Элонгация, противостояние и соединение

Элонгация, противостояние и соединение — это термины, с помощью которых описывают расположение планеты относительно Солнца и Земли. Вы встретите эти термины, когда, планируя свои наблюдения, будете просматривать координаты положений планет. Давайте выясним, что же они означают.

Элонгация — это угол между планетой и Солнцем, видимый с Земли. Орбита Меркурия так мала, что эта планета никогда не отходит от Солнца дальше, чем на 28°. А в некоторые периоды Меркурий находится от Солнца на расстоянии не больше 18°, из-за чего его очень трудно разглядеть. Венера может удаляться от Солнца на расстояние до 47°.

Максимальная западная (или восточная) элонгация имеет место, когда планета находится на максимальном удалении от Солнца, возможном в данный период видимости (т. е. когда планета видна с Земли). Одни максимальные элонгации больше других, потому что в одних случаях Земля ближе к планете, чем в других. Элонгации особенно важны при наблюдении Меркурия, поскольку эта планета обычно настолько близка к Солнцу, что небо вокруг нее не слишком темное и поэтому ее трудно разглядеть.

Противостояние происходит, когда планета находится с противоположной от Солнца стороны Земли. Конечно, это невозможно для Меркурия или Венеры (поскольку они движутся внутри орбиты Земли), но зато противостояние Марса происходит примерно каждые 26 месяцев. Это самое лучшее время его наблюдения, потому что диск планеты имеет наибольший размер и он лучше всего виден в телескоп. И во время противостояния Марс в полночь находится на наибольшей высоте в небе, поэтому его можно наблюдать всю ночь.

Термин соединение часто используется, когда два объекта Солнечной системы находятся рядом один с другим в небе, например, когда Луна проходит рядом с Венерой (как нам кажется с Земли). И хотя на самом деле Венера далеко от Луны, такое положение называется соединением Луны и Венеры.

Термин соединение имеет также практическое значение. Вместо того чтобы описывать положение планеты с помощью прямого восхождения и склонения, астрономы иногда используют эклиптические широту и долготу. Эклиптика — это воображаемая окружность в небе, соответствующая видимому с Земли годичному пути Солнца вдоль зодиакальных созвездий. Эклиптические широта и долгота — это значения углов, измеряемые в северном-южном направлении (широта) или западном-восточном (долгота) относительно эклиптики. (Не волнуйтесь, вам не понадобится использовать эклиптическую систему координат. Но знать о ней необходимо, чтобы понять определения, приведенные ниже.)

Верхнее и нижнее соединения

Внешними называют планеты, которые движутся за пределами земной орбиты. Это Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Предположим, внешняя планета находится на той же долготе, что и Солнце. Такое положение планеты называют соединением (или верхним соединением ) (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Планета в соединении находится на той же долготе, что и Солнце

Соединение — это неудачное время для наблюдения планеты, потому что она находится с обратной стороны Солнца (по отношению к наблюдателю на Земле). Поэтому не пытайтесь наблюдать Марс в соединении: вы его не увидите. Самое лучшее время наблюдения Марса — когда он находится в противостоянии .

Внутренними называют планеты, которые движутся внутри земной орбиты. Это Меркурий и Венера. Они могут находиться на той же долготе, что и Солнце, когда они окажутся между Землей и Солнцем, т. е. в нижнем соединении (как показано на рис. 6.3), или с обратной стороны Солнца в верхнем соединении .

Рис. 6.3. Планета в нижнем соединении находится на той же долготе, что и Солнце, но внутри орбиты Земли

В следующих разделах я расскажу вам, как наблюдать планеты земной группы в порядке возрастания сложности. Начнем с Венеры, поскольку ее наблюдать легче всего.

Венеру лучше всего наблюдать в нижнем соединении, когда она кажется самой большой и самой яркой. Но Меркурий слишком близок к Солнцу, чтобы его можно было наблюдать в нижнем соединении, поэтому лучшее время его наблюдения — максимальная элонгация.

Венера и ее фазы

Венера — это планета, которую найти проще всего. Она настолько яркая, что люди, не имеющие никаких познаний в астрономии, иногда вдруг обращают на нее внимание и звонят на радиостанции, в газеты и планетарии, чтобы спросить, что это за "яркая звезда".

Когда редкие облака движутся с запада на восток перед Венерой, то некоторые люди неправильно воспринимают то, что видят. Им кажется, что это Венера (которую они не узнали) движется так быстро с востока на запад (т. е. в противоположном направлении относительно движения облаков). По причине яркости планеты и ложного впечатления от ее быстрого движения за завесой облаков Венеру часто принимают за НЛО. Увы, это не НЛО, а хорошо известная нам Венера.

Лучше узнав Венеру, вы сможете находить ее даже при свете дня. Очень часто Венера настолько яркая, что если небо чистое и нет ни тумана, ни дымки, ее можно обнаружить в небе с помощью бокового зрения. Это означает, что вы будете смотреть на нее "уголком глаза". Существуют причины, по которым иногда легче найти небесное тело с помощью бокового зрения, чем глядя прямо на него. (Боковое зрение — это способность, развившаяся у человека, вероятно, для выживания; благодаря этому врагу или хищнику труднее незаметно напасть на человека сбоку.) Но, какими бы ни были причины, это факт, о котором нужно знать при наблюдении неба.

В небольшой телескоп можно различить самые заметные характеристики Венеры: ее фазы и изменения видимого размера. У Венеры есть фазы, как и у Луны, причем по той же причине: иногда часть полушария Венеры, обращенного к Солнцу (и поэтому освещенного), оказывается повернутой от Земли. Поэтому в телескоп Венера выглядит как диск, частично освещенный и частично темный.

Угловые меры

Видимые размеры в небе измеряются в угловых единицах. Например, небесный экватор имеет длину 360°. Для сравнения, ширина Солнца и Луны — полградуса. Планеты намного меньше, поэтому для их описания нужны более мелкие единицы измерения. Градус делится на 60 угловых минут, а угловая минута делится на 60 угловых секунд. Таким образом, в градусе 3600 (60×60) угловых секунд. Во многих астрономических книгах и статьях угловая минута обозначается одним символом ('), а угловая секунда — двумя ("). Многие, "непосвященные" часто путают это с футами и дюймами. Когда увидите в какой-то статье фразу типа "Диаметр Луны составляет примерно 30 футов", знайте, что над статьей поработал неграмотный редактор.

Диаметр Венеры всего на 5 % меньше диаметра Земли. Ее видимый размер, или угловой диаметр, варьируется от примерно 10 угловых секунд, когда Венера находится на максимальном удалении (и имеет форму узкого серпа), до примерно 58 угловых секунд, когда она находится на максимальном приближении и имеет форму полной Луны.

Разделительная линия между светлой и темной частями диска Венеры называется терминатором, точно так же, как и у Луны. Только не путайте это с персонажем Арнольда Шварценеггера! Наш терминатор не представляет никакой опасности; это всего лишь воображаемая линия на диске Венеры.

По мере того как Венера и Земля обращаются вокруг Солнца, расстояние между этими планетами существенно меняется. В точке максимального приближения к Земле Венера находится от нее на расстоянии не больше 40 миллионов километров, а в точке максимального удаления — на расстоянии целых 256 миллионов километров. Здесь очень важно соотношение между данными цифрами: в точке максимального приближения Венера примерно в 6 раз ближе к Земле, чем в точке максимального удаления. И в телескоп она выглядит в 6 раз больше.

Но чего вы не увидите на Венере — так это следов столкновений, таких как кратеры. Венера полностью укрыта толстым слоем облаков, сквозь который ничего нельзя разглядеть. Яркость Венеры объясняется ее относительной близостью к Земле и Солнцу, а также наличием этого облачного слоя, имеющего высокую отражательную способность. Но иногда можно заметить рога серпа Венеры, выступающие гораздо дальше в темную часть диска, чем это должно быть в соответствии с ее фазой в данный день (иногда эти рога даже смыкаются). Это явление объясняют тем, что солнечный свет преломляется в атмосфере Венеры и переходит через терминатор в темную часть диска.

Изображения Венеры с эффектным узором облаков, которые часто помещают в книгах, делались в ультрафиолетовом диапазоне, поэтому и возникли эти узоры. Ультрафиолетовый свет задерживается атмосферой Земли (от этой опасной радиации нас защищает озоновый слой), поэтому вы не сможете увидеть Венеру в этом свете. В сущности, вы в любом случае не сумеете увидеть ультрафиолетовый свет, потому что он невидим для человеческого глаза. Но телескопы, установленные на искусственных спутниках и космических аппаратах, находящихся в космосе, т. е. за пределами земной атмосферы, могут делать фотографии в ультрафиолетовом диапазоне.

В редких случаях наблюдатели сообщают о бледном свечении на темной части диска Венеры. Это загадочное свечение, называемое пепельным светом (ashen light), в одних случаях — реальное явление, а в других — оптическая иллюзия. После многих веков исследований специалисты все еще не могут дать объяснение этому явлению, поэтому некоторые из них отрицают его существование. Если повезет, вы тоже сможете увидеть этот загадочный свет. Астрономы-любители сообщали также о других явлениях на Венере, которые они наблюдали в телескоп, но почти все эти сообщения оказались ложными. Эксперименты показали, что этот эффект имеет психологическую природу: если люди наблюдают на расстоянии чисто-белый шар (без каких бы то ни было рисунков на поверхности), то они могут "различить" узоры, которых на самом деле нет.

Марс делает петлю

Марс — это ярко-красный небесный объект, но далеко не такой сияющий, как Венера. Поэтому, чтобы убедиться, что вы не перепутали Марс с какой-нибудь ярко-красной звездой, например, с Антаресом из созвездия Скорпиона (название которого, кстати, означает "соперник Марса"), сверьтесь с картой звездного неба.

Большое преимущество Марса в том, что когда он виден на ночном небе, его, как правило, можно наблюдать почти всю ночь. Это вам не Меркурий с Венерой, которые садятся очень быстро после заката или восходят перед самым рассветом, так что не дают долго любоваться собой. А с Марсом у вас будет время и поужинать, и посмотреть вечерние новости, прежде чем вы пойдете во двор глядеть в телескоп.

В небольшой телескоп можно различить, по меньшей мере, несколько темных отметин на Марсе. Лучшее время наблюдения Марса длится несколько месяцев, но наступает оно только раз в 26 месяцев, когда Марс находится в противостоянии. В этом положении Марс выглядит самым большим и самым ярким, поэтому рассмотреть детали его поверхности совсем нетрудно.

Приведем даты предстоящих противостояний Марса:

ноябрь 2005 года;

декабрь 2007 года;

январь 2010 года.

Не пропустите!

Венера в транзите

Одно из самых редких планетарных событий, которые вы можете увидеть — это транзит Венеры, когда она проходит прямо перед Солнцем и выглядит как крошечный черный кружок на фоне яркого солнечного диска. Это событие можно наблюдать невооруженным глазом (только обязательно воспользуйтесь надежным солнечным фильтром, о котором я расскажу в главе 10!), но ни один из ныне живущих астрономов никогда этого не видел. Дело в том, что последний транзит Венеры был в 1882 году.

Но зато у вас есть шанс увидеть это редкое явление, потому что вскоре произойдет два транзита — 8 июня 2004 года и 6 июня 2012 года. Возможно, чтобы увидеть это, вам придется совершить путешествие, но ваши усилия будут вознаграждены наблюдением столь редкого и необычного явления.

Обратное движение Марса

Простая задача для начинающих наблюдателей планет — проследить за движением Марса на фоне созвездий; для этого вам понадобятся только глаза и карта звездного неба. Найдите Марс среди звезд и отметьте мягким карандашом его положение на карте. Продолжайте наблюдения каждую ясную ночь, и вы увидите, как возникает рисунок (схема видимого движения Марса), который ставил в тупик древних греков и приводил к возникновению сложных, но по большей части, ложных теорий.

Большую часть времени Марс от ночи к ночи движется на восток, так же как Луна движется на восток на фоне созвездий. Но Луна так и продолжает двигаться, в то время как Марс иногда меняет направление своего движения на противоположное. На протяжении двух или даже почти трех месяцев (62–81 день) Марс движется на фоне созвездий на запад, проходя в обратном направлении примерно 10–20°. Затем он разворачивается и снова направляется на восток (т. е. в своем движении делает петлю). Движение в обратном направлении называют обратным (или ретроградным) движением Марса.

Обратное движение — это просто визуальный эффект, получаемый за счет движения Земли вокруг Солнца. Отмечая на карте движение Марса, вы находитесь на Земле, которая совершает полный оборот вокруг Солнца за 365 дней. Марс движется медленнее, совершая полный оборот вокруг Солнца за 687 дней. Поэтому, когда мы обгоняем Марс, находясь внутри его орбиты, то кажется, что на фоне далеких звезд он движется назад. Но на самом деле Марс всегда движется равномерно вперед.

Самое лучшее противостояние Марса в этом десятилетии происходило 27 августа 2003 года, когда его видимый диаметр имел 25 угловых секунд, что в полтора раза больше его видимого диаметра во время противостояния в апреле 1999 года. Самое лучшее противостояние Марса происходит, когда он находится южнее небесного экватора, но его все же можно увидеть в умеренных широтах Северного полушария.

В небольшой телескоп легче всего увидеть такую деталь поверхности Марса, как Большой Сирт, — большую темную область, простирающуюся от экватора на север. Продолжительность марсианского дня примерно равна земной: 24 часа 37 минут. Поэтому, если в течение ночи вы будете периодически смотреть на Марс, то, скорее всего, сможете увидеть Большой Сирт, медленно перемещающийся по диску планеты по мере ее вращения. А астрономы-любители, уже имеющие опыт наблюдения планет, смогуг увидеть полярные шапки Марса, а также другие элементы его поверхности.

При наблюдении планет самое главное — это воспользоваться преимуществами времени хорошей видимости , т. е. спокойного состояния атмосферы. В такие моменты звезды не очень сильно мерцают и можно использовать для телескопа окуляр с более сильным увеличением, чтобы выявить мелкие детали на поверхности Марса или какой-либо другой планеты. Когда видимость не очень хорошая, изображение в телескопе кажется размытым и "дергается". При таких условиях высокое увеличение не имеет смысла; это приведет только к увеличению размытого скачущего изображения. В этом случае лучше взять окуляр с небольшим увеличением.

Изображения Марса, полученные NASA с помощью межпланетных космических аппаратов и телескопа "Хаббл", слишком подробные для того, чтобы вы могли ими пользоваться при наблюдении в малый телескоп. Вам понадобится простая карта альбедо (отражательной способности), на которой отмечены формы и названия ярких и темных областей на Марсе, видимых в малый телескоп. Конечно, даже на карте альбедо показано больше деталей, чем может увидеть среднестатистический наблюдатель в среднестатистический телескоп, но все-таки это хороший справочник и ориентир, а также, в некотором смысле, вызов вашим наблюдательным способностям. Такую карту можно найти, например, на Web-сайте Mars Watch (Наблюдение Марса) по адресу mpfwww.jpl.nasa.gov/mpf/marswatch/marsnom.html.

Астрономы подразделяют условия наблюдения с точки зрения видимости ("спокойствия" атмосферы над телескопом), прозрачности (отсутствия облаков, тумана и дымки) и темноты неба (отсутствия мешающего искусственного освещения, лунного или солнечного света). При наблюдении такой яркой планеты, как Марс, наиболее важным фактором будет хорошая видимость, а наименее важным — темнота неба. Но чем темнее небо, спокойнее атмосфера и выше прозрачность, тем больше вам посчастливится наслаждаться картиной ночного неба.

К сожалению, даже во время противостояния Марса при идеальных атмосферных условиях в месте наблюдения случаются неудачи. Дело в том, что Марс — это планета, на которой происходят глобальные пыльные бури, тогда вся его поверхность скрывается из поля зрения.

Профессиональные астрономы просят астрономов-любителей помочь им в наблюдении Марса и сообщать о времени начала пыльной бури и других явных изменениях внешнего вида планеты. Получить информацию об этой программе можно на Web-сайте MarsNet по адресу astrosun.tn.cornell.edu/marsnet/mnhome.html. Конечно, намного интереснее наблюдать Марс при хорошей видимости, но если тут вас постигнет неудача, то можно, по крайней мере, приписать себе честь открытия пыльной бури. Специалисты радостно примут ваш отчет о пыльной буре, а не выбросят его с раздражением, так что не сомневайтесь.

Но, чтобы стать заслуживающим доверия наблюдателем Марса в телескоп, вы должны приобрести некоторый опыт. А если вы пока еще начинающий, то только из-за того, что вы не можете различить никаких деталей поверхности, не делайте вывод, что на Марсе пыльная буря. Сначала постарайтесь привыкнуть к наблюдению деталей поверхности Марса. И только научившись это делать, можете, не увидев привычной картины, предполагать, что дело действительно в самой планете, а не в вашей неопытности.

В научной среде есть знаменитое высказывание: "Отсутствие доказательств необязательно есть доказательство отсутствия". Проводя наблюдения в первый раз, вы можете не увидеть деталей, но это не означает, что причиной тому — пыльная буря. Вы должны натренировать свои способности наблюдения в телескоп, так же как гурманы и знатоки вин тренируют свои вкусовые рецепторы.