Часть I. Исследование Марса классическими методами астрономии

Марс в телескоп

После изобретения телескопа астрономы сразу же попытались наблюдать и зарисовывать поверхность Марса. Один из первых рисунков этой планеты принадлежит голландскому физику и астроному Христиану Гюйгенсу; он сделан в 1659 г. В 60-70-е годы XVII в. наблюдениями Марса занимался французский астроном Жан Доминик Кассини, впервые определивший период вращения Марса по перемещению пятен на его диске.

За два столетия, прошедшие от наблюдений Кассини до работ итальянского астронома-наблюдателя Джованни Скиапарелли, кто только не наблюдал и не зарисовывал Марс! Среди них был и творец звездной астрономии Вильям Гершель, и наблюдатель планет Иероним Шретер, и один из основоположников астроспектроскопии Анджело Секки. На основе этих наблюдений были составлены первые карты Марса и установлено, что на диске планеты можно наблюдать три типа областей: обширные желтовато-оранжевые пространства, получившие название материков, темные серовато-голубые пятна, условно названные морями, и ярко-белые пятна у полюсов, получившие название полярных шапок (рис. 4).

Рис. 4. Фотография Марса. Обсерватория Нью-Мексико (США). Север наверху

Еще В. Гершель в 1784 г. обратил внимание на периодические изменения размеров полярных шапок, совпадавшие со сменой сезонов на планете. Гершель сделал вывод, что весной и летом полярные шапки тают, словно они состоят из снега или льда. Белый цвет шапок создавал аналогию с земными снегами полярных стран. Для той эпохи этого было достаточно для такого вывода.

Оранжевый цвет материков наводил на сравнение с земными пустынями. Что касается морей, то первое время астрономы допускали, что это настоящие моря, наполненные водой. Мы скоро убедимся, насколько опасны в науке подобные чисто внешние аналогии.

Чем больше накапливалось зарисовок Марса, тем точнее становились его карты. Различные астрономы предлагали разные системы названий марсианских областей. В науке укрепилась система названий, предложенная итальянским астрономом Джованни Скиапарелли, работавшим в последней четверти XIX в.

Скиапарелли выделил следующие типы темных деталей на Марсе: собственно моря, обозначавшиеся латинским термином Маге, заливы (Sinus), озера (Lacus), болота (Palus), низины (Depressio), мысы (Promontorium), проливы (Fretum), источники (Fons) и области (Regio). Так появились на карте Марса столь привычные для каждого астронома-планетчика и необычные для широкого круга людей названия, как Solis Lacus (Озеро Солнца), Mare Sirenurn (Море Сирен), Sinus Meridiani (Срединный залив), Deucalionis Regio (область Дезкалиона), Pandorae Fretum (пролив Пандоры), Oxia Palus (Кислое болото) и другие.

Если наблюдать Марс из вечера в вечер в эпоху великого противостояния, когда к Земле наклонено южное полушарие планеты, то из-за разности периодов вращения Марса и Земли на 40 минут обращенные к Земле области будут постепенно сдвигаться в сторону, обратную направлению вращения планеты. И если в первый вечер перед нами был знаменитый южный пояс морей: Mare Thyrrenum, Mare Cimmerium, Mare Sirenum (рис. 5), то дальше перед нами постепенно пройдут светлые области Memnonia и Thaumasia, окружающие продолговатое пятно Solis Lacus, затем большое Маге Erythraeum с двумя заливами у экватора: Aurorae Sinus и Margaritifer Sinus; в это время на севере будет видно сероватое Mare Acidalium. Дальше мы сможем увидеть похожий на двойной клюв Sinus Meridiani, начало отсчета марсианских долгот, и тянущийся от него влево Sinus Sabaeus с примыкающей к нему с севера светлой областью Arabia. На юг от Sinus Sabaeus и Pandorae Fretum простирается большая светлая область Noachis. Темный рукав Flellespontus отделяет ее от соседней с востока (для наблюдателя в телескоп - слева) светлой области Hellas (Эллады), о которой мы еще будем говорить. За Sinus Sabaeus простирается Mare Serpentis с отходящим к северу темным треугольным выступом Syrtis Major. Левее его в 50-е годы вдруг образовалось новое темное пятно Nodus Laocoontis (Лаокоонов Узел), которое через несколько лет так же неожиданно исчезло. Еще дальше идут светлые области Aethiopis, Elysium, а к югу от экватора - уже знакомые нам Mare Thyrrenum и Mare Cimmerium. Круг замкнулся, но на полный обзор Марса у нас ушло 40 суток: таков синодический период вращения Марса относительно Земли^*.

^* (За одни сутки из-за разности периодов вращения Марса и Земли Марс "недоворачивается" на 9 градусов. Чтобы он "недовернулся" на 360°, и требуется 40 суток.)

Рис. 5 а. Фотографическая карта Марса, составленная Г. де Моттони по лучшим наземным наблюдениям

Рис. 5 б. Фотографическая карта Марса, составленная Г. де Моттони по лучшим наземным наблюдениям

Рис. 5 в. Геологическая карта части поверхности Марса по данным 'Маринера-9'

Близость периодов вращения Земли и Марса приводит к любопытным следствиям. Чтобы наблюдать и фотографировать с Земли всю поверхность Марса в течение одних суток, нужны объединенные усилия астрономов стран Европы, Азии и Америки, поскольку ночь (и видимость Марса) для них наступает в физически разные моменты. Если бы периоды вращения обеих планет были в точности равны, наблюдатель, расположенный, например, в Москве, был бы обречен наблюдать всегда одно и то же полушарие Марса (как мы видим всегда одну сторону Луны), а чтобы полюбоваться на другое полушарие, ему пришлось бы ехать в Америку или Японию.

За последние годы необходимость международной кооперации при наблюдениях этой планеты приобретает все большее значение. Поэтому еще в 1969 г. был организован Международный планетный патруль в составе восьми обсерваторий, расположенных сравнительно равномерно по долготе и не очень далеко от экватора. В него вошли: обсерватория Мауна Кеа (Гавайи, США), обсерватория Ловелла (Флагстафф, Аризона, США), Межамериканская обсерватория в Серро-Тололо (Чили), Республиканская обсерватория (ЮАР), станция Кавалур Индийского института астрофизики, австралийские обсерватории Перт и Маунт Стромло. Все они оснащены однотипными телескопами и фотокамерами с электронным оборудованием, обеспечивающим заданную длительность экспозиций, регистрацию момента снимка и других его характеристик. Фотографирование производится с четырьмя светофильтрами: красным, зеленым, синим и ультрафиолетовым. Проявление, отбор и первичная обработка снимков сосредоточены в обсерватории Ловелла, однако их фотокопии могут быть высланы по запросу любому научному учреждению мира. Многие обсерватории, не входящие в систему патруля, тоже посылают туда получаемые ими фотографии.

За первые три года работы патруля он накопил в три с лишним раза больше фотографий планет, чем было получено во всем мире за 60 лет, протекших с начала их фотографирования. Обработка фотографий максимально автоматизирована. Кроме Марса, патруль фотографирует Венеру и Юпитер.