Вярнуцца: Ціхаў Г. А.

Новые исследования планет Марса и Сатурна


Аўтар: Тихов Г. А.,
Дадана: 16-04-2012,
Крыніца: Тихов Г. А. Новые исследования планет Марса и Сатурна // Природа - №6 - 1912 г. C.757-768.



Астронома Пулковской обсерватории Г. А. Тихова

Г Л A В A I.
Марс.

Ни одна планета не пользуется среди широких слоев общества такой популярностью, как Марс. Почти при всяком новом знакомстве астроном слышит вопрос, что такое каналы на Марсе и есть ли на нем разумные существа. Последний вопрос представляет, действительно, необычайную важность и способен даже, пожалуй, разделить все существующие мировоззрения на две группы: одну, допускающую возможность разумных существ на других планетах, и другую - не допускающую.

Но и помимо этого, Марс представляет для наблюдателя столько интереснейших явлений, что всякий, взявшийся за его изучение, не может не увлечься открывающимися картинами этого загадочного мира.

Как известно, Марс движется вокруг Солнца на расстоянии приблизительно в 1 раза большем, чем расстояние Земли от Солнца, и совершает полный оборот в 687 земных суток. Ближайшего расстояния от нас Марс достигает в то время, когда Земля помещается как раз между ним и Солнцем. Этот момент называют противостоянием планеты. Вследствие комбинации движения обеих планет, это случается через каждые 780 суток.

Но так как орбиты Земли и, особенно, Марса отличаются от круга, и расстояние их от Солнца колеблется в заметных пределах, то в разные последовательные противостояния Марс приближается к Земле не в одинаковой степени. Особенно близко Марс подходит к Земле один раз в 15 лет, когда происходит так называемое "великое" противостояние. Вот в это-то время и представляется наиболее удобный случай изучать Марс. Каждое великое противостояние приносит нам важные открытия относительно Марса, позволяющие глубже заглянут под покрывало, ревниво набрасываемое природой на свои сокровенные тайны.

Последнее великое противостояние было в сентябре 1909 года, важнейшими результатами наблюдений которого я и хочу поделиться с читателями в настоящем очерке.

Здесь важно отметить, что и при великих противостояниях расстояние Марса от Земли равно в среднем около 58 миллионов километров. Вот через какое подавляющее расстояние мы можем наблюдать эту планету даже при наилучших условиях. Если мы прибавим к этому, что при наибольших современных астрономических трубах пределом доступного увеличения является 1000, или, что то же, они приближают светило в 1000 раз, то мы увидим, что наблюдение Марса в такую трубу равносильно наблюдениям простым глазом с расстояния в 58 000 километров. Какая же подробности можно видеть на поверхности планеты при таких условиях? Лучше всего это можно выяснить на примере хорошо знакомой нам Земли.

Земля имеет в поперечнике около 12 700 километров, что в 4 1/ 2 раза меньше указанного выше расстояния. Если мы возьмем географический глобус и будем рассматривать его с расстояния в 4 1/ 2 раза большего, чем его поперечник, то мы ясно представим себе высший предел того, какого размера подробности можно видеть на Марсе при наилучших современных условиях. Я говорю "высший предел" потому, что на глобусе разные подробности сильно подчеркнуты красками, и что при рассматривании его мы совершено освобождены от вредного влияния атмосферных волнений и оптических несовершенств больших труб.

Сейчас y меня перед глазами земной глобус в указанных выше условиях. На нем я хорошо вижу все главнейшие острова, такие озера, как Балхаш, Байкал и т. п. Что касается рек, то к видимости их на глобусе следует относиться с большою осторожностью, так как самые тонкие линии, изображающие на глобусе реки, имеют ширину, которая соответствует в действительности километрам 5-10. К тому же, как показывают наблюдения с воздушных шаров, видимость рек обеспечивается не столько самою водою, сколько долинами и растительностью на берегах.

Прежде, чем идти дальше, напомню еще некоторые основные данные, относящиеся к Марсу: поперечник его приблизительно вдвое меньше земного; сутки на Марсе равны 24 ч. 40 м., при чем его ось вращения наклонена к орбите под углом, почти в точности равным таковому для Земли; вследствие этого смена времен года на Марсе весьма сходна с земною с тою только разницею, что каждый из сезонов приблизительно в 2 раза длиннее нашего.

Теперь мы перейдем к тем новым данным, которые принесло великое противостояние Марса 1909 года.

В этом году особенно широкое применение получила фотография. Первые опыты в этом направлении были сделаны уже давно, но они не принесли никаких существенных результатов. Систематическая работа в этой области началась в 1903 г. на обсерватории Лоуелла в Соединенных Штатах. Первые удовлетворительные результаты получены там в 1905 г., a 1907 год принес уже превосходные фотографии Марса, на которых видны все главнейшие образования, называемые материками, морями, озерами и т. п., a также наиболее широкие и отчетливые из так называемых каналов.

Во время великого противостояния 1909 г. фотографирование Марса производилось уже на многих обсерваториях, из которых главнейшие по достигнутым результатам следующие: Лоуелла (в штате Аризона), на горе Вильсон и обсерватория Иеркеса (все три в Соединенных Штатах), Pic du Midi (Франция) и Пулково. Каковы же размеры фотографических изображений Марса? В Пулкове фотографии получались непосредственно в фокусе 30-дюймоваго рефрактора, длина которого равна 14 метрам. При этом диаметр Марса на пластинке равнялся всего 1,5 миллиметрам. На других обсерваториях перед пластинкой вставлялся небольшой увеличивающий объектив, так что диаметр Марса достигал миллиметров 5. Но такое увеличение уже требовало более чувствительных и, потому, более крупнозернистых пластинок, тогда как в Пулкове я мог применять мало чувствительные (диапозитивные) и потому мелко зернистые пластинки. С другой стороны, увеличение фотографического изображения в такой же степени увеличивает и несовершенства объектива и атмосферные волнения, a потому в каждом случае необходимы специальные исследования, чтобы остановиться на том или другом способе. На трех обсерваториях (Лоуелла, Иеркеса и Пулково) применялись рефракторы, ахроматизованные для наблюдений глазом, т.-е. к (32KB) Наблюдения Г. А. Тихова (Пулково). 22 августа н. с. Фиг. 1. Наблюдения Е. М. Антониади (Медон). 5 ноября н. с.Фиг. 2. лучам красным, оранжевым, желтым и зеленым, a потому надо было пользоваться ортохроматическими пластинками (т.-е. чувствительными ко всем лучам), a лучи фотографические по преимуществу (голубые, синие, фиолетовые и ультрафиолетовые) приходилось задерживать окрашенными стеклами, или, так называемыми, световильтрами. На обсерваториях горы Вильсон и Pic du Midi употреблялись рефлекторы (с отражающими параболическими зеркалами), собирающие в одну точку лучи всех цветов, но и там применялись светофильтры, пропускающие только так называемые оптические лучи, т.-е. красные, оранжевые, желтые и зеленые.

Польза и даже необходимость применения таких светофильтров зависит от того, что главнейшие наблюдаемые на Марсе оттенки-это желто-оранжевый и голубовато-зеленый. Места желто-оранжевые занимают наибольшую площадь на Марсе и их называют материками. Места голубовато-зеленые называют морями. Если смотреть на Марс в трубу через красное стекло, то материки почти не меняют своей яркости, тогда как моря сильно ослабевают, делаются весьма темными и потому становятся видимыми гораздо лучше.

В Пулкове я применял светофильтры разных цветов, что позволило сделать несколько новых заключений о цвете южного полярного пятна и каналов.

Продолжительность экспозиции для каждого снимка Марса равнялась почти во всех случаях нескольким секундам.

Из наблюдений непосредственно глазом в 1909 г. заслуживают особенного внимания наблюдения Антониади, произведенные при помощи 32-дюймоваго рефрактора Медонской обсерватории, близ Парижа. На фиг. 1 и 2 сопоставлены два рисунка одной и той же стороны Марса, из которых первый нарисован мною на основании целого ряда фотографий, полученных через красный светофильтр, a другой нарисован Антониади при непосредственных наблюдениях. Наблюдения, представленные рисунками 1 и 2, разделены промежутком в целых 2,5 месяца.

Эти рисунки позволяют нам ближе познакомиться с главнейшими особенностями поверхности Марса, к чему мы теперь и перейдем.

Южное полярное пятно.

Уже давно известно, что с наступлением холодного времени на соответствующем полушарии Марса образовывается блестящая шапка, увеличивающаяся постепенно от полюса к экватору. Эти шапки распространяются градусов на 30-40 от полюса. Наоборот, с наступлением тепла они постепенно уменьшаются, стягиваясь к полюсу. В 1909 г. на южном полушарии Марса весна началась 19 апр. и лето 13 сент. н. ст. Поэтому ко времени наблюдений (фиг. 1 и 2) южная полярная шапка стала очень небольшой. (На фиг. 1 она кажется несколько выпуклой вследствие особого фотографического эффекта-иррадиации). Наоборот, северная шапка в это время достигла больших размеров (фиг. 2, внизу). Вместе с установлением такой зависимости величины полярных шапок от сезонов на Марсе, стало очевидно, что мы наблюдаем явление, аналогичное земному снежному покрову. Оставался только спорным вопрос о том, каков его химический состав. Пулковския фотографии 1909 г., снятые через разноцветные светофильтры, прибавили новый аргумент в пользу мнения, что зимний покров на Марсе имеет химический состав воды.

Для простоты мы будем называть фотографии, снятые через красный светофильтр, "красными" и т. п.

Мои наблюдения Марса охватывают 16 ночей, с 4 по 30 августа н. ст. 1909 года. Изучение зеленых снимков показывает, что в течение всего этого периода яркость южного полярного пятна превосходила таковую всех прочих частей диска планеты. На снимках желто-оранжевых полярное пятно имеет яркость равную или немного меньшую, чем яркость самых блестящих материков. Наконец, на оранжево-красных фотографиях и, особенно на красных - полярное пятно темнее материков.

Было бы чрезвычайно трудно отыскать белое вещество, которое отражало бы красный свет в пропорции меньшей, чем отражает его сколь угодно ярко-красная поверхность. Следовательно, если бы вещество полярного пятна Марса было бело, как снег, то оно было бы в красных лучах по меньшей мере столь же блестяще, как материки.

Что касается влияния атмосферы Марса, то оно исключается сравнением полярного пятна с материками, расположенными на краях диска и остающимися всегда очень блестящими в красных лучах.

Следовательно, не подлежит сомнению, что полярное пятно Марса имело цвет, весьма отличный от белого и приближающийся к зеленому, что позволяет считать его вещество подобным скорее льду, чем снегу.

Чтобы выяснить этот вопрос, я просил студента H. Н. Калитина, помогавшего мне и при наблюдениях Марса, сделать фотографии снега, льда и песка через различные светофильтры на пластинках того же рода, как и при наблюдениях Марса.

Опыты H. Н. Калитина были поставлены следующим образом. С северной стороны дома, в снежный холм была погружена глыба прудового льда таким образом, что поверхность его была в одной плоскости с поверхностью снега; кроме того, на смежные части поверхностей снега и льда был насыпан слой желтого песка. Лед имел толщину в 45 сантиметров, и цвет его был нежный голубовато-зеленый.

Фотографии привели к следующим результатам: снег ярче песка во всех цветах; что касается льда, то цветовые свойства его по отношению к песку совершенно сходны со свойствами полярного пятна Марса по отношению к его материкам, a именно: лед темнее песка в красных лучах, одинаковой с ним яркости в оранжевых и ярче песка в зеленых и особенно сине-фиолетовых лучах. Во время этих опытов небо было пасмурно.

Таким образом, можно считать установленным, что цвет южного полярного пятна Марса, в промежуток времени от 4 до 30 августа н. ст. 1909 г., был весьма сходен с цветом льда. Сравнение снимков начала и конца этого периода дает возможность подозревать легкое изменение цвета полярного пятна: по-видимому, его зеленоватая окраска все более и более усиливалась одновременно с его таянием. Однако это изменение нельзя считать несомненным, a потому было бы чрезвычайно интересно проверить его фотографическими наблюдениями, охватывающими несколько месяцев, от начала до конца таяния.

В результате я могу в настоящее время составить себе следующее представление об образовании полярных пятен Марса, или, точнее, южного пятна. С наступлением холодов, жидкость, существующая на Марсе (весьма вероятно - вода) начинает замерзать от соответствующего полюса. Мало-по-малу этот лед покрывается инеем, не достигающим, однако, сколько-нибудь значительной толщины. С наступлением весны прежде всего исчезает иней, и полярное пятно принимает свою голубовато-зеленую окраску.

Это объяснение находится в полном согласии с известным обстоятельством, что облака чрезвычайно редки в атмосфере Марса. Следовательно, было бы очень трудно допустить на нем выпадение снега в сколько-нибудь значительном количестве.

Материки и моря.

На фиг. 1 и 2 светлые места (кроме полярных пятен) представляют материки и темные - так называемые моря. Диск. Марса несколько вытянут на обоих рисунках сверху вниз, при чем он несколько темнее с левой стороны на фиг. 1 и с правой - на фиг. 2. Причина этого в. следующем: Марс кажется нам совершенно круглым только в момент противостояний, в остальное же время он несколько ущерблен с одной или другой. стороны. В 1909 г. противостояние было 23 сент. н. ст., так что левый рисунок дает вид Марса за 32 дня до противостояния, a правый через 43 дня после.

Сравнивая эти два рисунка, трудно сказать, чего между ними больше: сходства или различия. Главные образования на них несомненно сходны; сходство есть также в некоторых подробностях, но различий также не мало. На этом примере мы ясно видим, почему в вопросах, касающихся природы Марса, так много различных, часто исключающих друг друга мнений.

Однако есть изменения, в реальности которых теперь никто не сомневается. К таким принадлежат удивительные перемены в очертании "морей" и "озер", заставляющие сильно сомневаться в правильности принятого названия. Наиболее заметным на Марсе является море Песочных Часов (Syrtis Major), названное так по своей форме, напоминающей воронку. (На фиг. 1 и 2 оно не видно, т. к. находится на другой стороне Марса.) И вот это "море" за последние 40 лет претерпело следующие перемены: с конца семидесятых годов прошлого столетия оно стало расширяться к востоку, и это продолжалось прогрессивно вплоть до 1907 г. К этому времени восточная граница "моря" продвинулась на 700 километров при общей длине в 2400 килом. В 1907 году это было зарегистрировано на фотографиях. И что же! В 1909 г. фотографии и непосредственные наблюдения показали, что "море" вернулось в те берега, в которых оно находилось 40 лет тому назад. Таким образом, громадная площадь, бывшая в 1907 г. темной голубовато-зеленой, стала в 1909 г. желто-оранжевой. "Что думать о таких преобразованиях?" - восклицает К. Фламмарион - "Наводнения? Растительность? Но не будем забывать, что природа Марса отличается от земной, несмотря на сходство дней, сезонов и климатов. И к тому же мы не видим в точности, что там происходит". Что касается материков Марса, то теперь наиболее распространен взгляд, что это - пустыни, покрытые желто-оранжевыми песками. Мнение это поддерживается, между прочим, тем, что иногда на Марсе наблюдают желтоватый налет даже на некоторых участках "морей", что считают за тучи пыли, поднимающиеся с материков.

От времени до времени заметно также образование беловатого полупрозрачного налета, закрывающего подробности, что считают легким туманом.

Каналы.

1909 год отличался большим оживлением в исследовании каналов. Мнения, как обычно в этом вопросе, резко разделились, но перевес, пожалуй, перешел на сторону развенчания геометричности и таинственности каналов.

Вернемся к фиг. 1 и 2. Из сравнения их мы видим, что некоторые из каналов весьма согласно представлены на обоих рисунках. Эти каналы, так же как и другие на фиг. 1, были открыты Скиапарелли еще в 1877 и 1879 гг. Вь С.-В. четверти диска правый рисунок дает слегка затушеванное место без всяких деталей, на моем же там видны как раз наиболее длинные каналы. Самый длинный канал в С.-З. четверти y Антониади нарисован в виде четок. К такой структуре длинных каналов теперь склоняются многие из наблюдателей. Но во всяком случае, почти все каналы, открытые Скиапарелли, имеют реальное основание либо в непрерывных линиях, либо в ряде темных точек и т. п. Сильно сомневаются только в реальности тех сотен тончайших каналов, которые были наблюдаемы позднее, главным образом на обсерватории Лоуелла. Большинство склонно считать их иллюзией. Мои фотографии показали, что каналы, так же как моря, темны и потому хорошо видны на красных снимках и почти вовсе исчезают на зеленых. Таким образом, эти фотографии доказали, что цвет каналов такой же, как цвет морей.

Весьма замечательно, что несмотря на худшие атмосферные условия и происходящую от этого меньшую резкость фотографий, пулковские снимки обнаруживают каналы яснее, чем снимки других обсерваторий. Единственное объяснение этого можно найти в том обстоятельстве, что нигде не пользовались такими темно-красными светофильтрами, как в Пулкове. Что касается ширины каналов, видимых на фиг. 1 и 2, то она весьма значительна и достигает 100 и больше километров, протяжение же наиболее длинных измеряется несколькими тысячами километров. Каналы южного полушария имеют вид проливов, соединяющих полярная моря с экваториальными.

В настоящее время можно считать достоверным, что моря и каналы Марса имеют одинаковую природу. Если будет разгадана природа морей, то тем самым будет пролит свет и на каналы. Теперь наиболее распространено мнение, что моря на Марсе - это скорее влажные места, покрытые растительностью. Морей в земном смысле на Марсе нет, и он, вообще, томится от недостатка влаги.

Цветные фотографии Марса.

Пулковские фотографии Марса, сделанные через разные светофильтры, дали возможность приготовить цветные диапозитивы и цветные отпечатки на бумаге. Это явилось также новинкой, принесенной великим противостоянием 1909 г. На этих фотографиях особенно интересен светло-зеленый цвет южного полярного пятна, чего никто раньше и не подозревал.

Мы видим, что фотография только начинает применяться к изучению Марса, но и за короткий срок она принесла уже много интересных и важных результатов, a в будущем принесет, несомненно, еще гораздо больше.

ГЛАВА II.
Сaтyрн.

Если Марс особенно интересен своим сходством с Землею, то Сатурн выделяется из всех планет солнечной системы присущим ему одному замечательным кольцом. Теория и спектральные наблюдения доказали с несомненностью, что это кольцо состоит из роя мелких тел, движущихся вокруг планеты по законам небесной механики.

Сатурн является второй планетой, в применении к которой фотографирование через разные светофильтры дало новые результаты. Такие фотографии были получены при помощи 30-дюймоваго пулковского рефрактора академиком A. А. Белопольским в начале 1911 г. и были любезно предоставлены им мне для изучения. Фотографии эти были получены в желто-зеленых лучах с одной стороны и сине-фиолетовых - с другой.

Сопоставляя их с фотографиями Сатурна, полученными мною в 1909 г. в красных лучах, a также желтых и зеленых тем же 30-дюймовым рефрактором, я заметил следующее.

Северная полярная зона планеты претерпела за это время значительное изменение в своей яркости. На желтых снимках 1909 г. она была весьма яркой, тогда как в 1911 г. она стала самой темной частью всего изображения. Все остальные особенности фотографий обоих лет можно обобщить следующим образом: при переходе от красных лучей к фиолетовым замечается, что:

1) различие в яркости центра и краев диска Сатурна постепенно уменьшается до нуля; экваториальная полоса постепенно ослабевает, будучи наиболее яркой частью диска в красных лучах и наиболее темной - в фиолетовых;

2) яркость кольца претерпевает изменения прямо противоположные: в красных лучах она менее средней яркости диска, затем возрастает и в фиолетовых лучах становится гораздо больше, чем средняя яркость диска: яркость краев диска во всех лучах равна яркости прилегающих к нему частей кольца.

Двухцветные диапозитивы Сатурна.

Полученные результаты дают возможность составить себе очень ясное представление об относительной окраске различных частей Сатурна. Однако, чтобы увидеть это непосредственно, я увеличил снимки 1911 года и приготовил по ним двухцветные диапозитивы, пользуясь желтой и синей красками.

На этих диапозитивах видно с поразительной отчетливостью различие в окраске диска и кольца. Общий цвет диска - желтый, a кольца - голубой. На самом диске видны следующие особенности: экваториальная полоса - ярко желтая; с южной стороны она соприкасается с менее широкой полосою желтовато-белого цвета, которая переходит далее в широкую зону желтого цвета.

Зона диска к северу от кольца имеет синий цвет, более темный, чем цвет кольца [1].

По направлению ко всем другим частям контура диска желтый цвет его середины постепенно переходит в голубовато-зеленый. В местах встречи кольца с диском они имеют совершенно одинаковый цвет.

Само собою разумеется, что полученные таким образом цвета не представляют натуральной окраски, a дают только схематическую и подчеркнутую картину действительности, так как для более точной передачи натуры необходимы трехцветные фотографии.

Объяснение найденных фактов.

Все наблюденные особенности могут быть легко объяснены присутствием атмосферы на диске и её отсутствием на кольце, что известно уже давно из спектральных наблюдений.

В самом деле, естественно допустить, что поглощение света атмосферой Сатурна, подобно земной, увеличивается при переходе от красных лучей к фиолетовым, что и вызывает постепенное ослабление яркости диска Сатурна при этом переходе.

С другой стороны, возле краев диска мы наблюдаем уже не поверхность планеты, ослабленную атмосферным поглощением, a свет, рассеянный самой атмосферой. Но это рассеяние, как и y земной атмосферы, несомненно увеличивается при переходе от красных лучей к фиолетовым, a потому увеличивается и яркость краев. Таким образом края Сатурна кажутся голубыми по той же причине, как и наше небо.

Однако в отношении цвета кольца можно дать и совершенно иное объяснение. В самом деле, мы нашли, что во всех лучах яркость кольца вблизи точек его встречи с диском равна яркости краев планеты; но эти последние посылают нам свет, развеянный атмосферой Сатурна, a потому можно допустить, что вещество кольца своею рассеивающею способностью весьма сходно с атмосферой планеты.

Какое из этих двух объяснений ближе к истине - покажет будущее.



[1] В 1909 г. эта зона, наоборот, была желтою, что можно заключить по упомянутой выше её большой яркости в желтых лучах в то время.

 
Top
[Home] [Library] [Maps] [Collections] [Memoirs] [Genealogy] [Ziemia lidzka] [Наша Cлова] [Лідскі летапісец]
Web-master: Leon
© Pawet 1999-2009
PaWetCMS® by NOX