Орбиты Земли и Марса, на которых указаны даты некоторых противостояний.
Совсем неудобным для наблюдений является другое взаимное расположение Марса и Земли, называемое соединением. В этот момент Марс находится за Солнцем на прямой, проходящей через Землю и Солнце. Его удаление от Земли становится наибольшим и в среднем равным 370 миллионам километров.
Мы все время говорили о расстоянии до Марса «в среднем». Дело в том, что расстояние Марса от Земли и во время противостояния и во время соединения меняется от года к году. А объясняется это тем, что орбиты Земли и Марса — не окружности, а эллипсы, и потому расстояния между орбитами этих планет в разных местах различны. Вот почему противостояния Марса бывают выгодными и невыгодными для наблюдений.
Разумеется, самыми удобными противостояниями будут такие, при которых Марс ближе всего подходит к земной орбите. Они называются великими противостояниями и повторяются через каждые пятнадцать или семнадцать лет. Так например, великие противостояния были в 1909, 1924 и 1939 годах. Ближайшее великое противостояние будет в 1956 году. В эти периоды Марс подходит к Земле на расстояние всего лишь 55 миллионов километров. Для астрономов это большое событие, так как бывают противостояния, при которых Марс удален от Земли более чем на 100 миллионов километров. К сожалению, великие противостояния приходятся всегда на летние месяцы, когда Марс находится в южных созвездиях звездного неба. Поэтому в наших широтах в это время он располагается низко над горизонтом, а потому мало удобен для наблюдений. Зато чем южнее находится обсерватория, тем лучше в этот период виден Марс.
Большинство из тех замечательных открытий, о которых будет идти речь в дальнейшем, были сделаны астрономами в период великих противостояний Марса. Однако даже в эти периоды для невооруженного глаза Марс виден лишь как очень яркая красноватая звезда. Зато в телескоп на Марсе можно рассмотреть много подробностей.
Направив телескоп на Марс, мы обнаруживаем прежде всего, что Марс, как Земля и другие планеты, имеет шарообразную форму. Можно сравнительно легко подсчитать размеры Марса. Для этого достаточно измерить угол, под которым поперечник Марса виден с Земли. Это проделывается с помощью специальных точных угломерных инструментов. Результаты измерений показывают, что даже во время великого противостояния Марс виден под углом в 25 секунд, а во время соединения — еще меньше, под углом в 3,5 секунды. Телескоп увеличивает угол, под которым мы видим небесные тела. Но даже в школьный телескоп с увеличением в семьдесят пять раз Марс виден так же, как Луна невооруженным глазом.
Измерив угол, под которым виден поперечник Марса, и зная расстояние от Земли до Марса в этот момент, можно легко вычислить размеры диаметра Марса в километрах. Подсчеты показали, что Марс меньше Земли. Его поперечник равен 6787 километрам, то-есть почти в два раза меньше поперечника Земли.
Количество вещества, заключенного в Марсе, то-есть его масса, гораздо меньше массы Земли.
Сравнительные размеры Земли и Марса.
Если бы существовали гигантские весы, на чашках которых можно было бы взвешивать планеты, то на таких весах лишь десять шаров, являющихся копией Марса, смогли бы уравновесить одну нашу Землю. Это означает, что вещества в Марсе в десять раз меньше, чем в Земле. А чем меньше масса планеты, тем слабее она притягивает к себе все предметы, тем меньше вес этих предметов. Марс — это мир, где все предметы весят почти в два с половиной раза меньше, чем на Земле.
Человек, весящий на Земле 60 килограммов, перенесясь на поверхность Марса, стал бы весить там лишь 25 килограммов. При такой легкости собственного тела он смог бы без всякого затруднения, даже не будучи спортсменом, побить все земные рекорды прыжков в длину и высоту.
Но снова вернемся к наблюдениям Марса. Если бы мы стали регулярно изо дня в день наблюдать Марс в течение года или двух, то нам удалось бы обнаружить, что эта планета не всегда видна в виде правильного маленького диска. Иногда Марс становится похожим на маленькую, немного ущербленную Луну. Это значит, что Марс, как и наш спутник, меняет свою видимую форму, или, как говорят астрономы, фазы.
Смена лунных фаз доказывает, что Луна — это темный несамосветяшийся шар, обращающийся вокруг Земли. Половина Луны всегда бывает освещена солнечными лучами, но с Земли это освещенное полушарие видно по-разному: то Солнце освещает полностью сторону Луны, обращенную к Земле, — тогда наступает полнолуние, то, наоборот, освещена противоположная половина Луны — тогда нашего спутника мы вовсе не видим, наступает новолуние. В других же положениях Луны мы видим лишь большую или меньшую часть ее освещенной половины, и потому нам кажется, что серп Луны растет, превращаясь в полную Луну, которая затем начинает убывать с противоположной стороны, снова превращаясь в узкий серп.
Марс находится от Солнца дальше, чем Земля. Поэтому он ни при каких условиях не может оказаться между Землей и Солнцем и наблюдаться с Земли в виде узенького серпа. Ущерб Марса всегда невелик и никогда не достигает даже половины его диска.
Однако фазы Марса имеют большое значение для его изучения. Граница фазы, то-есть граница света и тени на диске Марса, называется терминатором. И вот оказывается, что только в этих местах, вблизи терминатора, можно наблюдать некоторые интересные явления, проливающие свет на природу Марса. Но о них у нас будет речь в дальнейшем.
Сейчас же, продолжая наше первое знакомство с Марсом, мы обратим внимание на те детали, которые наблюдаются на его поверхности. В отличие от поверхностей больших планет и Венеры, поверхность Марса имеет устойчивые и постоянно наблюдаемые детали. Прежде всего обращают на себя внимание темные зеленовато-синеватые пятна, выделяющиеся на общем оранжевом фоне остальной поверхности Марса. Эти пятна имеют вполне определенные и постоянные очертания. Наблюдая за ними в течение ночи, можно обнаружить, что они все время смещаются по отношению к краю диска Марса. Появляясь на одном его краю, они постепенно приближаются к середине диска, а затем, продолжая свое движение, скрываются за противоположным краем. Объяснить наблюдаемое весьма легко: Марс, как и Земля, вращается вокруг своей оси.
Вращение Марса вокруг своей оси.
Как и на нашей планете, на Марсе происходит смена дня и ночи. Там, как и в нашем мире, темные звездные ночи сменяются яркими солнечными днями. Сходство этих двух миров усиливается еще и тем, что продолжительность суток на Марсе и на Земле почти одинакова. Но астрономы стремятся к точности, и путем тщательных наблюдений им удалось установить, что сутки на Марсе продолжаются 24 часа 37 минут 22,691 секунды.
Марс похож на Землю не только продолжительностью своих суток. Воображаемая ось, проходящая через полюсы Марса, наклонена к плоскости его орбиты под углом около 65 градусов, то-есть почти так же, как земная ось к плоскости земной орбиты (66,5 градуса). А это означает, что на Марсе происходит смена времен года, как и на нашей Земле. Значит, и там в обоих полушариях бывают зима, весна, лето и осень, но только каждое из времен года на Марсе почти вдвое продолжительнее земного.
Мы окончим на этом наше первое знакомство с Марсом. Оно убедило нас в том, что эта планета в некоторых отношениях напоминает Землю.
СТРАХ И УЖАС
Многим из читателей этой книжки, вероятно, известно знаменитое сочинение английского писателя Джонатана Свифта «Путешествия Гулливера». Главный его герой Гулливер совершает фантастические путешествия по неведомым странам, встречая в одних удивительных сверхкарликовых людей — лилипутов, а в других — ужасающих своими размерами великанов.
В третьей главе третьей части Свифт описывает фантастическую страну Лапуту, где живут лишь одни математики. Увлечение ее жителей математикой настолько велико, что даже красота женщин здесь описывается с помощью математических кривых, а портные вычисляют формы платья, пользуясь логарифмической линейкой. Несмотря на необыкновенную рассеянность, жители этой страны успешно занимаются многими науками и, в особенности, астрономией.
«Они, — пишет Свифт, — посвящают большую часть своей жизни наблюдениям небесных тел с помощью инструментов, далеко превосходящих наши по своим качествам. Хотя их телескопы имеют длину не более трех футов, они увеличивают сильнее и дают более яркие изображения светил, чем наши стофутовые трубы. Это преимущество дало им возможность далеко опередить в своих открытиях наших европейских астрономов. Так, они занесли в каталог десять тысяч неподвижных звезд, между тем как самый обширный из наших каталогов не содержит и трети этого числа. Они открыли также два маленьких спутника, обращающихся около Марса, из которых ближайший находится от центра планеты в точности на расстоянии трех ее диаметров, а внешний — на расстоянии пяти диаметров; первый делает полный оборот в десять часов, а второй — в двадцать один с половиной часа, так что квадраты их времен обращения относятся как кубы расстояний от центра Марса, из чего очевидно, что они подчиняются тому же закону тяготения, который управляет и другими небесными телами».
Джонатан Свифт писал это в 1726 году, тогда, когда астрономы ничего не знали о существовании спутников Марса. Правда, некоторые из них выдвигали предположения о том, что у Марса есть луны, и даже пробовали обнаружить эти луны в телескоп, но все попытки подобного рода оканчивались неудачей. В конце концов к середине XIX века сложилось мнение, что Марс лишен спутников, а утверждения лапутских астрономов так же фантастичны, как и все путешествия никогда не существовавшего Гулливера.
Спустя ровно полтора века после выхода первого издания «Путешествий Гулливера», то-есть в 1877 году, наступило очередное великое противостояние Марса. В этом году один из астрономов случайно обнаружил слабенькую звездочку, движущуюся среди обычных звезд вслед за Марсом. Дальнейшие исследования показали, что загадочная звездочка — это спутник Марса, обращающийся вокруг планеты за 30 часов 18 минут.
Вскоре совсем близко к краю диска Марса была обнаружена еще одна звездочка, следовавшая за Марсом. Этот второй спутник Марса оказался совсем необычайным. Он скоро исчез за диском Марса, а затем, спустя три часа, появился из-за противоположного его края. Его период обращения вокруг Марса равен 7 часам 39 минутам.
Да, Марс действительно имеет двух спутников, как это утверждал Джонатан Свифт. Конечно, шутливые высказывания Свифта не были научным предвидением или на чем-нибудь основанным предсказанием. Совпадение с фактами получилось совершенно случайно.
Спутники Марса были названы Фобос и Деймос, что в переводе с греческого означает Страх и Ужас.
Орбиты спутников Марса.
Вполне естественно, что такие грозные спутники и должны сопровождать кровавого бога войны — Марса.
Впрочем, сами эти небесные тела вряд ли могут внушать те чувства, о которых говорят их названия. Скорее, напротив, они умиляют нас своими крошечными размерами. Спутники Марса принадлежат к числу наименьших из известных нам тел солнечной системы. Ближайший к Марсу Фобос имеет диаметр 16 километров, а Деймос и того меньше — всего 8 километров. Это — самые маленькие из лун солнечной системы. Тяжесть на их поверхностях ничтожно мала, а потому спутники Марса лишены атмосфер, а стало быть, и жизни. Деймос отстоит от центра планеты на расстоянии 23 500 километров, а Фобос — всего на расстоянии 9376 километров. Иначе говоря, от поверхности Марса до Фобоса расстояние меньше, чем от Москвы до Владивостока.
Благодаря своей близости к Марсу его спутники обращаются вокруг планеты с рекордной быстротой. В особенности это относится к Фобосу. Он обегает Марс скорее, чем тот успевает повернуться вокруг своей оси.
С поверхности Марса можно было бы наблюдать удивительную картину. Маленькая луна Марса — Фобос, в отличие от нашей Луны, быстро перемещалась бы среди звезд, восходя на западе и заходя на востоке. В течение марсианской ночи она успевает два раза, а в длинные ночи — три раза обежать все небо, двигаясь навстречу всем остальным небесным светилам. Хотя с поверхности Марса Фобос выглядит в три раза меньшим, чем Луна, он, так же как и наш спутник, меняет свои фазы. Разница только в том, что эта смена также происходит с удивительной стремительностью и от его полнолуния, или, лучше сказать, «полнофобосия», до «новофобосия» проходит меньше четырех часов.
Что касается Деймоса, то он менее эффектен и с поверхности Марса кажется лишь яркой звездой. Ни диск, ни фазы Деймоса мы бы невооруженным глазом не различили.
Вид Фобоса с поверхности Марса.
Кроме удивительных лун, небо Марса украшено еще одним весьма красивым светилом. Это Земля, которая вместе с Луной кажется с поверхности Марса красивой двойной звездой, купающейся в лучах утренней или вечерней зари. Она, таким образом, играет роль утренней и вечерней звезды, как Венера на нашем небе. Венера с Марса видна гораздо хуже, чем с Земли, а Меркурий невооруженным глазом вовсе неразличим.
Зато по ночам марсианское небо украшено ярко сияющим Юпитером. Его главнейших спутников отсюда можно наблюдать даже без помощи телескопа. Сатурн, Уран, Нептун и Плутон кажутся здесь несколько более яркими, чем с Земли.
Звездное небо с Марса, как и с любой планеты солнечной системы, видно таким же, как и с Земли. Звезды чудовищно далеки от нас, и поэтому любые наши перемещения в пределах солнечной системы не влияют заметно на их взаимное расположение. Та же Большая Медведица, тот же Орион и другие знакомые нам созвездия сияют на небе других планет.
Но если мы хотим во что бы то ни стало найти небесное тело, на небе которого мы могли бы увидеть что-нибудь особенно удивительное, то наиболее подходящим для этой цели является небо спутника Марса — Фобоса. Отсюда, с поверхности этой карликовой луны, Марс представляет собой исключительное зрелище. Его исполинский диск, по поперечнику в девяносто раз больший лунного, быстро меняет свои фазы.
На его поверхности можно было бы хорошо рассмотреть множество деталей, разгадать природу которых так стремятся земные астрономы.
Лишь вид Юпитера или Сатурна с ближайших их спутников может соперничать с этим необыкновенным зрелищем. Впрочем, современные мощные телескопы избавляют нас от необходимости путешествия на Фобос. С их помощью, а также применяя другие средства исследования, мы узнали много интересного и увлекательного о загадочной красной планете, с чем теперь и познакомимся.
УРОК АРЕОГРАФИИ
Когда-то в древности люди не знали очертаний тех материков, на которых они обитали. В лучшем случае им были хорошо известны границы их отечества, а о том, что делалось за его пределами, ходили только недостоверные слухи. Так например, древние греки, прекрасно ориентируясь среди множества островов греческого архипелага, не имели ни малейшего представления об очертаниях Скандинавского полуострова или Белого моря. В те времена некоторые серьезно верили в существование далеких неведомых стран, населенных людьми с песьими головами или чудовищными одноглазыми циклопами.
Но проходили века, люди все ближе и подробнее знакомились со своей планетой, и вместе с этим развивалась и наука о Земле — география.
Еще совсем недавно, каких-нибудь несколько десятков лет назад, на географических картах существовали белые пятна. Они изображали собой те места Земли, которые еще не были изучены цивилизованным человеком. Ныне таких белых пятен почти не осталось, и поверхность нашей Земли можно считать полностью изученной.