Новая занимательная астрономия

То же самое можно сказать и о других методах астрономических исследований.

В заключение следует подчеркнуть, что космическая астрономия не может обойтись без своего наземного собрата. Решение очень многих проблем, связанных с изучением космических явлений, требует параллельных оптических и радиоастрономических исследований, сравнения данных, полученных различными методами. Только при этом условии можно понять физическую сущность целого ряда наблюдений, выполненных с космических орбит. Без наземного астрономического комплекса гармоническое развитие науки о Вселенной просто невозможно.

Судьба одной гипотезы

У планеты Марс есть два маленьких спутника — Фобос и Деймос. Деймос обращается по орбите, удаленной от планеты примерно на 23 тыс. км, а Фобос движется на расстоянии всего около 9 тыс. км от Марса. Вспомним, что Луна удалена от нас на 385 тыс. км, т. е. находится в 40 с лишним раз дальше от Земли, чем Фобос от Марса.

Вся история изучения Фобоса и Деймоса полна удивительных событий и увлекательных загадок. Судите сами: первое упоминание о наличии у Марса двух небольших спутников появилось не в научных трудах, а на страницах знаменитых «Путешествий Гулливера», написанных Джонатаном Свифтом в начале XVIII столетия.

По ходу событий Гулливер оказывается на летучем острове Лапуте. И местные астрономы рассказывают ему, что им удалось открыть два маленьких спутника, обращающихся вокруг Марса.

В действительности же марсианские луны были открыты А. Холлом лишь спустя полтора столетия после выхода романа в свет, во время великого противостояния Марса 1877 г. И открыты при исключительно благоприятных атмосферных условиях после упорных многодневных наблюдений, на пределе возможностей инструмента и человеческого глаза.

Сейчас можно только гадать, что побудило Свифта предсказать существование двух спутников Марса. Во всяком случае, не телескопические наблюдения. Скорее всего Свифт предполагал, что число спутников у планет должно возрастать по мере удаления от Солнца. В то время было известно, что у Венеры спутников нет, вокруг Земли обращается один спутник — Луна, а вокруг Юпитера— четыре, они были открыты Галилеем в 1610 г. Получалась «очевидная» геометрическая прогрессия, в которую на свободное место, соответствующее Марсу, казалось, сама собой просилась двойка.

Впрочем, Свифт предсказал не только существование Фобоса и Деймоса, но и то, что радиус орбиты ближайшего спутника Марса равен трем поперечникам планеты, а внешнего — пяти. Три поперечника — это около 20 тысяч километров. Примерно на таком расстоянии расположена орбита Деймоса. Правда, не внутреннего спутника, как утверждал Свифт, а внешнего — но все равно совпадение впечатляет. Разумеется, именно совпадение…

В очередной раз внимание к марсианским лунам было привлечено во второй половине текущего столетия. Сравнивая результаты наблюдений, проведенных в разные годы, астрономы пришли к заключению, что ближайший спутник Марса Фобос испытывает торможение, благодаря которому постепенно приближается к поверхности планеты. Явление выглядело загадочно. Во всяком случае, — никакими эффектами небесной механики наблюдаемое торможение объяснить не удавалось.

Оставалось одно: предположить, что торможение Фобоса связано с аэродинамическим сопротивлением марсианской атмосферы. Однако, как показывали расчеты, газовая оболочка Марса на высоте 6 тыс. км способна оказывать соответствующее сопротивление только при условии, что средняя плотность вещества Фобоса невелика. Точнее сказать, неправдоподобно мала!

Тогда-то и возникла оригинальная идея: столь небольшую плотность Фобоса можно объяснить его… пустотелостью! Но мы не знаем природных процессов, которые могли бы приводить к образованию пустых внутри небесных тел. Напрашивалась мысль, что Фобос, а возможно и Деймос — искусственные спутники Марса, созданные миллионы лет назад разумными существами, либо населявшими в то время Марс, либо прилетевшими откуда-то из космоса.

Быть может сейчас, когда спутники Марса сфотографированы с близкого расстояния космическими аппаратами и в их естественном происхождении не остается никаких сомнений, об этом не стоило бы и вспоминать. Но эпизод, о котором идет речь, весьма поучителен.

Есть наука — и есть фантастика. Где в этой гипотезе проходит граница между ними? Если в движении Фобоса действительно имеет место торможение, отмеченное наблюдениями, это может означать, что спутник Марса пустотелый. Это — полноправная научная гипотеза. Она исходит из астрономических данных и с помощью соответствующих математических выкладок приводит к определенному выводу. Обычная схема научной гипотезы: «если то — то это». Все же остальное относится к области научной фантастики.

Дальнейшая судьба гипотезы, о которой идет речь, была ясна с самого начала — ее ожидала та же судьба, что и любую другую научную гипотезу. Она должна была либо получить необходимые подтверждения, либо оказаться опровергнутой. Многое зависело от того, насколько точными окажутся данные наблюдений относительно торможения ближайшего спутника Марса. А их надежность внушала опасения — наблюдения велись на пределе точности астрономических инструментов. И эти опасения подтвердились…

Когда в распоряжении исследователей Марса появился новый, более мощный способ исследования планет — автоматические космические станции, все стало на свои места. На космических снимках отчетливо видно, что Фобос и Деймос — огромные глыбы неправильной формы и, конечно, природного происхождения.

Если сопоставить результаты астрономических наблюдений с тем, что сообщили космические станции, вырисовывается такая картина. Спутники Марса — небольшие небесные тела. Размер Фобоса — 27 на 21, Деймоса — 15 на 12 км. Они движутся по почти круговым орбитам, расположенным в плоскости экватора планеты, в направлении ее суточного вращения. Деймос завершает один полный оборот за 30 ч. 18 м., а Фобос — за 7 ч. 39 м. Если учесть, что продолжительность марсианских суток чуть больше 24 1/2 часов, нетрудно сообразить, что Фобос заметно обгоняет суточное вращение планеты. Находясь на поверхности Марса, мы наблюдали бы, как Фобос и Деймос своими большими полуосями всегда направлены к центру Марса. (Вспомним, что таким же образом обращается Луна вокруг Земли — она всегда повернута к нашей планете одной и той же стороной.)

Полет автоматической станции «Викинг-1» впервые позволил оценить массу Фобоса. Когда орбитальный отсек этой станции пролетал на расстоянии 100 километров от спутника Марса, американским ученым удалось определить возмущение траектории его движения, вызванное притяжением Фобоса. Располагая такими данными, вычислить массу возмущающего тела уже не стоит труда. А зная его размеры, можно подсчитать и среднюю плотность. Для Фобоса она оказалась близка к 2 г/см3. Вполне нормальная плотность, примерно такая же, как у ряда каменных метеоритов. И, таким образом, нет нужды в гипотезе о пустотелой структуре спутников Марса.

Теперь ясно, где было слабое звено этой гипотезы — в исходных астрономических данных о движении Фобоса.

Рис. 5. Спутник Марса Фобос.

Зная массу Фобоса, можно вычислить величину силы тяжести на его поверхности. Она меньше земной в 2 тысячи раз. Может сложиться впечатление, что космонавт, оказавшейся на поверхности Фобоса, при малейшем толчке должен улететь в космос. Однако это не совсем так. Как показывают подсчеты, вторая космическая скорость для Фобоса составляет в среднем около 11,7 м/с. Это не так уж мало. Такую скорость на Земле может развить лишь спортсмен при прыжке в высоту на два с половиной метра. А так как мускульные усилия везде остаются одинаковыми, то еще не родился такой человек, который, оттолкнувшись ногами от Фобоса, мог бы безвозвратно его покинуть.

Большой интерес представляют фотографии Фобоса и Деймоса. Они были получены космическими станциями с расстояния всего нескольких десятков километров. На поверхности обоих спутников Марса отчетливо просматривается большое количество кратеров, похожих на лунные. Самый большой кратер на Фобосе достигает в поперечнике 10 км.