С помощью космических аппаратов была получена богатейшая информация о природе Марса в процессе изучения с пролетных траекторий, с орбит искусственных спутников и непосредственно на поверхности планеты.
Во время великого противостояния в августе 1877 года были открыты два маленьких естественных спутника Марса, которым дали названия Фобос и Деймос. Размеры их оказались столь малы, что даже самые крупные телескопы не способны с Земли увидеть очертания этих тел. Примерные размеры спутников астрономы пытались установить по величине их блеска.
В 1971 году с борта космического аппарата «Маринер-9» были получены первые фотографии спутников, сделанные с близких расстояний.
А в 1988 году в полет отправились сложные космические аппараты «Фобос-1» и «Фобос-2», целью которых стало детальное исследование Марса и более крупного спутника планеты — Фобоса.
Зима и лето красной планеты
Если когда-нибудь возникнет необходимость составить специально марсианский календарь, то, по-видимому, за основу можно будет взять наш, земной календарь — так много общего между особенностями вращения обеих планет.
Марс совершает оборот вокруг своей оси за 24 часа 41 минуту. Марсианские сутки лишь немного длиннее земных. Ось вращения Марса составляет угол в 24 градуса с перпендикуляром к плоскости его орбиты. Для Земли данная величина равна 23,5 градуса. Это обстоятельство означает, что смена времен года, или сезонов, на Марсе происходит так же, как и на Земле, только их продолжительность вдвое больше, поскольку полный оборот по орбите вокруг Солнца Марс делает за два земных года.
Как и на Земле, на Марсе можно выделить климатические пояса. Тропический пояс охватывает области, близкие к экватору. В средних широтах, к северу и к югу от тропического пояса, располагаются умеренные пояса. Вблизи полюсов, ограниченных полярными кругами, находятся холодные полярные пояса, вернее, южная и северная полярные шапки.
Но в отличие от Земли в тропиках Марса не растут пальмы, а в умеренных поясах не встретить живописных ландшафтов с лесами и равнинами. Только природа полярных зон примерно одинакова — вечный холод и снега.
Климат Марса из-за большей удаленности от Солнца значительно суровее земного. На единицу марсианской поверхности в среднем приходится меньше половины той солнечной энергии, которую получает земная поверхность. Поэтому среднесезонные температуры составляют всего лишь –60 градусов по Цельсию и значительно меняются в течение суток.
В северном полушарии начинается долгое, но прохладное лето, а в южном — столь же долгая и суровая зима. Продолжительность этого периода составляет 180 марсианских суток. Но вот, миновав точку афелия, Марс опять устремился к Солнцу. Быстро, за 150 суток, проходят осень в северном полушарии и весна в южном, и можно опять праздновать марсианский новый год.
Неправда ли, очень похоже на сезонные циклы нашей Земли? В январе у нас снег и морозы, а где-нибудь в Южном полушарии Земли — в Южной Америке, Южной Африке или Австралии в самом разгаре жаркое лето.
Для жителей Земли жаркое лето, например в субтропиках, — это +30 или +35 градусов по Цельсию. А на Марсе?
Когда в марсианских субтропиках северного полушария прохладное лето сменяется короткой осенью, в середине дня температура не поднимается выше –20 градусов по Цельсию. К концу дня столбик термометра может опуститься до –40 градусов, а вечером, примерно в 21 час по нашим земным представлениям о времени, станет совсем холодно: -70 градусов. Вот такие на Марсе субтропики! Невольно вспомнишь, какое благодатное время с богатыми урожаями мандаринов и лимонов, других фруктов наступает осенью в субтропиках Земли!
Марс имеет сильно вытянутую орбиту, из-за чего в разные сезоны ощутимо меняется его близость к Солнцу и, соответственно, количество получаемого от Солнца тепла. В течение марсианского года величина солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты, изменяется в полтора раза. По этой же причине продолжительность четырех времен года на Марсе тоже неодинаковая для северного и южного полушарий.
Совершим вместе с красной планетой полный оборот вокруг Солнца. Начнем, например, с перигелия — точки орбиты, в которой Марс наиболее близко подходит к нашему светилу. В это время в северном полушарии в самом разгаре, если так можно сказать, марсианская зима. Поскольку планета приблизилась к Солнцу, зимняя погода мягкая и не отличается суровостью. Но вблизи перигелия Марс движется с наибольшей орбитальной скоростью, поэтому сезон быстро кончается. Его продолжительность, как и лета в южном полушарии, составляет всего лишь 160 марсианских суток.
Очевидно, что лето южного полушария хотя и короткое, но «теплое».
В северном полушарии начинается весна, а теплое южное лето сменяется прохладой осени. Оба эти сезона, каждый в своем полушарии, длятся долго — около 200 марсианских суток. Планета приближается к точке наибольшего удаления от Солнца — афелию. Скорость орбитального движения уменьшается, и темп сезонных изменений тоже падает.
Но вот осень в северном полушарии Марса сменилась, как мы уже говорили, короткой и мягкой зимой. И что же? Самая высокая температура в это время не превышает –50 градусов, а ночью мороз достигает –120 градусов. Да что говорить о зиме, когда даже летом на исходе ночи, перед рассветом, в субтропической и тропической зонах Марса температура может опускаться до –90 градусов.
На Земле отличить один сезон от другого проще всего в умеренном климатическом поясе: буйная зеленая растительность лета сменяется белыми снегами зимы. Так увидели бы сторонние наблюдатели сезонные изменения на нашей планете.
Наблюдая Марс, астрономы прежде всего заметили сезонные изменения в высоких широтах, то есть в полярных климатических зонах.
В самый разгар лета в южном полушарии Марса полярная шапка настолько уменьшается в размерах, что становится неразличимой с Земли. Подробности снежного покрова можно рассмотреть с близкого расстояния от планеты, например с орбиты искусственного спутника Марса. На этом рисунке размеры области, покрытой инеем и снегом, не превышают 400 километров на местности. Положение центра полярной шапки смещается от географического полюса к полюсу холода. Точка южного полюса на рисунке находится на краю заснеженной области ниже и левее ее центра. В это время долгого полярного дня Солнце еще невысоко поднялось над горизонтом южного полюса. В правой части рисунка поверхность освещена лучше. Но все же и косые лучи Солнца позволяют хорошо разглядеть подробности снежного покрова яркой полярной шапки.
Еще в конце XVIII века Вильям Гершель в Англии при наблюдениях Марса подметил, что размеры белых полярных шапок планеты периодически изменяются, а цикл этих изменений полностью совпадает со сменой сезонов.
Возникло предположение, что с началом лета ледяные или снеговые полярные шапки начинают интенсивно таять.
Далее было обнаружено, что уменьшение «снеговых» шапок влечет за собой «волну потемнения», которая медленно распространяется из полярных областей в умеренные широты. На первый взгляд это явление вполне убедительно говорило о потоках влаги, оживляющих в теплый сезон марсианскую поверхность.
Примерно через 100 лет после наблюдений В. Гершеля итальянские астрономы А. Секки и Д. Скиапарелли сообщили в разное время, что они видят тонкие, длинные линии, как бы связывающие сетью каналов полярные и умеренные зоны планеты. Название «каналы» утвердилось за этими образованиями.
Но что понимать под этим словом.
Американский астроном П. Ловелл, построивший в пустыне Аризоны специальную обсерваторию для наблюдений Марса, был, например, горячим защитником гипотезы искусственного происхождения каналов. Вокруг этого предположения другие ученые выстраивали еще более удивительные гипотезы о существовании марсиан и марсианской цивилизации, более развитой, чем земная.
Около семидесяти лет длилось это «нашествие марсиан на Землю» и не прекращались споры о существовании самих каналов.
Объекты подобных размеров находятся на пределе видимости с Земли. Поэтому часть наблюдателей «видела» каналы, другая часть утверждала, что происходит «обман зрения» и отдельные, не связанные на самом деле между собой мелкие детали воспринимаются как тонкие линии или сеть подобных линий.
Что же происходит в действительности и какова природа сезонных изменений Марса на самом деле?
Не будем подробно прослеживать весь путь открытий и заблуждений, который пройден наукой, прежде чем ею были добыты достоверные факты. Многие десятилетия потратили астрономы на наблюдения и обдумывание результатов, годы провели конструкторы над проектами космических аппаратов, прежде чем были получены известные сегодня знания о природе Марса. Конечно, известно еще далеко не все. Многие подробности ждут своего уяснения.
