Извечные тайны неба

Марс, четвертая от Солнца планета, названа так в честь бога войны. С Земли он виден как светило с отчетливо красноватым, «кровавым» отливом. Два спутника Марса получили имена из «Илиады» Гомера: это сподвижники бога войны Фобос и Деймос – Страх и Ужас. Марс совершает один оборот вокруг Солнца за 687 земных суток.

У этой планеты, как и у Венеры и Земли, есть атмосфера. Но она гораздо тоньше и сквозь нее на поверхности Марса в хорошие телескопы видно много деталей.

Бывают случаи, когда Марс и Земля оказываются на орбитах друг против друга, так что расстояние между ними в этот момент наименьшее. Такое положение называется противостоянием.

Если бы Земля и Марс двигались вокруг Солнца по окружностям, то в противостояниях между ними всегда было бы одно и то же число километров. Но орбиты всех планет – более или менее вытянутые эллипсы. Поэтому один раз то в 15, то в 17 лет в момент противостояния Марс подходит к Земле ближе, чем во все другие противостояния. Тогда говорят, что произошло великое противостояние Марса.

Поскольку великие противостояния приходятся на одни и те же участки орбит Земли и Марса, они всегда происходят в конце лета или начале осени: в июле, августе или в сентябре. Перед Великой Отечественной войной, 23 июля 1939 г., любуется Марсом в великом противостоянии Сима Крупицына, героиня повести Льва Кассиля «Великое противостояние». Последующие великие противостояния пришлись на 1956 и 1971 гг. Последнее из них произошло 28 сентября 1988 г.

Марс – первая из группы верхних, или, иначе, внешних по отношению к Земле планет: его орбита целиком лежит за пределами орбиты Земли. Далее следуют внешние планеты Юпитер и Сатурн.

Юпитер недаром получил имя главного римского бога – это самая большая из планет. По объему он в 1400 раз больше Земли и, несмотря на значительное удаление, бывает виден на земном небе лишь чуть-чуть слабее Венеры. Поперечник Юпитера превосходит поперечник Земли более чем в 10 раз, а его масса больше массы Земли в 300 раз. На один оборот вокруг Солнца Юпитер тратит 11,9 земных года.

У Юпитера к настоящему времени открыто 16 спутников. Четыре самых ярких спутника Юпитера открыл уже Галилей. И, как мы помним, Галилей же вскоре предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера в целях определения долгот различных пунктов на поверхности Земли. Это предложение Галилея не нашло применения только из-за отсутствия таблиц с предвычисленным заранее на долгое время вперед «расписанием» моментов затмений.

Однако мысль Галилея по-прежнему считалась заманчивой, и во второй половине XVII в. составление необходимых таблиц затмений спутников Юпитера было поручено молодому сотруднику Парижской обсерватории датчанину Оле Рёмеру.

Оле Рёмер добросовестно выполнял наблюдения, но все его усилия составить теорию движения спутников оставались бесплодными. Спутники Юпитера не подчинялись привычным законам. Они то опережали составленный для них «график» и попадали в тень Юпитера раньше предсказанного срока, то заметно опаздывали. Причем отклонения от составленного для них Рёмером «графика» достигали многих минут: об ошибках наблюдений в этом случае не могло быть и речи.

Схема противостояний Земли и Марса с 1967 по 1999 гг. Подчеркнуты даты великих противостояний: В 1971 г. во время великого противостояния расстояние от Земли до Марса составляло 56,1 млн км, в 1988 г. – 59,2 млн км

Рёмер подметил, что отклонения в моментах затмений спутников каким-то образом связаны с движениями Юпитера и Земли вокруг Солнца. Объяснение, которое в конце концов нашел Рёмер, оказалось простым и оригинальным. Свет распространяется не молниеносно, а с вполне определенной, конечной скоростью.

Когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, расстояние между ними превышает 900 млн км. А когда обе планеты сходятся по одну сторону от Солнца, расстояние между ними сокращается почти до 600 млн км. В первом случае свету приходится преодолевать расстояние на 300 млн км больше, чем в другом. Отсюда и появляются то лишние, то недостающие минуты в моментах затмений спутников Юпитера.

Объяснение Рёмера было правильным. Он первым указал на конечность скорости света и вычислил для этой скорости достаточно надежное значение.

Пример с этим открытием лишний раз наглядно иллюстрирует тот известный в истории науки факт, что работы, порождающиеся насущной практической необходимостью – если только их исполнители не спешат отмахнуться от всех встречающихся на пути труднообъяснимых явлений, – часто могут вести к фундаментальным научным открытиям.