Почему же мы все-таки видим Марс невооруженным глазом? Потому что мы видим на небе не кружок красной планеты, а светящуюся точку. Заменим в нашем воображаемом опыте горошину на лампочку от карманного фонаря, примерно такую же по размерам, но имеющую возможность светиться. Тогда в полной темноте, если рядом не будет мешающих более сильных источников света, мы увидим и на таком большом расстоянии этот маленький огонек.
Марс сам не светится. Через миллионы километров до нас доходит солнечный свет, отраженный поверхностью марсианского шара. Находясь дальше от Солнца, Марс получает в два с лишним раза меньше света и тепла, чем наша планета. И все же света, отраженного всей поверхностью дневного, то есть освещенного Солнцем, полушария, оказывается достаточно, чтобы и без телескопа или бинокля, невооруженным глазом, увидеть на темном ночном небе планету и даже заметить красноватый оттенок блеска.
Этот цветовой оттенок объясняется тем, что красноватая поверхность Марса, отражая «белый» солнечный свет, придает ему собственную окраску.
Как видим, Марс не так уж мал. Просто громадные расстояния, отделяющие от нас одну из ближайших планет, скрадывают ее размеры.
А вот представьте, что Марс удалось поместить на орбиту Луны. Тогда на ночном небе мы увидели бы громадный красный диск, который был бы в два раза больше, чем привычное нам ночное светило, и в несколько раз более яркий, чем Луна.
В течение одной ночи, от восхода до заката, Марс находится примерно в одной и той же точке небосвода среди звезд. Однако от ночи к ночи его положение постепенно меняется. Это перемещение происходит на фоне так называемых зодиакальных созвездий, или созвездий Зодиака. По ним проходит годичный путь Солнца и планет.
Переходя из созвездия в созвездие, Марс двигается в основном в восточном направлении.
Но время от времени, прежде чем двинуться дальше, планета как бы замирает на небе, а потом пятится назад. Опять остановка, похожая на короткое раздумье. Описав таким образом петлю, Марс продолжает свой путь в обычном направлении.
Эта особенность видимого движения Марса на небе носит название петлеобразного движения. Подобным же образом среди звезд перемещаются, например, Юпитер и Сатурн.
Конечно, Марс никогда не останавливается на орбите и не движется в обратном направлении. Мы наблюдаем иллюзию, которая создается из-за относительных движений Земли и Марса.
Когда на дороге один автомобиль, едущий с большей скоростью, обгоняет другой, что видит в окно пассажир, сидящий внутри?
Вот скорости двух машин сравнялись, и нагоняемый автомобиль как бы остановился рядом. Но движение продолжается, и обгоняемый автомобиль начинает медленно двигаться назад, как бы в обратном направлении. Но на самом деле и тот и другой, не меняя своего направления, несутся вперед — иллюзию создала разность скоростей этих машин.
Чтобы космический аппарат совершил перелет с Земли на Марс, необходимо запустить его на траекторию, плавно соединяющую орбиты двух планет. Момент запуска и скорость полета необходимо рассчитать так, чтобы в конце пути космический аппарат точно вышел на встречу с летящей по своей орбите планетой.
Так и с видимым движением Марса на фоне звезд. Средняя скорость движения по орбите у Земли больше, чем у Марса. В определенные моменты наша Земля, двигаясь с большей скоростью, «догоняет» Марс и проходит мимо него. Пассажиры Земли видят, как, отдаленный миллионами километров, другой космический экипаж будто чуть-чуть приостановился, а потом начинает отставать. Но в отличие от приведенного выше примера с автомобилями, Земля и Марс движутся по замкнутым кривым, близким к кругам эллипсам. Поэтому, совершив в результате «обгона» петлю среди звезд на нашем небе, Марс продолжает свое движение в восточном направлении.
Современным астрономам хорошо известны законы небесной механики, которые управляют движением Марса и других небесных тел Солнечной системы. Уже давно ученые научились с большой точностью заранее вычислять положение Марса на небе в тот или иной момент. Каждый наблюдатель может найти эти данные в астрономических календарях и ежегодниках и направить телескоп в нужную точку небосвода.
При наиболее благоприятных условиях в хороший телескоп на поверхности Марса можно различить темные и светлые области — детали его поверхности. Конечно, удаленность планеты такова, что даже самые мелкие различимые детали на самом деле имеют протяженность в сотни и тысячи километров. Все же астрономам удалось многое узнать о природе Марса по наблюдениям в телескопы с Земли. Но основные сведения поступили с борта космических аппаратов, получивших возможность приблизиться к планете, провести различные исследования и сфотографировать ее поверхность с относительно небольших расстояний.
Как полагают, один из первых рисунков Марса, сделанный на основании наблюдения в телескоп, появился в 1659 году. Его автором был известный голландский физик и астроном Христиан Гюйгенс. Несколько позже наблюдения Марса начал другой знаменитый ученый того времени — французский астроном Жан Доминик Кассини. Ему удалось, фиксируя перемещение заметных пятен на диске Марса, определить период вращения планеты. Оказалось, что период вращения Марса вокруг оси, то есть марсианские сутки, по продолжительности почти равен земным суткам. Это означало, что наблюдатели, расположенные по всей Земле, смогут за 24 часа наблюдать всю поверхность Марса. Один же наблюдатель, находясь постоянно на одной и той же обсерватории, сможет обозреть весь марсианский шар в процессе его вращения за время немногим больше земного месяца. Конечно, если позволит погода и ночи будут ясными!
Самыми заметными деталями на диске Марса оказались светлые полярные шапки. Кроме них, вскоре были выделены обширные желтовато-оранжевые территории, названные материками, и темные, серовато-голубого оттенка пятна, получившие названия морей.
Белый цвет полярных шапок по аналогии с земными полярными областями наводил на мысль о царстве льда и снега. Оранжевый цвет материков напоминал песчаные просторы земных пустынь. А темно-голубые пятна морей в первое время и впрямь казались гигантскими водоемами.
В конце XVIII века были обнаружены периодические изменения размеров полярных шапок планеты. Это связывали с сезонным таянием снега и льда. А примерно сто лет спустя астрономы объявили о существовании каналов на поверхности Марса, по которым, как могло показаться, влага распространяется от полярных шапок в средние и экваториальные широты.
Наконец, в первой половине нашего столетия астрономы убедились в том, что Марс обладает атмосферой, в которой иногда над полярными шапками возникают неустойчивые голубовато-белые облака. Такие же облачные образования на короткий срок появлялись вблизи экватора и в средних широтах. Было отмечено, что есть определенные области поверхности, над которыми облака возникают постоянно. Астрономы предположили, что в этих местах расположены возвышенности, высокие горы. По наблюдениям с Земли было обнаружено и такое важное для природы Марса явление, как пылевая буря, периодически охватывающая всю планету.
В 60-х годах начались космические исследования красной планеты. В конце 1962 года, за три месяца до очередного противостояния, в Советском Союзе в сторону Марса была запущена межпланетная автоматическая станция «Марс-1».
Первый марсианский разведчик весил почти 900 кг и был оснащен многочисленными приборами для исследования межпланетного пространства и красной планеты.
Во время перелета по плавной дуге, изогнувшейся между орбитами Земли и Марса, автоматическая станция передала данные об интенсивности космического излучения в межпланетной среде, о магнитных полях, распределении метеоритов, встреченных по пути во время пересечения двух метеоритных потоков, и другие сведения. Но сохранить работоспособность до конца далекого путешествия в суровых условиях неизведанного космоса первому разведчику не удалось. Последний сеанс связи с аппаратом состоялся в конце марта 1963 года, когда «Марс-1» удалился от Земли на 106 миллионов километров. До встречи с Марсом оставалось еще три месяца полета…
Прошло еще несколько лет, и осенью 1971 года на орбиты искусственных спутников Марса вышло сразу три космических аппарата — американский «Маринер-9» и советские «Марс-2» и «Марс-3». Марс стал первой после Земли планетой Солнечной системы, у которой появились искусственные спутники.
Незадолго до этого, в 1965 году и в 1969 году, были получены первые фотографии марсианской поверхности с пролетных космических аппаратов серии «Маринер», запущенных в США. Во многом эти снимки были сенсационны — на поверхности Марса обнаружили кратеры, подобные лунным, не было никаких следов знаменитых марсианских каналов и так далее. Но по-настоящему систематические и глубокие исследования этой планеты начались с появлением долговременно действующих орбитальных космических аппаратов — искусственных спутников Марса. В 1974 году исследования Марса продолжили советские автоматические станции «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7», а в 1976 году — американские аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2».
