Текст книги "Азбука звездного неба. Часть 2"

Автор книги: Сторм Данлоп

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 8 страниц)

Марс

Марс – одна из наиболее интересных для изучения планет. Однако вследствие особенностей обращения вокруг Солнца условия наблюдения этой планеты не всегда благоприятны. Противостояния Марса повторяются через 780 суток; если они происходят вблизи афелия (что случается в январе и феврале), то его видимый угловой диаметр не превышает всего 13". Во время великих противостояний, происходящих вблизи перигелия планеты (они приходятся на август и сентябрь), ее видимый угловой диаметр может возрастать до 26". В это время Марс находится южнее эклиптики, и жителям Южного полушария предоставляется замечательная возможность изучать планету в наиболее удобном положении. В Северном полушарии Марс в это время находится слишком низко над горизонтом. Во время великих противостояний Марс обращен к Земле южным полюсом, его северный полюс виден только в период противостояний, когда Марс находится вблизи афелия своей орбиты. Но, несмотря на все труднести, опытным наблюдателям удается различить разнообразные детали на планете во время любых противостояний.

Рис. 105. Карта Марса, составленная Р. Маккимом на основе наблюдений, проведенных в 1980 г.

На довольно светлом фоне диска планеты заметно множество различных темных деталей. Благодаря вращению Марса вокруг своей оси перед наблюдателем открываются различные области планеты и, вооружившись терпением, при систематических наблюдениях вы сможете составить карту всей видимой поверхности планеты. Большинство видимых темных пятен, несомненно, связано с образованиями на самой поверхности планеты; по мере вращения планеты они периодически появляются на ее видимой стороне. При наблюдениях в течение нескольких лет некоторые темные образования претерпевают заметные изменения. Прежде эти изменения связывали с растительным покровом планеты, теперь их объясняют сильными ветрами, которые сметают вещество поверхностных слоев, перенося его из одного района планеты в другой. Временами, особенно в периоды великих противостояний, пылевые бури окутывают всю поверхность Марса. Интересно наблюдать, как после окончания бури по мере оседания пыли на поверхности вновь постепенно проступают прежние детали, но изменившиеся по форме и яркости. Более слабые пылевые бури изменяют вид отдельных участков поверхности Марса. По виду пылевые бури напоминают «желтый туман», который неоднократно отмечали исследователи Марса в прошлом.

Яркие полярные шапки меняют свои размеры в зависимости от сезона, южная полярная шапка иногда исчезает полностью. Временами от основного массива полярной шапки «откалываются» и постепенно исчезают небольшие участки; на поверхности шапки образуются трещины. Более темные участки, словно ожерелье, окаймляющие полярные шапки, не всегда удается объяснить только эффектами контраста – по-видимому, их форма и изменения обусловлены пылью, оседающей в этих районах. Нередко различные детали полярных шапок закрываются «полярным колпаком» из облаков, который порой простирается до широт 50-60°. К середине зимы облака обычно рассеиваются, вымерзая и оседая на поверхность; весной под действием солнечного тепла лед испаряется и облака появляются вновь. Сейчас твердо установлено, что основу северной полярной шапки Марса составляет обычный лед; та часть шапки, которая претерпевает заметные сезонные изменения, состоит как из обычного, так и сухого льда (твердой углекислоты). Углекислый газ замерзает только в течение самого холодного периода марсианской зимы.

Рис. 106. Рисунок Марса, сделанный Р. Баумом на основе наблюдений, проведенных 17 февраля 1980 г. в 22 ч 40 мин по всемирному времени. Видны многочисленные облачные образования на утреннем лимбе (Солнце слева).

В некоторых районах Марса иногда наблюдаются белые «туманы», особенно часто они возникают вблизи утреннего терминатора, где облака, образовавшиеся в холодные ночные часы, не успевают быстро исчезнуть с восходом Солнца. Эти облака не остаются на одном месте, и вы можете проследить за перемещением некоторых из них над поверхностью Марса. Наблюдаются также «синие туманы», порой покрывающие значительные участки диска планеты.

Наблюдения Марса

Чтобы увидеть хоть какие-то детали на поверхности Марса, нужен телескоп с апертурой не менее 100 мм, а для регулярных наблюдений предпочтительнее телескоп с объективом диаметром 150 мм. При этом лучшие результаты достигаются при увеличении в 200-400 раз.

Положение крупных темных деталей на поверхности Марса установлено достаточно точно; тем не менее тщательные зарисовки некоторых из них всегда интересны. Изучая детали, старайтесь все-таки делать при каждом наблюдении одну-две зарисовки всего диска планеты. Хотя видимый диаметр Марса меняется со временем, при зарисовках используйте стандартный диаметр, равный 51 мм. Величина видимой фазы Марса может достигать 46°, поэтому при зарисовках необходимо быть внимательным. Точное значение фазы планеты на момент наблюдения можно найти в астрономических календарях и ежегодниках.

Марс довольно быстро вращается вокруг своей оси, поэтому нельзя слишком долго зарисовывать диск планеты. Начинайте рисовать с нанесения на контур планеты полярной шапки, при этом нужно помнить, что она не обязательно расположена точно на полюсе. (Видимое положение полюсов в момент наблюдения зависит от ориентации оси вращения планеты относительно Земли. Информацию об этом можно найти в астрономических ежегодниках.) Затем сделайте наброски наиболее заметных темных деталей на диске планеты и отметьте время окончания этой работы. После этого можно продолжать зарисовку, добавляя более тонкие детали и отмечая положение самых ярких областей.

Рис. 107. В некоторые годы, когда Марс максимально приближается к Земле, наступают периоды, наиболее благоприятные для его наблюдения.

Для наблюдений атмосферных образований лучше использовать светло-синий фильтр (можно рекомендовать фильтр Wratten 44B или СС(4) и СС(5). – Ред.). Хотя в прошлом нередко рекомендовалось применять плотные цветные фильтры, следует иметь в виду, что этим рекомендациям могут следовать только опытные наблюдатели, работающие на больших телескопах. Дело в том, что небольшие телескопы пропускают мало света и окраска планеты едва заметна, поэтому плотные фильтры только ослабят изображение планеты, а не усилят отдельные детали ее поверхности.

Оценки яркости. Очень важно оценить яркость различных образований, видимых на диске планеты. После небольшой практики это не будет вызывать особых трудностей. Для таких целей лучше использовать шкалу от 0 (самые яркие детали) до 10. Так, яркость полярных шапок обычно принимают за 0, а темный фон неба за 10. Однако яркость небесного фона существенно зависит от размеров телескопа и используемого увеличения. Набросок планеты, снабженный оценками яркости, может быть довольно грубым и не совсем законченным -лишь бы не возникало путаницы при отождествлении деталей на нем.

Прохождение через меридиан. Можно попытаться регистрировать моменты прохождения различных деталей через центральный меридиан. Немного потренировавшись, вы сможете довольно быстро определять, когда то или иное образование находится точно посередине диска планеты. Нет необходимости фиксировать моменты прохождения всех ярких деталей, так как при обработке наблюдений вы можете запутаться в отождествлении конкретных деталей и моментов их прохождения через меридиан. Старайтесь отмечать лишь наиболее заметные структуры. Очевидно, что подобные измерения имеет смысл проводить, когда Марс наблюдается в полной фазе, что случается в течение 7-10 дней до и после противостояния. В других фазах такие измерения практически исключены.

Рис. 108. Получить хороший снимок Марса – довольно трудная задача, требующая большого опыта и настойчивости.

Фотографирование. При фотографировании Марса требуются длиннофокусные телескопы с большой апертурой – в этом случае изображение планеты получается достаточно крупным и ярким. В последние годы некоторым особенно настойчивым астрономам-любителям, не упускающим ни одного момента хорошей видимости, удалось получить фотографии Марса исключительно высокого качества. В основном это черно-белые фотографии, иногда сделанные с применением различных светофильтров, но в ряде случаев удалось получить неплохие цветные изображения планеты.

Малые планеты

Малые планеты, или, как их иначе называют, астероиды, сосредоточены в основном между орбитами Марса и Юпитера. Это сравнительно небольшие небесные тела; три самых крупных из них: Церера (Ceres), имеющая диаметр около 1000 км, Паллада (Pallas) и Веста (Vesta) диаметром около 540 км каждая. Астероиды – довольно слабые объекты. Самый яркий из них, Весту, иногда можно видеть даже невооруженным глазом; яркость еще примерно двух десятков астероидов в период противостояний может превышать 1m. Многих астрономов-любителей при наблюдениях малых планет особенно привлекают их поиск и последующее слежение за перемещением среди звезд. Вообще говоря, умение проследить за астероидом на основании данных, публикуемых в астрономических ежегодниках, – это немалое достижение. Чтобы наиболее успешно проводить такие наблюдения, следует заранее отметить положение астероида на карте, на которую нанесены звезды меньшей яркости, чем предполагаемый блеск астероида.

Фотографирование астероидов

Можно попытаться фотографировать малые планеты любой фотокамерой, снабженной механизмом сопровождения. В зависимости от положения астероида на орбите фотографии, полученные в разные ночи, позволяют заметить перемещение астероида среди звезд. Очевидно, что, если снимки сделаны вблизи точек стояния (см. с. 61), перемещения не видно. Фотографировать малые планеты можно обычной 35-миллиметровой фотокамерой, но при использовании более широкой пленки и фотокамеры с широким полем зрения результаты существенно улучшаются. Проходя вблизи Земли или пересекая земную орбиту, астероиды иногда перемещаются настолько быстро, что запечатлеваются на фотографиях в виде черточек. Высококачественные фотографии можно использовать для определения точного положения малых планет, что в свою очередь позволяет уточнить параметры их орбит. Прежде всего это относится к малоизученным астероидам, хотя для их наблюдения обычно используют специальные оборудование и методы.

Малые планеты имеют неправильную форму и вращаются вокруг собственной оси, что проявляется в переменности их видимого блеска. Для оценки звездной величины астероида можно использовать те же методы, что и для определения блеска переменных звезд, однако при этом возникают трудности при измерении блеска звезд сравнения. Преодолеть трудности вам помогут фотографии окружающих звезд, полученные через соответствующие фильтры. Как показывает опыт, наибольший успех здесь сопутствует тем астрономам-любителям, которые располагают оборудованием для фотоэлектрических наблюдений.

Покрытия звезд

Одна из интереснейших задач, возникающих при изучении малых планет, связана с наблюдением покрытий звезд. Эта задача особенно привлекла внимание любителей астрономии в последнее время, когда удалось достичь определенных успехов в предсказании и расчетах условий покрытий. При таких наблюдениях используются примерно те же методы, что и при изучении касательных покрытий звезд Луной. Если звезда ярче малой планеты, то следует использовать небольшой телескоп, в который сама планета не видна. Тогда вам удастся заметить неожиданное исчезновение и последующее появление звезды и избежать путаницы, вызванной слиянием двух изображений, которая обычно возникает при наблюдениях в телескоп с большой апертурой.

Нередко координаты звезд и элементы орбит астероидов не известны с достаточной точностью, поэтому незадолго до наблюдений астрономы-профессионалы вносят соответствующие поправки в условия покрытия. Действительно, даже небольшие ошибки могут привести к тому, что область, где по расчетам должно наблюдаться покрытие, сместится на сотни километров.

Рис. 109. Фотография, запечатлевшая прохождение астероида Эрос вблизи звезды κ Близнецов 24 января 1975 г. Предсказанное покрытие звезды астероидом не наблюдалось.

Рис. 110. Астероид можно обнаружить либо по его перемещению от ночи к ночи на фоне звезд (а, б, в), либо по фотографии его следа, который удается получить при длительной экспозиции (г).

Многим астрономам-любителям не составит большого труда учесть эти поправки и переместить свою аппаратуру в более удобное для наблюдений место. Информация о точном времени начала и конца покрытия дает наиболее точное представление о размерах, а иногда и форме малых планет. В ряде случаев наблюдения покрытий позволяют получить данные о спутниках астероидов.

Юпитер

Вид Юпитера в телескоп, вероятно, производит на наблюдателей наиболее сильное впечатление. Юпитер вместе с Сатурном, Ураном и Нептуном относится к планетам-гигантам, которые состоят в основном из легких химических элементов – водорода и гелия. Различные детали, видимые на диске Юпитера, связаны с образованиями в самых внешних слоях его протяженной и мощной атмосферы, в состав которой наряду с легкими химическими элементами входят такие газы, как метан и аммиак. На диске Юпитера различимы как крупномасштабные, так и мелкие детали, вид которых непрерывно меняется. Даже при наблюдениях в небольшой телескоп (с объективом диаметром около 50 мм) можно заметить темные полосы и разделяющие их яркие зоны, а также полярные области. Как и мелкие детали, крупные образования на Юпитере не остаются неизменными; они становятся то ярче, то слабее, а иногда разбиваются на несколько более мелких деталей. Чтобы увидеть и изучить многочисленные мелкие образования в различных частях диска планеты, необходим телескоп с апертурой не менее 150 мм.

Мелкие детали на диске Юпитера обычно называют пятнами (они бывают темными и светлыми); иногда используют также такие названия, как «гирлянды», «плюмажи» и «овалы». Наблюдая вызванное вращением планеты вокруг оси перемещение пятен, а также других темных и светлых образовании по диску, можно заметить, что их движение то ускоряется, то замедляется по мере того, как меняется их положение в атмосфере. Некоторые слабые пятна видны всего в течение нескольких дней, после чего они тускнеют и совсем исчезают. Одно из самых известных образований в атмосфере Юпитера – Большое Красное Пятно, которое, по-видимому, существует без заметных изменений на протяжении уже нескольких сотен лет. Его легко обнаружить даже в небольшие любительские телескопы; не огорчайтесь, если оно покажется вам не столь ярким, каким обычно выглядит на фотографиях и снимках, полученных с борта межпланетных космических аппаратов.

Противостояния Юпитера повторяются через 13 месяцев (т.е. почти в 2 раза чаще, чем у Марса); в этот период, продолжающийся несколько недель, условия для наблюдения планеты наиболее благоприятны. В отличие от Марса Юпитер мало изменяется в размерах от противостояния к противостоянию, что значительно облегчает зарисовки планеты. Готовясь к зарисовкам Юпитера, не забудьте учесть его сплюснутость у полюсов и отразите ее на заготовках контура планеты. Большие размеры Юпитера благоприятствуют его фотографированию.

Рис. 111. На фотографии Юпитера, полученной с Земли, хорошо заметны атмосферные образования, а также спутник Юпитера и его тень на поверхности планеты.

Рис. 112. На этой фотографии, сделанной с борта космического аппарата «Вояджер», хорошо заметно Большое Красное Пятно, представляющее собой долгоживущий вихрь в атмосфере Юпитера.

Юпитер очень быстро вращается вокруг своей оси – именно поэтому он сплюснут у полюсов. Период вращения вокруг оси внутренней, центральной части Юпитера составляет 9 ч 55 мин 30 с. Но из-за наличия мощной, протяженной атмосферы, в которой протекают сложные метеорологические процессы, разные области атмосферы вращаются с разными скоростями. Так, экваториальные зоны обращаются с периодом 9 ч 50 мин 30 с, а период обращения более северных и южных областей составляет 9 ч 55 мин 40 с. В зависимости от периодов вращения и наблюдаемой картины распределения образований на поверхности Юпитер разделен на две существенно различные области: Систему I и Систему II. В астрономических ежегодниках на все числа и время суток указаны долготы для каждой системы по отношению к центру диска планеты.

В телескоп средних размеров на Юпитере удается различить так много деталей, что зарисовки лучше начинать с отдельных образований. Характер вращения Юпитера таков, что каждую ночь в одно и то же время видны различные области планеты. С учетом быстрого вращения Юпитера была разработана специальная методика зарисовки планеты: сначала делается быстрый набросок наиболее заметных двух темных полос и светлых зон, а детали наносятся в дальнейшем по мере того, как попадают в поле зрения наблюдателя при вращении планеты.

Более полное представление об особенностях планеты и изменениях на ее поверхности можно получить, делая эпизодические зарисовки всего видимого диска. Вследствие быстрого вращения Юпитера вокруг собственной оси вид его поверхности меняется через 10-15 мин, поэтому каждая зарисовка не должна занимать более 10 мин. Ясно, что при таких условиях нет смысла пытаться зафиксировать все мельчайшие детали поверхности. Основное внимание следует уделять точной передаче относительной яркости темных полос и светлых зон. Как и при зарисовках других планет, важное значение имеют оценки яркости различных деталей поверхности, которые дают более точное представление об их природе.

Рис. 113. Полосы, зоны и другие детали, которые можно наблюдать на поверхности Юпитера.

Обозначения: ЮЮУЗ – Юго-южная умеренная зона; ЮУЗ – Южная умеренная зона; ЮТЗ – Южная тропическая зона; ЭЗ – Экваториальная зона; СТЗ – Северная тропическая зона; СУЗ – Северная умеренная зона; ССУЗ – Северо-северная умеренная зона; ЮПО – Южная полярная область; ЮЮУП – Юго-южный умеренный пояс; ЮУП – Южный умеренный пояс; ЮЭПЮ – Южный экваториальный пояс (расположенный южнее); ЮЭПС – Южный экваториальный пояс (расположенный севернее); ЭП – Экваториальная полоса; СЭПЮ – Северный экваториальный пояс (расположенный южнее); СЭПС – Северный экваториальный пояс (расположенный севернее); СУП – Северный умеренный пояс; ССУП – Северо-северный умеренный пояс; СПО – Северная полярная область; БКП – Большое Красное Пятно.

Многообразие деталей на поверхности Юпитера открывает широкие возможности для наблюдения их прохождений через центральный меридиан. При этих наблюдениях достаточно просто отмечать время (с точностью до минуты) появления того или иного образования в центре диска. Далее, используя таблицы, можно точно рассчитать долготу того или иного образования на поверхности планеты. При этом очень важно точно определить, к какой системе относится это образование. Если интересующая вас деталь расположена вблизи границы двух систем и вы не можете с уверенностью отнести ее к одной из них, то рассчитайте долготу детали для обеих систем. Если одни и те же детали неоднократно проходят через центральный меридиан, то полученные из наблюдений значения их долготы позволяют проследить за изменением положения деталей на поверхности планеты, увидеть, как по мере вращения планеты одни детали «догоняют» другие.

Рис. 114. Темные плюмажи пересекают Экваториальную зону Юпитера (слева); рисунок сделан 18 июня 1983 г. На фотографии (справа), полученной 2 мая 1983 г., заметно смещение плюмажей относительно Большого Красного Пятна.

Перемещается по долготе и самое заметное образование на планете – Большое Красное Пятно. Длительные наблюдения позволили проследить за ним при многократных оборотах вокруг планеты. Установлено, что размеры, положение, цвет и яркость Большого Красного Пятна заметно изменяются с годами.

Спутники Юпитера

Четыре самых крупных спутника Юпитера – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – были открыты еще Галилеем, который обнаружил их, рассматривая планету в свой довольно простой по конструкции телескоп. Эти спутники (которые теперь часто называют «галилеевыми») можно увидеть даже в совсем небольшие бинокли, а кое-кто утверждает, что их можно разглядеть и невооруженным глазом, особенно в тропиках, где планета поднимается высоко над горизонтом. Видимое расположение спутников представляет сложную, меняющуюся со временем картину, а иногда, хотя довольно редко, они совсем исчезают из поля зрения, скрываясь за Юпитером.

С помощью телескопов с апертурой 50-75 мм удается наблюдать разнообразные явления, связанные с прохождением спутников по диску планеты и за ним. Наряду с прохождением спутников по диску планеты видно также перемещение по диску их теней. Попадая в тень Юпитера, спутники исчезают – происходит их затмение; при заходе за Юпитер спутники исчезают – наблюдается покрытие спутников планетой. Раз в шесть лет плоскость орбит спутников проходит через Землю, в это время удается наблюдать покрытия и затмения спутников друг другом. Эти явления интересны не только сами по себе, но и с научной точки зрения, поэтому при наблюдениях важно очень точно фиксировать моменты наступления и окончания соответствующих событий. Даже в самые крупные телескопы не удается разглядеть какие-либо детали на поверхности спутников, но их вид на фоне планеты неизменно поражает наблюдателя.