Николай Николаевич Горька́вый (род. 7 марта 1959 , Челябинск ) — советский и российский астрофизик , писатель , доктор физико-математических наук (1991). Лауреат Государственной премии СССР ( 1989 ).

В настоящее время живёт и работает в США , является директором и старшим научным сотрудником частного Гринвичского научно-технологического института (Greenwich Institute for Science and Technology, GIST) в штате Вирджиния .

Биография

В 1976 году окончил школу № 92 в Челябинске. Занимался в двух секциях Челябинского НОУ (научного общества учащихся): в секции химии (руководитель Ю. Г. Цитцер) и в секции теоретической физики (руководитель — профессор М. С. Свирский). Участвовал в трех сборах НОУ «Курчатовец» в 1975—1976 годах.

В 1976 году поступил на физический факультет Челябинского государственного университета , а в 1981 году закончил его.

В 1981—1986 годах учился в аспирантуре в Москве, в Институте астрономии РАН (с перерывом на службу в армии с весны 1982 по осень 1983). Защитил кандидатскую диссертацию по физике планетных колец в 1986 году.

В 1986—1998 годах работал в Крыму, в Симеизской обсерватории . В 1990 году в ГАИШ МГУ (ныне — Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга ) защитил диссертацию доктора физико-математических наук (степень утверждена ВАК в 1991 году).

В 1998 году, получив за работы по зодиакальной пыли премию и приглашение Национальной академии наук США , начал работать в НАСА, в Центре космических полетов им. Годдарда , под руководством Джона Мазера (Нобелевского лауреата по физике 2006 года). С 2011 года по настоящее время работает в группе спутника « Суоми » (НАСА/НОАА).

Автор свыше ста научных работ и монографии по физике планетных колец.

Основные научные интересы и достижения

Физика планетных колец и их резонансное взаимодействие со спутниками (1981—1999)

Главные результаты (в основном, в соавторстве с А. М. Фридманом ):

— развита теория происхождения планетных колец, основанная на механизме разрушения рыхлых частиц при взаимных столкновениях в дифференциально-вращающемся диске;

— построена система гидродинамических уравнений для гравитирующих колец из неупругих частиц;

— изучена стабильность колец Сатурна и открыты несколько новых неустойчивостей, в том числе, аккреционная неустойчивость, отвечающая за крупномасштабное расслоение колец Сатурна, а также эллипс-неустойчивость, вызывающая эксцентриситет у тонких колец Урана и Сатурна;

— выдвинута модель арок Нептуна, согласно которой они представляют собой прозрачное кольцо с нанизанными отдельными сгущениями-эпитонами. В каждом эпитоне частицы движутся по эпициклическим орбитам;

— предложена модель резонансного происхождения тонких колец Урана. На её основе предсказано положение 6 неоткрытых спутников Урана, дающих по два резонанса на зону колец. Это предсказание подтвердила АМС « Вояджер-2 », через полгода открывшая 10 новых спутников Урана.

Эти работы составили первую в мире теоретическую монографию по современной теории планетных колец , которая впоследствии была переведена на английский . Работы Горькавого—Фридмана о резонансной структуре колец Урана и предсказании его неоткрытых спутников высоко оценили академики В. А. Амбарцумян , В. И. Арнольд , Я. Б. Зельдович , Б. Б. Кадомцев , М. Я. Маров , А. М. Обухов и многие другие выдающиеся учёные . Академик В. И. Арнольд:

Несколько лет назад при наблюдении с самолёта покрытия звезды Ураном случайно были обнаружены его кольца. Анализ их резонансной структуры позволил астрономам Н. Н. Горькавому и А. М. Фридману предсказать целую серию спутников Урана. Через полгода при пролёте «Вояджера-2» вблизи Урана 24 января 1986 г. все эти спутники были обнаружены на предсказанных расстояниях от Урана — ещё один триумф теории тяготения Ньютона. Предсказание орбит спутников Урана — выдающееся открытие, опередившее мировой уровень знаний в этой области, и наша наука может им по праву гордиться.

Нобелевский лауреат, академик В. Л. Гинзбург :

Это, по-видимому, второй случай в истории астрономии предсказания орбит новых небесных тел на основании теоретических расчетов (после происшедшего 140 лет назад вычисления Леверье и Адамсом орбиты неизвестной планеты, открытой затем в 1846 году Галле и названной Нептуном ).

Академик Я. Б. Зельдович:

Такого рода предсказания и их подтверждения встречаются в астрономии весьма редко и заслуживают самой высокой оценки.

Государственная премия СССР 1989 года в области науки и техники была присуждена

«Горькавому Николаю Николаевичу, кандидату физико-математических наук, научному сотруднику Симеизской научной базы астрономического совета Академии наук СССР, Фридману Алексею Максимовичу, доктору физико-математических наук, заведующему отделом того же астрономического совета, — за предсказание системы новых спутников Урана на основе созданной теории коллективных и столкновительных процессов в кольцах планет».

Указ о присуждении премии был подписан М. С. Горбачёвым и Н. И. Рыжковым .

Происхождение нерегулярных спутников планет-гигантов (1993—1995)

В 1993—1995 годах Н. Н. Горькавым и Т. А. Тайдаковой была разработана численная модель для анализа захвата пролетающих астероидов возле планеты-гиганта. Модель была применена к системам трёх планет-гигантов: Юпитера, Сатурна и Нептуна. Неожиданно выяснилось, что обратные спутники не просто охотнее захватываются, чем прямые — они при захвате попадают во вполне определённые зоны, определяемые различной геометрией траекторий налетающих астероидов. И именно в этих зонах и располагаются реальные обратные спутники. Таким образом, расположение внешних спутников, которое долгое время считалось иррегулярным, оказалась подчиняющимся определённым закономерностям. В модели получило объяснение существование внешних юпитерианских спутников, включая обратную группу Пасифе, образование обратной Фебы у Сатурна и большого обратного Тритона у Нептуна.

Из модели для Сатурна был сделан вывод, что на расстояниях примерно в два раза больших, чем радиус орбиты обратной Фебы (13 млн км), самого внешнего спутника Сатурна, известного в начале 90-х, существует ещё неоткрытая группа внешних обратных спутников — аналога юпитерианской внешней группы Пасифе. Предсказание о существовании самой внешней группы обратных спутников Сатурна подтвердилось спустя несколько лет: в 2000—2007 годах на расстояниях в 18-24 миллиона километров было открыто 25 обратных спутников Сатурна. Зона между обратной Фебой и обратной внешней группой, а также между Фебой и Япетом занята преимущественно спутниками с прямыми орбитами — в хорошем соответствии с моделью Горькавого — Тайдаковой.

В 2001 году Горькавый и Тайдакова сделали из своих расчетов 1995 года дополнительное предсказание о том, что самый внешний в то время спутник Нептуна Нереида является крупнейшим представителем прямых спутников в группе внешних спутников, которая будет состоять из смеси спутников с разным направлением обращения при доминировании числа обратных. Это предсказание пока подтверждается: в 2003—2003 году за орбитой Нереиды было открыто 2 прямых и 3 обратных спутника Нептуна.

Зодиакальное облако (1994—2000)

Спутник « COBE » в начале 1990-х с рекордной точностью измерил как реликтовое излучение (за открытие неоднородностей которого Джон Мазер и Джордж Смут получили Нобелевскую премию по физике 2006 года), так и засветку неба из-за зодиакальной пыли, которая серьёзно мешала тонким наблюдениям. Для создания преемника « Хаббла », космического супертелескопа имени Уэбба , потребовалось определить, насколько интенсивно свечение зодиакальной пыли в других точках Солнечной системы, например, в поясе астероидов — в одном из возможных мест размещения будущего телескопа.

В середине 1990-х Николай Горькавый, по предложению Джона Мазера, взялся за построение физической трёхмерной модели межпланетного пылевого облака (на основе данных спутника «COBE», полученных для точки Земли), с помощью которой можно было рассчитать зодиакальную засветку в любой точке Солнечной системы.

Эта работа в 1998 году была удостоена премии Американской академии наук. Её результаты были опубликованы в ведущих американских научных журналах . Модель позволила рассчитать карты засветки неба в любой точке Солнечной системы.

Экзопланеты

Звезда Бета Живописца (β Pictoris) известна своим пылевым диском, видным с ребра, а также тем, что на звезду падают настоящие ливни из комет, которые испаряясь, кратковременно изменяют спектр звезды. Интенсивность этих загадочных кометных ливней сильно варьируется в течение нескольких месяцев.

На гавайской и парижской конференциях (1993 и 1994) Н. Н. Горькавый и Т. А. Тайдакова выдвинули модель, по которой возле Беты Живописца существуют две массивные планеты, похожие по массам и расположению на Юпитер и Сатурн в Солнечной системе . Численный расчет показывал, что эти две планеты способны сбрасывать на звезду большое количество комет, причем интенсивность этих ливней будет варьироваться именно так, как наблюдается.

В 2000 году Николай Горькавый вместе с Джоном Мазером и другими соавторами применил модель зодиакального свечения к дискам возле Веги и Эпсилон Эридана и показал, что резонансное взаимодействие планет с кометно-пылевым диском может приводить к резонансным асимметричным пылевым узорам в диске, заметным с большого расстояния. Это дает новый метод открытия планет возле других звёзд. В статье предсказано существование массивной внешней планеты на радиусе > 60 а. е. возле Веги и небольшой внешней планеты возле Эпсилона Эридана. Этой работе были посвящены специальные пресс-релизы NASA и IAU (Международного астрономического союза).

В 2000 году, по предложению Салли Хип, проводившей наблюдения на телескопе имени Хаббла, Горькавый промоделировал изгиб диска возле Беты Живописца — и показал, что он легко объясняется наличием небольшой (в 10 масс Земли) планеты, расположенной на расстоянии в 70 астрономических единиц (расстояний Земли от Солнца) и имеющей наклонение орбиты в 2,5 градуса . В настоящее время возле Беты Живописца открыта целая планетная система. Достаточно точно определён радиус орбиты только одной планеты, аналога Сатурна, расположенного на расстоянии около 10 астрономических единиц.

В 2006 году Горькавый и Тайдакова сделали вывод, что если наблюдения асимметричного кольца вокруг Веги верны, то это означает, что возле неё есть не только внешняя планета, создающая асимметричный пылевой узор, но и массивная внутренняя планета, которая очистила пространство вокруг звезды от пыли .

Образование Луны и двойных астероидов. (1994-наст.вр.)

Вместе с крымскими астрономами В. В. Прокофьевой и В. П. Таращук, известными своими пионерскими наблюдениями спутников астероидов, Н. Н. Горькавый написал статью о спутниках астероидов в журнале «Успехи физических наук» . Им было показано, что спутники астероидов стабильны и располагаются глубоко внутри сферы Хилла своих главных тел. Но причина образования сравнительно крупных спутников у достаточно мелких астероидов со слабой гравитацией оставалась непонятной. Образование огромной Луны у небольшой Земли представляло аналогичную проблему, но в случае астероидов из-за слабости их гравитации парадоксальность ситуации делалась более наглядной.

В 2007 году Горькавый опубликовал новую модель образования Луны , согласно которой она выросла из регулярного околопланетного облака, масса которого многократно увеличилась за счет баллистического переноса вещества из мантии Земли. Этот перенос похож на тот, который использует модель мегаимпакта , но он идёт не одним мега-ударом, а множеством гораздо менее катастрофичных событий. Аналогичный механизм отвечает и за образование спутников у астероидов, где мегаимпакты случаются редко, зато постоянным фактором эволюции является соударения микрометеоритов с астероидами. Систематический унос массы с поверхности астероидов в межпланетное пространство отвечает за сильное уменьшение массы астероидного пояса (что собственно и послужило причиной — почему в поясе не образовалось планеты), а захват части этого потока в околоастероидный диск вызывает массовое образование астероидных спутников. Когда крупный спутник присоединяется к главному телу, то возникают типичные гантелеобразные астероиды.

Сейсмологическая активность и неравномерность вращения Земли. (1989—2007)

Основные результаты, полученные Горькавым вместе с группой соавторов (А. М. Фридман, Ю. А. Трапезников, Л. С. Левицкий, Т. А. Тайдакова и другие ):

1. Обнаружена корреляция между сейсмичностью и неравномерностью вращения Земли (модулем производной от скорости вращения по времени)/

2. Найдена антикорреляция сейсмической активности между Северным и Южным полушариями, которая оказалась связана с активностью разломов на краю Тихого океана (так называемого «огненного кольца»). Позже было показано, что такая сейсмическая асимметрия — типичное явление на стыке трех плит.

3. Доказано существование годового периода в частоте слабых землетрясений и изучена зависимость статистической значимости этого периода от глубины эпицентра, от географического региона и других факторов.

4. Предсказана неравномерность (около 0.5 см в год) скорости движения континентов, которая достигает в среднем нескольких сантиметров в год.

Это научное направление было поддержано одним из первых грантов РФФИ в 1993 году.

Спутник «Суоми», атмосферная физика, Челябинский болид (2011-наст.вр.)

19 февраля 2013 года Горькавый обнаружил в данных лимбового сенсора спутника «Суоми» сигнал от пылевого облака, оставленного в атмосфере Челябинским болидом . С помощью анализа данных «Суоми», продемонстрировал, что облако растянулось в кольцо, которое просуществовало в атмосфере Земли более трёх месяцев. Из наземных фотографий, присланных очевидцами, оценил высоту и скорость конвективного подъёма грибообразного облака , а также обнаружил явление «перелёта» — когда быстро поднимающееся облако, проскочив точку равновесия, оседает назад . По аэродинамическому торможению оценил диаметр обломка, упавшего в озеро в 78 см (-16/+20)см, что оказалось очень близко к реальным размерам вытащенного из озера фрагмента: 88x66x62 см.

Горькавый стал ведущим автором статьи в . Другие соавторы статьи: Дидье Рауль, разработчик программ определения свойств аэрозоля из данных спутника «Суоми»; Пол Ньюман и Арлиндо да Сильва — известные специалисты по моделированию атмосферных течений; Александр Дудоров, челябинский астроном, возглавивший сбор метеоритов и метеоритной пыли после взрыва болида. Этой работе был посвящён пресс-релиз Годдардского центра НАСА и специальная анимация, созданная специалистами в Годдарде. Пресса всего мира обсуждала новое пылевое кольцо вокруг планеты.

В 2014 году Центр космических полетов им. Роберта Годдарда отметил группу ученых, изучавших под руководством Николая Горькавого челябинский метеорит, премией им. Роберта Годдарда — одной из самых престижных наград США в области изучения космоса.

Николай Горькавый участвует в различных мероприятиях, посвящённых Челябинскому метеориту: круглых столах , конференциях, сборниках и др.

В 2014 году Николай Горькавый предложил построить в Челябинске многофункциональное здание "Галерея «Метеорит» в форме метеоритного следа.

В 2016 году в соавторстве с А. Е. Дудоровым вошел в редакционную коллегию и выступил одним из соавторов книги «Челябинский суперболид», выпущенной издательством Челябинского государственного университета .

Циклическая модель Вселенной

В начале 2020-х годов Н. Горькавым предложена, и с тех пор при участии соавторов развивается, циклическая модель Вселенной. На основе общей теории относительности сделано предположение, что в каждом цикле расширение идёт за счёт преобладания силы антигравитации, возникающей в результате уменьшения массы системы при слиянии чёрных дыр с излучением гравитационных волн, а сжатие идёт за счёт преобладания силы гравитации, увеличивающейся в результате роста массы чёрных дыр при поглощении ими гравитационных волн. Предложенная концепция предполагает, в частности, существование в настоящее время гигантской чёрной дыры размером в миллиард световых лет, максимальное сжатие Вселенной в цикле до размера порядка светового года, переход части чёрных дыр из цикла в цикл .

Прочее

Николай Горькавый также интересуется проблемами обработки трёхмерных лидарных данных; роботостроением (см. конструкцию робота «Сёрфера» из «Теории катастрофы»); динамикой клеточных мембран и математическим моделированием разрыва эритроцитов, инфицированных малярийными паразитами (эта тема была поддержана грантом фонда Лангедок-Русильон и развивается им с 2011 года, с месячного визита в университет Монпелье , Франция), а также проблемой энергии-импульса гравитационного поля в теории Эйнштейна .

Литературная деятельность

Научно-популярные книги

• Энциклопедия для детей. Астрономия. Аванта+, 1998 (соавтор).
• Большая детская энциклопедия. Вселенная. Русское энциклопедическое товарищество, 2000. (соавтор)
• «Звёздный витамин», Астрель/АСТ, М, 2012, 190 с.
• «Небесные механики» Астрель/АСТ, М, 2013, 285 с.
• «Колумбы космоса» Астрель/АСТ, М, 2013, 475 с. (переиздание «Звёздного витамина» и «Небесных механиков»)
• «Создатели времён», Астрель/АСТ, М, 2014, 254 с.
• «Челябинский суперболид». Издательство Челябинского государственного университета , Челябинск, 2016 (соавтор)
• «Звездочёты», АСТ, М, 2018, 254 с. (100 научных сказок)

Научная фантастика

• « Астровитянка ». Астрель/АСТ, М, 2008, 508 с.
• «Теория катастрофы». Астрель/АСТ, М, 2009, 508 с.
• «Возвращение астровитянки». Астрель/АСТ, М, 2010, 477 с.
• «Курьер-619 (Юпитер — Челябинск)». АСТ, 2021, 384 с.

По книгам «Астровитянка» и «Теория катастроф» в 2014 году были написаны сценарии для полнометражных кинофильмов (авторы сценариев — Н. Горькавый и Т. Киця).

Признание и награды

• 1989 — лауреат Государственной премии СССР с золотой медалью.
• 1992 — грант Американского астрономического общества .
• 1993—1995 — две премии Международного научного фонда.
• 1993—1998 два гранта Российского фонда фундаментальных исследований .
• 1998—2000 премии Национального исследовательского Совета Национальной академии наук США .
• 2009 — премия « Странник » в номинации «Образ будущего» за книгу «Девочка с хрустальными волосами» (первая книга серии «Астровитянка»).
• 2010 — премия «Бегущая по волнам» за лучший женский образ в фантастическом произведении, за образ Никки в романе «Астровитянка»
• 2012 — Народная премия «Светлое прошлое» за выдающиеся достижения в области науки (от правительства Челябинской области и фонда Олега Митяева)
• 2014 — премия имени Роберта Годдарда (NASA) за выдающиеся научные достижения.
• 2021 — Беляевская премия (за сборники научных сказок: «Звёздный витамин» (2012), «Небесные механики» (2013) и «Создатели времён» (2014); номинация «Восстановление справедливости»)

Интересные факты

• Н. Н. Горькавый стал одним из самых молодых лауреатов Государственной премии СССР, получив её в 30 лет, и, видимо, единственным в истории премий лауреатом, который отказался приехать на получение премии. Дело в том, что Государственную премию 1989 года А. М. Фридману вручили в Кремле, а Н. Н. Горькавого пригласили на вручение в набирающий независимость Киев , и он на торжественное вручение собственной премии не поехал. ^{[ источник не указан 2763 дня ]}
• Знаменитый крымский астроном Н. С. Черных назвал открытый им астероид 4654 именем «Горькавый» . Международный астрономический союз (IAU) утвердил это название ( 4654 Gor’kavyj ) в 1997 году со следующим обоснованием:

Назван в честь Николая Николаевича Горькавого (1959—), сотрудника Крымской астрофизической обсерватории, небесного механика и космогониста. Он создал единую модель образования спутниковых систем Юпитера, Сатурна и Нептуна, и объяснил происхождение обратных спутников планет-гигантов и особенностей колец Нептуна.

• Академик В. И. Арнольд в своей книге «Математическое понимание природы. Очерки удивительных физических явлений и их понимания математиками» пишет, что обсуждал с иностранными учёными возможность присуждения Нобелевской премии за предсказание спутников Урана:

Мне кажется, Нобелевские премии специально созданы для увенчивания именно таких научных открытий, подтверждённых впоследствии экспериментами или наблюдениями, как описанная теория колец Урана. Но американские астрономы, с которыми я это впоследствии обсуждал, возразили: «наша цель — поддерживать американские теории, а не российские» .

Примечания

Ссылки

• , «Взгляд», 17 сентября 2008 г.
• , КАРТА74.рф, 2 октября 2014 г.
• , Доступ1, 5 октября 2012 г.
• , Хабрахабр, 7 сентября 2012 г.
• , Лаборатория фантастики
• , Крымский клуб фантастов