. Очень удивительно конечно, неподготовленный человек самостоятельно не сможет найти Марс в звёздном небе. Но если всё-таки ему эту планету покажут, то он увидит заурядную красноватую звёздочку в небе. Тем не менее, до эпохи космических кораблей мы знали о Марсе очень многое, вплоть до температуры на поверхности и плотности атмосферы. Тем более парадоксально, что человечество очень долго не покидала идея, что четвертая планета от Солнца населена разумными существами. Как это всё сосуществовало в мозгах человечества? С одной стороны - сверхсуровый климат - ниже 80 градусов по Цельсию, практически отсутствие атмосферы (0,6% от земной). С другой стороны - вера в разумных марсиан с их рукотворными каналами. Но, обо всём по порядку.
Марс издревле привлекал внимание астрономов. Упоминание о Красной планете можно встретить у Шумеров, Ассирийцев, Египтян, Греков и многих других древних народов. Причем практически у всех народов эта планета называлась в честь «национального» бога войны или была связана с войнами и разрушениями. Причиной тому служил кроваво-красный яркий цвет планеты, наблюдаемый с Земли.
До появления телескопа велись позиционные наблюдения за Красной планетой. Были разработаны математические методы для предсказания положения Марса по отношению к звёздам. Наблюдения Марса проводил Коперник, стараясь подкрепить ими гелиоцентрическую систему мира. Последний из «дотелескопных» астрономов Тихо Браге проводил наблюдения Марса с поразительной точностью (до 10 секунд дуги).
Обработка наблюдений положений Марса, выполненных датским астрономом, привела Иоганна Кеплера к открытию трёх его знаменитых законов движения планет. Марс вообще был идеальным объектом для открытия этих законов. Наблюдать, например Венеру, очень трудно, так как эта планета не отходит от Солнца далее 48 градусов, наблюдается в основном на светлом небе и поэтому её положение трудно привязывать к положениям «неподвижных» звёзд. Более-менее сносно изучать нашу ближайшую «соседку» поздно вечером и перед рассветом, когда она вновь появляется после ночного «исчезновения» в другой части небосклона. Не удивительно, что древние астрономы принимали Венеру за две планеты, утреннюю и соответственно вечернюю. Ещё более сложную проблему в изучении доставляла ближайшая к Солнцу планета - Меркурий. Не даром она была «тёзкой» ловкого и пронырливого бога торговли. Подумать только, даже такой астроном как Николай Коперник так ни разу и не увидел эту планету! Разумеется, не о каких «тайнах» космической баллистики Меркурий астрономам не «поведал».
Противоположная ситуация складывается, когда наблюдаешь за такими планетами как Юпитер и Сатурн. Эти планеты-гиганты движутся по небосклону отнюдь не с гигантской угловой скоростью. Причиной тому является удалённость их орбит от Солнца и соответственно большие периоды обращения вокруг нашего светила.
Ну и наконец, самые дальние планеты Солнечной системы Уран и Нептун, соответственно тоже ни чем не могли «помочь» астрономам, хотя бы потому, что они были открыты в «эру телескопов». С Нептуном сложилась как раз обратная ситуация. Эта планета была открыта «на кончике пера», то есть вычислена математически, как раз благодаря небесной механике Ньютона- Кеплера.
Правда, вопрос не в том, что планету поздно открыли. Даже если у Тихо Браге и была бы такая возможность вести точные и длительные измерения движения Нептуна (как он это делал с Марсом в течении 22 лет), результат был бы нулевой. Просто за эти 22года Нептун проделал бы траекторию чуть более восьмой части своего полного оборота вокруг Солнца. Напомню, что «нептунианский» год составляет 165 «земных» лет.
Ценность орбиты Марса заключается не только в том, что она «удобная» для наблюдений и «быстрая», а в том, что эта орбита имеет большой эксцентриситет.
Например, у Венеры он в 15 раз меньше. Что это означает? Это значит, что Красная планета вращается вокруг Солнца по траектории ярко выраженного эллипса. Вот тут уже начинается небесная механика. Кеплер установил, что скорость Марса не постоянна. В перигее орбиты она максимальная, на траектории к апогею – она уменьшается, в апогее скорость минимальная. На рисунке ниже схематически изображён второй закон Кеплера.
Не удивительно, что его еще называют законом площадей. Даже не верится, что уже в начале семнадцатого века учёный мир знал о форме и размере орбиты Марса. Более того, астроном «вооруженный» законами Кеплера, мог вычислить скорость и ускорение Красной планеты на данный момент времени. Интересно, какие чувства испытывал средневековый учёный, вычисляя орбитальную скорость планеты на момент времени, равную, допустим 26 км/с?!
Сказать, что Иоганн Кеплер совершил переворот в физике - значит ничего не сказать!
Просто давайте вспомним, какую картину звёздного неба представляли себе астрономы с древних времён и вплоть до Кеплера. Хочу напомнить, что наблюдая за планетой, движущийся вокруг Солнца, астроном сам вместе с Землёй «кружился» вокруг нашего светила. Если Землю сделать «неподвижной», то есть принять геоцентрическую систему, то планета будет двигаться вокруг загадочного центра. В свою очередь, этот «центр» будет вращаться вокруг Земли. Для «неподвижного» наблюдателя траектория планеты будет напоминать какую-то кружевную нить. Планета «плывёт» по небосклону, потом останавливается. Дальше она движется практически в обратном направлении, делая незамысловатую петлю и так далее. Это было похоже на какой-то невообразимый хаос. Чтобы хоть как-то объяснить, это движение астрономам и пришлось ввести теорию эпициклов и деферентов. Эпицикл – это круговая траектория планеты вокруг мифического центра, который в свою очередь движется вокруг Земли по круговой траектории, называемой деферент. Как вы догадались, «загадочными центрами», вокруг которых кружились планеты, и было наше Солнце, о чём астрономы естественно догадаться не могли.
Практически ни чем не объяснимое, хаотическое движение планет привело к образованию устойчивой модели мира в космологии, которая была незыблема на протяжении тысячелетий. Суть этой модели состояла в том, что есть два глобальных мира - мир Хаоса и мир Вечного Покоя, Гармонии. Мир Хаоса – это мир семи движущихся небесных тел – Солнца, Луны, Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Мир этот неопределённый, хаотичный, несовершенный и поэтому - грешный. Мир Вечного Покоя – это мир «неподвижных» звёзд. Эта стационарная звёздная сфера – вечная, незыблемая, приближенная к Божественному Абсолюту, поэтому – непогрешимая.
11 ноября 1572 года эта, казалось бы, абсолютно неприступная картина мира дала первую ощутимую трещину. В эту ночь Тихо Браге, осматривая небосвод, к своему неописуемому удивлению, обнаружил в созвездии Кассиопее яркую звезду необыкновенной величины. Он не мог поверить собственным глазам. Всевозможные замеры расстояния показывали, что объект, яркость которого могла сравниться только с Венерой, находился в сфере «неподвижных» звёзд! Так открытием сверхновой звезды датский астроном наполовину разрушил, казалось бы, незыблемую модель мира. Мир Вечного Покоя «ожил». Оказывается, он тоже не постоянен, изменчив.
Ну а, от второй половины этой Модели, «камня на камне» не оставил Иоганн Кеплер. Законы движения планет придали нашему «несовершенному» миру математическую пропорциональность и геометрическую стройность. Из мира необъяснимого хаоса, он превратился в мир гармоничный. Недаром Кеплер назвал свой третий закон движения планет – законом Гармонии. Это был настоящий переворот в осознании мироздания. Мир стал един и божественная гармония Космоса вплотную приблизилась к человеку.
Я надеюсь, что я не слишком утомил Читателя, рассказывая предысторию развития космологии и небесной механики. Я это сделал, чтобы отдать должное великим учёным, как Тихо Браге и Иоганн Кеплер. Первому, за многолетние феноменальной точности наблюдения.
Ну а, научный подвиг Кеплера переоценить невозможно. Трудно себе представить, каким аналитическим умом нужно обладать, открывая законы движения планет, не видя их воочию? Дело тут, даже не в отсутствии телескопа, а в том, что учёный страдал с детства всевозможными болезнями, в том числе множественностью зрения. Не умаляя заслуг таких учёных, как Коперник и Ньютон, нужно признать, что деяния Кеплера незаслуженно остались у них в тени. Судите сами: гелиоцентрическая система Коперника была, скажем так, не совсем полной. Во первых, он был в своих суждениях не оригинален (вспомним, хотя бы Аристарха Самосского). Во вторых, у польского учёного много чего осталось от геоцентрической системы – эпициклы, существованием которых ему приходилось объяснять неравномерность движения планет. Далее, Коперник «оставил» вращения небесных сфер, к которым были «пристёгнуты» планеты. Более того, он «заставил» вращаться вокруг Солнца даже Луну. Ничего подобного у Кеплера, уже не было.
Обязательно нужно сказать, что именно Кеплер ввёл в физике такой термин, как инерция, и он же сформулировал первый закон механики. Ещё скажу, что за 60 лет до того, как Ньютону «упало на голову яблоко», Кеплер писал: «Гравитацию я определяю, как силу подобную магнетизму – взаимному притяжению. Сила притяжения тем больше, чем оба тела ближе одно к другому». Правда, закон всемирного тяготения (в отличии от Ньютона) австрийский учёный не выразил математически, но, согласитесь, это совсем не умоляет заслуг основателя небесной механики.
Мы должны быть признательны главному «герою» нашего повествования – Марсу, уникальная орбита которого, сподвигнула Иоганна Кеплера на ряд гениальных открытий.
Следующие значительные открытия уже происходили в эпоху телескопов. В 1666 году Джованни Кассини установил, что марсианские сутки равны 24часам 40 минутам. Так же итальянский учёный обнаружил, что ближе к полюсам Марс «светлел». Это дало ему основания заявить об открытии ледяных полярных шапок. В 80-х гг. уже следующего восемнадцатого века Уильям Гершель установил, что ось вращения Марса наклонена под углом 30 градусов (современное значение 25,19). Им же было установлено, что атмосфера на планете может быть только сильно разряженной (как мы знаем – менее 1% от земной).
Завершая «визуально-телескопный» период в изучении Красной планеты, нельзя не упомянуть ещё одного, итальянского астронома, скандально-известного Джованни Скиапарелли. В 70-х гг. девятнадцатого столетия он провёл серию наблюдений, которые вызвали небывалый ажиотаж в общественной и научной среде. Ему удалось обнаружить на поверхности планеты странные линейные структуры, представлявшие собой единую сеть, которые он назвал «каналами». Эти грандиозные «творения рук внеземных» также были «обнаружены» другими астрономами, такими как Луи Толлон и Генри Перротен. Мало того, их удалось даже сфотографировать! В 1905 году Карл Лампланд опубликовал фотографии марсианских «каналов». Бурной фантазии общественности не было предела. Как грибы после дождя, образовывались общества по изучению «марсианской цивилизации». Стали издаваться многочисленные каталоги с «подробными» картами поверхности Красной планеты. От марсианской тематики не отставали и художественные литераторы, «скромно» называя свои произведения «научно-фантастическими». Разумеется, скепсис некоторых астрономов, что «каналы» всего лишь оптическая иллюзия игнорировался. Причем «пессимистически» настроенные ученые выдвигали весомые аргументы. Например, что все линейные объекты планеты носили нерегулярный характер, то есть могли перемещаться, меняться в размерах, а то и вовсе исчезать. Это могло объясняться только одним – визуальным суммированием мелких деталей, а ни как не сверхразвитой ирригационной системой «братьев по разуму».
Некоторое отрезвление для любителей поиска «марсианской цивилизации» наступило в 1924 году. Было произведено измерение тепловой энергии, излучаемой поверхностью Марса. Результаты получились не совсем обнадёживающими – от -68 градусов по Цельсию на полюсе и до +7 градусов на экваторе. Более того, в том же году выше упомянутый «фотолюбитель» Лампланд вместе с американским физиком Уильямом Кобленцом измерили температуру ночной поверхности планеты. Результат был ещё более ошеломляющим – 85 градусов ниже ноля! Трагизм ситуации состоял не только в том, что гигантские суточные колебания температуры далеко не способствуют развитию жизни, а в том что, такая большая разность температур явно подтверждает наличие на Марсе сильно разряженной атмосферы. Впрочем, эти и последующие открытия не поколебали у некоторых оптимистично настроенных энтузиастов веру в «марсианскую цивилизацию». И только космические аппараты, которые через 40 лет полетят к Красной планете, поставят окончательную точку в этом вопросе.
До новых встреч на канале. Оболенский Сергей.