В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу

Комаров Виктор Ноевич

Вернёмся, однако, к вопросу о перемещении планет на небесной сфере. При движении планет вокруг Солнца происходит то их взаимное сближение, то удаление. Положение, в котором нижняя планета оказывается в ближайшей к Земле точке своей орбиты, называется нижним соединением, а в наиболее удалённой точке — верхним соединением. Происхождение этих названий связано с тем, что для земного наблюдателя нижние планеты в эти моменты как бы «соединены» с Солнцем, так как находятся в одном с ним направлении. Только в первом случае планеты расположены «ниже», во втором — «выше» Солнца.

В моменты соединений нижние планеты недоступны для наблюдения. Лишь изредка во время нижних соединений они оказываются точно между Землей

и Солнцем. Тогда астрономы получают возможность наблюдать их прохождение на фоне солнечного диска — происходит как бы миниатюрное затмение Солнца, разумеется, не видимое невооруженным глазом. Лишь в телескоп (через плотный светофильтр для поглощения яркого солнечного света) можно видеть, как маленькая точка планеты медленно, в течение нескольких часов, перемещается от одного края Солнца к другому. Хотя нижние соединения Меркурия повторяются через каждые 116 суток, из-за наклона плоскости орбиты Меркурия к плоскости эклиптики прохождение Меркурия по диску Солнца случается не слишком часто. Так, прохождение Меркурия наблюдалось 11 мая 1937 г., 11 ноября 1940 г., 14 ноября 1953 г., 6 мая 1957 г., 7 ноября 1960 г., 9 мая 1970 г. и последнее 10 ноября 1973 г.. Следующие прохождения Меркурия ожидаются 13 ноября 1986 г. и 6 ноября 1993 г. Кстати, вскоре после этого будет наблюдаться и ещё более редкое явление: прохождение Венеры по диску Солнца. Оно произойдет 7 июня 2004 г. (последний раз подобное явление имело место 6 декабря 1882 г.)

Плоскость орбиты Венеры наклонена к плоскости эклиптики на 3°24', и потому в нижних соединениях, повторяющихся через каждые 584 дня, Венера проходит ниже или выше Солнца. Увидеть прохождение Венеры по диску Солнца можно лишь два раза в столетие, причём промежуток между ними составляет восемь лет. Впервые такое прохождение наблюдалось астрономами Хорроксом и Кребтри близ Ливерпуля 4 декабря 1639 г. Следующее прохождение 5 июня 1761 г связано с весьма важным открытием, осуществлённым великим русским учёным М. В. Ломоносовым. Когда Венера вступила на край солнечного диска, вокруг неё появился светящийся ободок. Ломоносов совершенно правильно объяснил это явление наличием у Венеры атмосферы. Аналогичный эффект наблюдался и в момент последнего контакта, когда планета сходила с солнечного диска.

Следующее после 7 нюня 2004 г. прохождение Венеры но диску Солнца произойдет через восемь лет — 5 июня 2012 г. А затем это явление придётся ждать до 10 декабря 2117 г.!

Наиболее удобными для наблюдения внутренних планет периодами являются периоды так называемых элонгаций (от латинского слова «лонгус» — длинный), когда они находятся на наибольшем угловом расстоянии от линии «Земля — Солнце». Угол элонгации (восточной и западной) можно определить, проведя касательные из точки, в которой находится Земля, к орбитам внутренних планет. Величина этого угла может быть определена по формуле

sin = R_пл R_З

где R_пл и R_З — соответственно расстояния от планеты до Солнца и от Земли до Солнца.

Для Меркурия угол элонгации изменяется в пределах от 18° до 28°, а для Венеры — от 45° до 48°.

Во время восточных элонгаций планету можно наблюдать по вечерам, а во время западных — по утрам. Благоприятным для наблюдения нижних планет являются те элонгации, при которых склонение планеты имеет большую положительную величину, чем склонение Солнца. Для восточных элонгаций это условие выполняется в период с декабря по май, а для западных— с августа по декабрь. В это время Меркурий можно наблюдать примерно на протяжении часа, а Венеру в течение 3—4 часов.

Для верхних планет, в частности, для Марса, наиболее благоприятными для наблюдений моментами являются так называемые противостояния, когда интересующая нас планета находится на одной прямой

линии с Солнцем и Землей в противоположном направлении по отношению к Солнцу. Благодаря этому планета восходит одновременно с заходом Солнца и в течение всей ночи находится над горизонтом.

Противостояния Марса повторяются приблизительно через каждые два года и приходятся на разные месяцы. В это время Марс имеет отрицательное склонение и поэтому в средних северных широтах поднимается низко над горизонтом.

Через каждые 15—17 лет в период с 5 июля по 5 октября происходят великие противостояния Марса, когда расстояние до этой планеты сокращается до 56 млн. км. Так было, например, в 1877, 1892, 1909, 1924, 1939, 1956, 1971 гг. Именно в эти годы и были сделаны все основные открытия на Марсе, пока новые возможности изучения Марса не открыла космическая техника.

Правда, и теперь противостояния Марса не потеряли своего значения: именно в эти периоды создаются наиболее благоприятные условия для полётов к Марсу. Чтобы проиллюстрировать, насколько велика разница в расстояниях между Землей и Марсом во время различных положений этих планет, достаточно сказать, что в соединении с Солнцем (у верхних планет соединение только одно: когда планета находится за Солнцем) расстояние до Марса увеличивается более чем на 400 млн. км.

Для более далёких планет эта разница ощущается слабее: например, Юпитер в противостоянии удалён от Земли на 630 млн. км, в соединении — на 930 млн. км Сатурн в противостоянии — на 1276 млн. км, в соединении — на 1576 млн. км. Противостояния же ещё более далёких планет, Урана и Нептуна, фактически не дают наблюдателю никаких иных преимуществ, кроме того, что эти планеты остаются видимыми в течение всей ночи.

В эклиптической системе координат моментам соединений соответствует совпадение долготы Солнца и долготы данной планеты. Если же долготы различаются на 180°, то это означает, что наступило противостояние.

Все эти соображения остаются справедливыми (с соответствующими поправками на характер суточного вращения и наклон оси вращения к плоскости эклиптики) и для наблюдателя, расположенного на поверхности других планет. При этом нужно также учесть, что Земля является верхней планетой для Меркурия и Венеры и нижней для Марса.

При некотором навыке планеты нетрудно различать по их внешнему виду. Ещё древние наблюдатели заметили, что эти небесные светила непохожи одно на другое. Это обстоятельство нашло своё отражение в названиях планет. Уже в самих планетных именах содержится довольно полная характеристика каждой планеты.

Любопытно, что у планет существовали и другие имена, отличающиеся от современных. Но в конце концов сохранились наиболее удачные, лучше всего соответствующие их видимым особенностям.

Самая близкая к Солнцу планета — Меркурий. В Древнем Риме Меркурием называли бога торговли, бога хитрости. По совместительству он был также и богом воровства. Столь нелестное имя планета получила за то, что она словно боится показаться на глаза людям, почти всегда прячась в лучах утренней или вечерней зари. Коперник, в течение 30 лет наблюдавший планеты в условиях туманного климата Прибалтики, жаловался, что ему ни разу не удалось увидеть Меркурий. Подвижная, юркая планета кажется неуловимой. Люди тогда не могли объяснить, почему так происходит. Теперь известно — иначе и не может быть. Будучи ближайшей к Солнцу, планета Меркурий движется быстрее всех планет и на небесной сфере не удаляется от Солнца больше, чем на 28°. А это значит, что в условиях длительных летних сумерек Меркурий заметить невооруженным глазом практически невозможно. Лишь в южных районах страны, где Солнце заходит более «круто», есть ещё шансы обнаружить Меркурий у самого горизонта. При наибольших удалениях от Солнца можно попытаться наблюдать планету вечером вскоре после захода Солнца (при крайнем удалении к востоку) либо утром перед восходом Солнца (при таком же крайнем удалении к западу).