В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу

Разумеется, осуществление полётов пилотируемых космических кораблей к этим небесным телам будет сопряжено с преодолением весьма серьезных технических трудностей и нога человека ступит на их поверхность не так уж скоро. Но космические трассы к этим планетам уже проложены, а на поверхности Венеры и Марса космические аппараты уже совершили мягкие посадки. Видимо, не за горами и посылка на ближайшие планеты передвижных лабораторий типа советских «луноходов».

В свете этих соображений краткое знакомство с основными особенностями астрономических наблюдений и астрономического ориентирования на поверхности Меркурия, Венеры и Марса имеет не только чисто теоретический, но и известный практический смысл. Но прежде чем перейти к вопросам определения направлений и местоположения наблюдателя на планетах, познакомимся вкратце с некоторыми общими характеристиками этих небесных тел и условиями их наблюдения на земной небесной сфере.

Прежде всего необходимо подчеркнуть, что в области изучения планет за последние годы достигнут значительный прогресс благодаря применению космических аппаратов и средств космической радиолокации. В частности, получена ценнейшая новая информация о физических условиях на поверхности планет земной группы, характере их рельефа, о строении и составе атмосфер Венеры и Марса и т.п.

В связи с появлением новых возможностей исследований, интерес к изучению планет Солнечной системы значительно возрос. Он объясняется не только естественным стремлением расширить наши представлении о природе этих небесных тел, но и настоятельной потребностью как можно лучше изучить нашу собственную планету. Сравнение Земли со сходными по происхождению, развитию и физическому состоянию телами Солнечной системы — одно из необходимых условии этой задачи, приобретающей в наше время всё большее практическое значение.

В Солнечной системе девять больших планет — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон (в порядке их удаления от Солнца) и около двух тысяч малых планет, или астероидов, орбиты которых расположены в основном между орбитами Марса и Юпитера. Меркурий и Венера называются нижними планетами, а все остальные, кроме Земли, - верхними. По размерам планеты делят на планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты. Плутон — планета небольшая, но его но относят ни к какой группе.

Планеты земной группы сравнительно невелики по размерам, а в их состав входят преимущественно тяжёлые химические элементы. Средняя плотность их вещества от 3,8 до 5,5 единиц, где за единицу принята плотность воды. Планеты-гиганты состоят из водорода, гелия и некоторых других газов, поэтому их средние плотности значительно ниже — от 0,7 до 1,6 единицы.

Поскольку разные планеты обращаются вокруг Солнца с различными угловыми скоростями, их взаимное расположение непрерывно изменяется, а вместе с тем меняются и условия видимости планет с Земли.

Плоскости планетных орбит близки к плоскости эклиптики. Поэтому в своих видимых перемещениях по небесной сфере они, хотя и отклоняются от линии эклиптики к северу или к югу, но эти отклонения невелики и не выводят планеты за пределы созвездий зодиака.

Эта особенность весьма облегчает поиск планет. Их не нужно искать всюду: достаточно лишь осмотреть область видимых в данный момент зодиакальных созвездий. Одни из планет могут наблюдаться вечером, другие ночью или под утро. Лучше искать не наугад, а воспользоваться хотя бы самыми скромными сведениями из обычного отрывного календаря: в нём приводятся данные о видимости планет на каждый месяц с указанием, когда, в каком созвездии и в какой части неба можно увидеть ту или иную планету.

Вообще же все необходимые сведения для наблюдения планет, как и многие другие полезные для астрономических наблюдений, содержатся в Астрономическом Календаре.

Астрономический Календарь, ежегодно издаваемый Главной редакцией физико-математической литературы издательства «Наука», является одним из основных пособий каждого любителя астрономии — всех тех, кому по роду своей деятельности необходимо обращаться к простейшим астрономическим расчётам: вычислению моментов восхода и захода Солнца, Луны, определению видимости Луны, планет, составлению программы различных астрономических наблюдений.

Астрономический Календарь был основан в 1895 г. Нижегородским кружком любителей физики и астрономии. В его издании участвовали многие выдающиеся учёные нашей страны. Помимо необходимых справочных сведений Календарь содержит также раздел, являющийся своеобразным отчётом о наиболее замечательных событиях в астрономической науке, о новых открытиях и исследованиях. Просматривая один за другим отдельные выпуски Астрономического Календаря, можно проследить всю историю советской астрономии.

Значительное место в Календаре уделяется юбилеям мировой и отечественной науки. В нём можно найти очерки о выдающихся астрономах мира, что делает это издание весьма ценным пособием для многочисленных пропагандистов астрономии.

Но основное содержание Астрономического Календаря — справочные сведения, включающие в себя эфемериды Солнца и Луны на каждый день, данные о видимости, движении и конфигурациях планет, описание всех происходящих в текущем году солнечных и лунных затмений, покрытиях звёзд и планет Луной, конфигурациях четырёх спутников Юпитера и двух спутников Сатурна, доступных наблюдению в любительские телескопы. Представляет интерес справочный раздел о кометах, астероидах, переменных звездах.

В Астрономическом Календаре даны подробные объяснения правил перевода моментов всемирного времени, по которому указаны все основные астрономические явления, в другие виды времени, употребляемые при расчётах: местное среднее солнечное время, поясное время, декретное время, эфемеридное время, местное звёздное время. Практически важным является раздел, объясняющий способы определения времени восхода, верхней кульминации и захода Солнца и Луны для любой географической широты.

Представляют интерес обзоры научной и научно-популярной литературы, необходимой для всех, кто имеет отношение к астрономическим наблюдениям и расчётам, ведет пропагандистскую работу в этой области.

Наряду с ежегодными выпусками Астрономического Календаря важное значение имеет так называемая «Постоянная часть» Календаря, регулярно переиздаваемая и содержащая теоретические сведения по всем разделам наблюдательной астрономии, а также описание решений ряда задач, связанных с проведением геодезических работ и другими отраслями практической астрономии.

Вернёмся, однако, к вопросу о перемещении планет на небесной сфере. При движении планет вокруг Солнца происходит то их взаимное сближение, то удаление. Положение, в котором нижняя планета оказывается в ближайшей к Земле точке своей орбиты, называется нижним соединением, а в наиболее удалённой точке — верхним соединением. Происхождение этих названий связано с тем, что для земного наблюдателя нижние планеты в эти моменты как бы «соединены» с Солнцем, так как находятся в одном с ним направлении. Только в первом случае планеты расположены «ниже», во втором — «выше» Солнца.

В моменты соединений нижние планеты недоступны для наблюдения. Лишь изредка во время нижних соединений они оказываются точно между Землей и Солнцем. Тогда астрономы получают возможность наблюдать их прохождение на фоне солнечного диска — происходит как бы миниатюрное затмение Солнца, разумеется, не видимое невооруженным глазом. Лишь в телескоп (через плотный светофильтр для поглощения яркого солнечного света) можно видеть, как маленькая точка планеты медленно, в течение нескольких часов, перемещается от одного края Солнца к другому. Хотя нижние соединения Меркурия повторяются через каждые 116 суток, из-за наклона плоскости орбиты Меркурия к плоскости эклиптики прохождение Меркурия по диску Солнца случается не слишком часто. Так, прохождение Меркурия наблюдалось 11 мая 1937 г., 11 ноября 1940 г., 14 ноября 1953 г., 6 мая 1957 г., 7 ноября 1960 г., 9 мая 1970 г. и последнее 10 ноября 1973 г.. Следующие прохождения Меркурия ожидаются 13 ноября 1986 г. и 6 ноября 1993 г. Кстати, вскоре после этого будет наблюдаться и ещё более редкое явление: прохождение Венеры по диску Солнца. Оно произойдет 7 июня 2004 г. (последний раз подобное явление имело место 6 декабря 1882 г.)