в прессе сообщения об открытии 18 месяцев назад естественных спутников на расстоянии 400 и 600 миль от Земли не соответствуют действительности. Он также добавил, что программа исследования не имеет никакого отношения к сообщениям о наблюдении так называемых «летающих тарелок».