Венера окутана облачной атмосферой.
Мы летим мимо Венеры, не рискуя высаживаться на ее загадочную и пока не исследованную поверхность. Увеличивая скорость полета, наш корабль проносится мимо Земли, Марса и вступает в область карликовых планет — астероидов. Их так много, что опасность столкновения с ними нашего звездолета становится вполне вероятной.
Умело уклоняясь от приближающихся к нам астероидов, мы с интересом наблюдаем в окна корабля карликовые планеты. Впрочем, название «планеты» вряд ли подходит к этим небесным телам. Большинство из них имеет ничтожные по сравнению с Землей размеры — несколько километров, а то и метров в поперечнике. Даже самый крупный из астероидов — Церера — имеет диаметр всего лишь около 800 километров. Все карликовые планеты безусловно лишены жизни — они слишком малы для того, чтобы удержать атмосферу. Сила их притяжения настолько невелика, что на некоторых из них взрослый человек весил бы всего несколько граммов.
Наш корабль причаливает к одному из астероидов. Как и большинство карликовых планет, он имеет неправильную форму, напоминая огромную гору, несущуюся в пространстве. Развлечения ради мы решили совершить прогулку по карликовой планете. Но это сделать совсем не легко. Вступив на ее поверхность, мы вовсе не ощутили веса — ведь сила тяжести здесь в десять тысяч раз меньше, чем на Земле, и каждый из нас весит лишь несколько граммов! Достаточно неосторожно топнуть ногой, и мы улетим с этой планеты, превратившись в самостоятельное небесное тело. Такая перспектива нас вовсе не устраивает и, возвратившись на наш корабль, мы с удовольствием продолжаем увлекательное путешествие.
Впереди нас ожидает крупнейшая из планет солнечной системы — Юпитер. Тысяча триста земель потребовалось бы для того, чтобы заполнить ими объем, равный Юпитеру. Медленно и величественно движется он вокруг Солнца, завершая полный оборот почти за двенадцать лет. По мере нашего приближения к нему он становится все больше и больше. Вот мы подлетели так близко к Юпитеру, что эта гигантская планета занимает полнеба. Его поверхность поражает нас богатством разнообразных красок и бурными непрерывными изменениями. Серовато-бурые полосы, испещренные множеством пятен всех оттенков — от бледно-серого до кирпичного, — покрывают весь диск планеты. Юпитер заметно сплюснут — это следствие его быстрого вращения вокруг оси. Сутки на Юпитере — самые короткие в солнечной системе. Они продолжаются всего лишь около десяти часов. Поверхность Юпитера никогда не остается постоянной. Полосы и пятна на наших глазах непрерывно изменяются. Мы понимаем причину этих изменений. Перед нашими глазами облака, быстро мчащиеся в гигантской атмосфере Юпитера. Сильнейшие земные ветры и бури кажутся легким дуновением по сравнению с чудовищными ураганами, постоянно дующими в этой атмосфере. Именно они гонят облака, изменяя их форму и придавая всей планете изменчивый вид.
Вид Юпитера с поверхности его спутника.
Мы влетаем в густую атмосферу Юпитера, чтобы исследовать ее химический состав. И здесь нас ждет горькое разочарование. Атмосфера Юпитера ядовита. Ураганы на Юпитере — это не порывы свежего земного ветра, которым легко и приятно дышать, а бешено мчащиеся удушающие массы болотного газа — метана, аммиака, водорода. Вспоминая мало приятный запах нашатырного спирта, мы поспешно вылетаем из атмосферы Юпитера.
Да, эта величайшая из планет, конечно, необитаема. Трудно представить себе жизнь в атмосфере, пахнущей, как нашатырный спирт, и лишенной кислорода. Кроме того, на Юпитере очень холодно. В его атмосфере морозы близки к 140 градусам.
Жизни на Юпитере нет, и нет существ, которые могли бы любоваться необычайным видом неба с этой планеты. Солнце с Юпитера кажется в пять раз меньшим в поперечнике, чем с Земли. Рассмотреть отсюда без помощи телескопа нашу Землю невозможно. Она, как Венера и Меркурий, постоянно скрывается в солнечных лучах. Марс виден почти так же плохо, зато Сатурн по своей яркости напоминает ярчайшие из звезд. Но не он привлекает наше внимание. В окно звездолета мы видим необыкновенное зрелище. На небе ярко сияют четыре луны. Они по своей природе и изменению фаз очень напоминают нашу Луну.
С поверхности Сатурна его кольца представляют собой удивительное зрелище.
Но свита Юпитера не ограничивается этими крупнейшими спутниками. Еще восемь лун, правда более мелких, обращаются вокруг величайшей из планет.
Удивительное зрелище не может отвлечь нас от продолжения нашего путешествия. Хотя мало надежды в еще более далеких и холодных областях солнечной системы встретить жизнь, тем не менее мы решаемся посетить и оставшиеся три планеты. Наши остановки рискуют стать слишком однообразными, так как Сатурн, Уран и Нептун — это, в сущности, уменьшенные копии Юпитера. Будучи во много раз больше Земли по своему объему, они обладают такими же могучими и такими же ядовитыми атмосферами, как и Юпитер.
Все эти планеты сопровождают спутники. Девять лун имеет Сатурн, пять — Уран и лишь две — Нептун. У Сатурна в дополнение к его девяти лунам имеется удивительное кольцо, или, точнее, кольца. Издали они кажутся сплошными. Подлетев к ним поближе, мы убеждаемся в том, что кольца Сатурна — это рой отдельных камней, крупных и мелких, обращающихся в одной плоскости вокруг этой планеты. Незабываемое зрелище представляют кольца Сатурна, наблюдаемые вблизи. Когда мы пролетали недалеко от границы атмосферы Сатурна, они казались нам гигантскими арками, перекинутыми через все небо.
Эти поразительные по красоте картины совсем не похожи на то, что наблюдаем мы теперь, приближаясь к границам солнечной системы. Здесь, обходя Солнце за двести сорок девять лет, медленно движется самая далекая из известных нам теперь планет — Плутон. Трудно представить себе мир более мрачный, чем эта планета. Солнце отсюда кажется лишь очень яркой звездой, почти не дающей тепла, хотя оно освещает Плутон в двести пятьдесят раз сильнее, чем Луна Землю. Ужасающий мороз, близкий к абсолютному нулю, не смягчается ярким сиянием далеких звезд. Мир вечного мрака и страшного холода — такова последняя из планет, несомненно лишенная жизни.
С Плутона Солнце кажется лишь яркой звездой.
Лететь дальше не имеет смысла, даже если есть еще более далекие планеты, пока неизвестные земным астрономам. Здесь, вдали от Солнца, мы наверняка не встретим жизни. Ее можно искать лишь в тех областях солнечной системы, в которых находится наша Земля, где достаточно ярко светит и греет Солнце.
Мы возвращаемся на Землю несколько разочарованными. Наши попытки обнаружить жизнь на других планетах пока не увенчались успехом. Одни из них слишком малы и потому лишены атмосфер, а стало быть, и жизни. Другие, обладая большими размерами, окутаны ядовитыми и чрезвычайно холодными атмосферами. Нигде, за исключением Земли и, может быть, Венеры, мы пока не встретили никаких признаков жизни.
Но расстраиваться еще рано. Жизнь есть не только на Земле, но и за ее пределами.
Мы встретим ее на Марсе.
ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С МАРСОМ
Если не считать Луны и Солнца, то Марс является, несомненно, самым известным небесным светилом. В те годы, когда условия видимости этой планеты особенно благоприятны, Марс привлекает к себе внимание всех, кто посмотрит на звездное небо. Он выделяется среди обычных мерцающих звезд спокойным красноватым блеском. Как и все остальные планеты, Марс перемещается на фоне звезд, переходя из одного созвездия в другое. Эти перемещения происходят так медленно, что заметить их можно, лишь наблюдая Марс в течение нескольких недель.
Если бы мы внимательно стали следить за движением Марса, то нам удалось бы заметить одну любопытную особенность этого движения. Дело в том, что Марс движется по небу как-то странно: медленно перемещаясь среди звезд с запада на восток, он иногда останавливается и начинает идти в противоположную сторону. Но затем, как будто передумав, Марс опять останавливается и снова продолжает двигаться в прежнем направлении, описав таким образом на небе за два с половиной месяца загадочную петлю. Такие петли описывают среди звезд и другие планеты.
Петля, описанная Марсом на небе.
По теории Коперника, Марс описывает на звездном небе петли потому, что мы наблюдаем его с движущейся Земли. Если возможно было бы перенестись на Солнце и оттуда, из центра солнечной системы, наблюдать движение планет, то ни Марс, ни другие планеты никаких петель не описывали бы, а спокойно двигались бы все время в одном направлении.
Казалось, что все загадки, связанные с движением Марса и других планет, были полностью объяснены теорией Коперника. На самом деле получилось иное.
Первые последователи Коперника на основании его теории вычислили таблицы, в которых давались положения планет среди звезд на много лет вперед. Но когда затем эти теоретически вычисленные положения стали сравнивать с наблюдаемыми, неожиданно получились досадные расхождения. Действительные положения планет, хотя и немного, но все же заметно отличались от вычисленных. Особенно непокорным оказался Марс, который никак не хотел двигаться так, как это предсказывала теория Коперника. Враги Коперника торжествовали. Они заявляли, что факты доказывают ложность его теории и что нужно вернуться назад, к прежним церковным представлениям о мире.
Иного мнения держался убежденный сторонник Коперника и тогда еще мало известный астроном Иоганн Кеплер. Он не сомневался в правильности основных положений новой системы мира. Но эта система нуждалась в существенных поправках. Дело в том, что Коперник, подчиняясь авторитету древних, полагал, что планеты движутся вокруг Солнца по окружностям. Но такое утверждение, в сущности, не было ни на чем основано и являлось простым предубеждением. Кеплер был уверен, что планеты движутся вокруг Солнца по другим кривым и именно поэтому теория Коперника и расходится с наблюдениями. Но что это за кривые, как их найти?
В распоряжении Кеплера имелись многочисленные наблюдения Марса, проведенные известным астрономом того времени Тихо Браге. Определения положения Марса среди звезд были сделаны Тихо Браге с большой для тех времен точностью, которая и принесла ему широкую известность.
Иоганн Кеплер рассказывает Тихо Браге о своих наблюдениях планет.
Задача, стоявшая перед Кеплером, заключалась в следующем: надо было подобрать форму орбиты Марса так, чтобы вычисленные затем на основании этой орбиты положения Марса среди звезд совпали с наблюденными.
Задача была весьма трудной. С колоссальным напряжением сил в течение многих лет Кеплер бился над ее решением. Им было испробовано девятнадцать вариантов различных орбит, и лишь спустя восемь лет, в 1609 году, Кеплер пришел к правильному решению. Он нашел, в чем заключалась ошибка Коперника. Планеты движутся вокруг Солнца не по окружностям, а по эллипсам, и притом неравномерно.
Результаты своих открытий Кеплер изложил в книге под названием «Комментарии на движение Марса». В предисловии Кеплер в шутливом тоне писал:
«При всей человеческой изобретательности никому из смертных не удавалось до сих пор одержать над грозным богом войны решительной победы: тщетно пускали в ход все военные средства и выводили на бой свои лучшие войска. Что касается меня, то я прежде всего должен воздать хвалу усердию храброго полководца Тихо Браге, который в продолжение целых двадцати лет каждую ночь неустанно подсматривал все привычки неприятеля, раскрыв наконец план его войны и обнаружив тайну его ходов…
Наконец неприятель стал склоняться к миру и через посредство своей матери — Природы прислал мне заявление о сдаче в качестве военнопленного на известных условиях и под конвоем арифметики и геометрии без сопротивления приведен был в наш лагерь».
Так Марс помог Кеплеру открыть законы движения планет, которые полностью объяснили все данные наблюдений. Тем самым усовершенствованная Кеплером система Коперника окончательно восторжествовала.
Согласно законам Кеплера, орбита Марса представляет собою не окружность, а эллипс. Есть простой способ познакомиться с этой замечательной кривой. Возьмите лист бумаги, две булавки, нитку и карандаш. Воткните булавки на некотором расстоянии друг от друга, охватите их завязанной в кольцо ниткой и ведите карандашом, натягивая им нитку. Ваш карандаш опишет кривую, которая и называется эллипсом. Точки, в которых воткнуты булавки, называются фокусами эллипса, а отрезок, проходящий через них и соединяющий две противоположные точки эллипса, называется большой осью эллипса.
Так вот, первый закон Кеплера гласит, что орбиты всех планет есть эллипсы, с Солнцем в одном из фокусов. Ближайшая к Солнцу точка планетной орбиты называется перигелием, а наиболее удаленная — афелием. Нетрудно сообразить, что перигелий и афелий — это два конца большой оси планетной орбиты. Чем больше расстояние между фокусами эллипса при одной и той же большой оси, тем вытянутее эллипс.
Есть важная величина, характеризующая вытянутость эллипса. Она называется эксцентриситетом и равна отношению расстояния между фокусами эллипса к длине его большой оси. Окружность можно рассматривать как эллипс, у которого фокусы совпадают в одной точке — центре окружности. Большая полуось такого эллипса равна радиусу окружности, а эксцентриситет равен нулю.
Орбиты больших планет очень мало отличаются от окружностей. Ни у одной из них эксцентриситет не превышает 0,25 и лишь для Плутона, Меркурия и Марса он имеет заметную величину. Во времена Кеплера Плутон еще не был открыт, Меркурий, скрываясь в солнечных лучах, был неудобен для наблюдений, и только Марс благодаря большому эксцентриситету своей орбиты обнаруживал наибольшие отклонения от теории Коперника.
Орбита Марса имеет эксцентриситет, равный 0,09334, то-есть близкий к 0,1. Благодаря этому Марс в перигелии на 48 миллионов километров ближе к Солнцу, чем в афелии. Но это расстояние составляет лишь 24 процента от длины большой полуоси его орбиты, или, что то же, среднего расстояния Марса от Солнца. Эта планета обращается вокруг Солнца в среднем на расстоянии 227 миллионов 720 тысяч километров, то-есть почти в полтора раза большем, чем Земля.
Второй закон Кеплера утверждает, что планеты движутся вокруг Солнца неравномерно. Чем ближе планета к Солнцу, тем она движется быстрее, чем дальше — тем медленнее.
Чем дальше планета от Солнца, тем больший путь она описывает вокруг него и тем большее время требуется ей для завершения этого пути.
Третий закон, открытый Кеплером, связывает расстояния планет от Солнца с продолжительностью их года, то-есть периодом обращения вокруг Солнца Год Марса равен шестистам восьмидесяти семи земным суткам. Он почти в два раза продолжительнее земного года.
Благодаря тому что годы Марса и Земли не совпадают, расстояние этих планет друг от друга непрерывно изменяется. Будем в дальнейшем, чтобы не запутаться, вести исчисление времени в земных годах и сутках. Так вот оказывается, что через каждые два года и два месяца Марс и Земля подходят друг к другу на наименьшее расстояние. В этот момент Марс, Земля и Солнце находятся почти на одной прямой, причем Земля расположена между Солнцем и Марсом. Такое положение Марса по отношению к Земле называется противостоянием. Это — самое удобное время для его наблюдений. Марс подходит тогда к Земле в среднем на расстояние 79 миллионов километров.