Яркие, видимые невооруженным глазом планеты, как правило, становятся одними из первых объектов, которые начинающий любитель астрономии учится находить на небе и наблюдает в имеющиеся оптические приборы. Набравшись опыта, можно найти в телескоп и далекие гиганты — Уран и Нептун, а кое-кто из любителей имеет возможность наблюдать «разжалованный» в карликовые планеты Плутон и его «собратьев». Мы поведем рассказ о планетах в порядке их удаленности от Солнца.
Вначале — о двух так называемых внутренних планетах. Они называются так потому, что их орбиты расположены ближе к Солнцу, чем земная орбита, т. е. лежат внутри нее. Эти планеты — Меркурий и Венера.
Меркурий, детали его поверхности и модель внутреннего строения планеты. По материалам аппарата «Мессенджер»
Меркурий
Меркурий — ближайшая к Солнцу планета. Среднее расстояние между ним и Солнцем — 58 млн километров. Год на Меркурии длится 88 суток. У планеты обнаружена сильно разреженная гелиевая атмосфера. Давление, создаваемое такой атмосферой, в 500 млрд раз меньше, чем давление воздуха у поверхности Земли.
Из-за своей близости к Солнцу Меркурий — довольно сложный объект для наблюдений, недаром среди любителей астрономии популярно его прозвище — «неуловимая планета». На земном небе он не отходит от Солнца больше чем на 28,3°. В средних широтах Меркурий всегда виден на фоне зари, и только вблизи экватора, где сумерки длятся меньше, иногда сияет и на потемневшем небе.
Видимый блеск Меркурия в периоды максимальной элонгации (т. е. наибольшего углового удаления от Солнца) может достигать –1,3m, что сравнимо с Сириусом — ярчайшей звездой земного неба. Благодаря этому планету все же можно разглядеть невооруженным глазом даже на светлом небе, если хорошенько поискать (будучи натренированным в подобных поисках). Однако периоды видимости Меркурия коротки: планету можно попытаться разглядеть на вечернем или утреннем небе в течение недели до и после максимальной элонгации. Такие моменты наступают несколько раз в году, но из-за вытянутости орбиты Меркурия и различного положения эклиптики над горизонтом в течение года планета не всегда поднимается достаточно высоко. Наиболее удобны для наблюдения вечерние элонгации Меркурия, приходящиеся на март-апрель, и утренние — в сентябре-октябре. Меркурий можно наблюдать невооруженным глазом примерно в течение часа на сумеречном небе. В бинокль же планета видна и непосредственно после захода или перед восходом Солнца.
Телескопические наблюдения Меркурия — очень непростое дело. Из-за невысокого положения над горизонтом его свет проходит через толстый слой атмосферы, вследствие чего изображение планеты в телескопе постоянно дрожит и искажается — и лишь на какие-то мгновения появляется спокойная четкая картинка. Меркурий можно попытаться наблюдать в телескоп в дневное время — после восхода или до заката Солнца, когда он поднимается выше (для этого можно использовать телескоп с координатными кругами для наведения или с автоматической системой наведения на объект). Но необходимо соблюдать высочайшую осторожность — чтобы прямые лучи Солнца не попадали в не защищенный солнечными светофильтрами телескоп.
Увидеть на поверхности Меркурия в любительские (как и в профессиональные) телескопы удается немногое. Поверхность этой планеты удалось изучить только космическим аппаратам. С Земли же можно разглядеть фазы Меркурия, подобные фазам Луны (для этого нужен телескоп с апертурой примерно от 80 мм и увеличение от 100 крат). В периоды максимальной элонгации освещена примерно половина диска Меркурия. Узкий серп или полный диск этой планеты наблюдать невозможно, так как она подходит в это время слишком близко к Солнцу.
Различить детали на диске Меркурия — задача не для слабонервных. Существует множество противоречивых сведений о наблюдении различных темных пятен на его поверхности. Некоторые наблюдатели сообщают о том, что в телескопы средних размеров они могут разглядеть детали, другие же ничего не видят на диске планеты. Безусловно, успех зависит не только от размера телескопа и его оптических качеств, но и от опыта наблюдателя, а также от условий наблюдения.
Венера
Венера — самый яркий после Солнца и Луны объект земного неба. Полный оборот вокруг Солнца Венера совершает за 225 суток. Период вращения вокруг оси равен 243 суткам, т. е. продолжительность суток самая большая среди планет. Атмосфера Венеры на 96,5 % состоит из углекислого газа и на 3,5 % из азота и по плотности более чем в 90 раз превосходит земную.
Венера более удобна для наблюдения, чем Меркурий. Она тоже всегда видна поблизости от Солнца, но отходит от него дальше — до 47 градусов. Кроме того, Венера исключительно ярка. При некотором навыке и благоприятных условиях ее можно увидеть невооруженным глазом даже днем! Желающим провести этот эксперимент можно посоветовать найти Венеру на сумеречном небе в период ее утренней видимости и, дождавшись восхода Солнца, стараться не упускать планету из виду. Как правило, это удается довольно долго. Можно также, зная положение Венеры относительно Солнца, искать ее перед его закатом. Хорошим ориентиром для поисков Венеры в дневное время может стать молодой или старый серпик Луны, в дни, когда они видны рядом друг с другом. Луну, как правило, легко можно найти на светлом дневном небе, а возле нее можно отыскать и небольшую белую точку.
Венера. Снимок в ультрафиолетовом диапазоне с аппарата «Пионер-Венера-1»
Гора Маат на Венере. Компьютерная модель по радиолокационным данным
Венера во время прохождения по диску Солнца 6 июня 2012 года
В вечерние же и утренние часы в периоды наибольшей элонгации, эта ослепительно-яркая немерцающая «звезда» обращает на себя внимание даже людей, не интересующихся астрономией… вследствие чего, к сожалению, начинают пополняться подборки сообщений об НЛО и слухов о «планете Нибиру»… В периоды наилучшей видимости Венеру можно наблюдать в течение нескольких часов, в том числе и на полностью темном небе. Как правило, такие периоды длятся около месяца, но и в менее благоприятное время Венеру довольно легко найти, если она поднимается над горизонтом.
Поиски Венеры на светлом небе, как и в случае с Меркурием, может облегчить бинокль. Более того, большого бинокля (с апертурой от 50–70 мм и увеличением 15–20 крат) — хватит для наблюдения фаз Венеры в периоды ее наибольшего приближения к Земле.
Телескоп, в отличие от бинокля, дает шанс попытаться разглядеть что-то еще, кроме фазы. Однако наблюдением Венеры очень мешает ее чрезвычайно яркий блеск, который буквально слепит глаза. Решить эту проблему можно несколькими способами. Например, установив поляризационный светофильтр. Или, опять же, — проводя телескопические наблюдения Венеры в дневное время, когда контраст между светлым небом и яркой планетой меньше.
Телескопические наблюдения Венеры на дневном небе можно проводить почти круглый год. Только в течение двух недель до и после её верхнего соединения (когда планета находится на противоположной Земле стороне от Солнца) Венеру невозможно наблюдать в телескоп из-за чрезмерной близости к Солнцу.
В телескоп видны очень немногие детали поверхности Венеры. Если быть точным, то это детали ее атмосферы — светлые или темные образования в верхних слоях облаков. Они едва заметны, а некоторые не могут заметить их и вовсе. В любом случае для их наблюдения нужен телескоп с диаметром объектива как минимум 100 мм.
Иногда у Венеры наблюдаются аномально вытянутые «рога», выходящие за пределы «правильного» серпа, которые в основном, хотя и не всегда, совпадают с полярными областями. Вокруг них можно увидеть более темные, похожие на ожерелье образования. Учитывая все эти интересные эффекты, можно заключить, что большой интерес для астрономов-любителей представляют систематические зарисовки или фотографирование фазы планеты. Для получения качественных результатов необходимо наблюдать планету не только в вечерних или утренних сумерках, но и днем.
При наблюдениях Венеры целесообразно использовать синий, зеленый или голубой светофильтры, которые увеличат контрастность темных деталей, а для уменьшения яркости рассеянного света неба при дневных наблюдениях — желтый и оранжевый.
На фоне Солнца
Прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца — интересные и довольно редкие астрономические явления, которые, по сути, аналогичны солнечным затмениям, но из-за крохотных размеров планет по сравнению с Солнцем не такие зрелищные, если смотреть без оптики. Крупная черная точка Венеры еще может быть заметна через солнечный светофильтр без оптического прибора, но для наблюдения прохождения Меркурия обязательно нужен телескоп.
Прохождение Венеры по диску Солнца — одно из самых редких астрономических явлений, которые можно вычислить заранее. Каждые 243 года повторяются 4 прохождения: два в декабре (с разницей в 8 лет), затем промежуток в 121,5 года, ещё два в июне (опять с разницей 8 лет) и промежуток в 105,5 года. Последние декабрьские прохождения произошли 9 декабря 1874 года и 6 декабря 1882 года, а июньские 8 июня 2004 года и 6 июня 2012 года. К сожалению, нескольким поколениям землян предстоит жить, не имея больше возможности увидеть это явление: следующие декабрьские прохождения произойдут только в 2117 и 2125 годах.
Прохождение Меркурия — тоже довольно редкое астрономическое явление, но все же оно случается намного чаще, чем прохождения Венеры, поскольку Меркурий находится ближе к Солнцу и движется быстрее.
Прохождение Меркурия может произойти в мае или в ноябре.
Даты будущих прохождений Меркурия:
6. Марс
Четвертая по счету планета от Солнца (после нашей Земли) — это Марс. На небе он виден как красноватая звезда. Такой цвет поверхности Марса придает высокое содержание в его грунте оксида железа. Именно красноватый оттенок дал повод древним астрономам назвать это светило именем бога войны.
Марс находится в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля. Один оборот вокруг Солнца он совершает за 687 земных суток. Это планета с суровыми условиями: среднегодовая температура на нем не превышает 60 градусов ниже нуля по Цельсию. И все же, Марс больше других планет похож на Землю, что и приковывает к нему внимание и ученых, и простых людей, и, конечно же, астрономов-любителей.
Когда наблюдать Марс?
Марс хорошо виден с Земли невооруженным глазом. В среднем его блеск равен примерно первой величине (при отдалении он может уменьшиться почти до второй, в противостояниях звездная величина планеты становится отрицательной, а во время великих противостояний почти минус 3; в такие моменты Марс становится ярче, чем Юпитер).
По отношению к Земле Марс является внешней планетой (его орбита лежит за орбитой Земли). Как и у всех внешних планет, наилучшие условия для наблюдения у Марса приходятся на период противостояния — когда планета расположена на противоположной от Солнца стороне неба и одновременно находится ближе всего к Земле.
Противостояния Марса повторяются каждые 2 года и 50 дней. Из-за того что марсианская орбита более вытянута по сравнению с земной, расстояние до Марса в период разных противостояний неодинаково. Когда противостояние случается в феврале-марте, Марс наиболее далек от нас — до него около 100 млн км! А если противостояние приходится на конец июля, август или сентябрь, то Марс, находящийся вблизи перигелия своей орбиты, расположен всего примерно в 50–60 млн км от Земли, то есть в два раза ближе! Соответственно, в два раза больше и видимый диск планеты, и ярче блеск. Такие противостояния называются «великими», и случаются они раз в 15–16 лет. К сожалению, в Северном полушарии Марс во время них стоит ниже всего над горизонтом (так как находится в самых южных участках эклиптики). На большей части территории России, кроме южных районов, это может осложнить его телескопические наблюдения. И все же именно в моменты великих противостояний на диске Марса можно различить больше всего деталей.
Полушария Марса и детали его поверхности, снятые с космических аппаратов
Наиболее удобный период для наблюдения Марса — 40 дней до и 40 дней после противостояния. В этот период угловые размеры планеты максимальны. Владельцы крупных инструментов (апертура 250 мм и выше) могут проводить наблюдения и дольше — в течение примерно 3 месяцев до и после противостояния.
Даты противостояний Марса до 2050 года (выделены великие противостояния)
Что можно увидеть на Марсе?
Марс — очень интересная планета, и наблюдения его могут быть весьма увлекательны. Но они требуют хорошей технической оснащенности наблюдателя.
При благоприятных условиях крошечный диск Марса можно заметить уже в телескоп с апертурой 60 мм, однако различить какие-либо детали на поверхности планеты при наблюдении в такой инструмент не представляется возможным. По мнению многих опытных наблюдателей, наименьшим телескопом, который понадобится для наблюдения Марса, будет 150-мм рефлектор или 100-мм рефрактор, а наиболее оптимальным с точки зрения цены, веса, габарита и возможностей — 250–300-миллиметровый рефлектор системы Ньютона.
Крупные любительские телескопы (350 мм и больше) сильно подвержены влиянию атмосферных потоков и имеют немалое время термостабилизации, то есть выравнивания температуры внутри телескопа и температуры окружающего воздуха. Теплый воздух, циркулируя внутри трубы, ухудшает качество изображения. Поэтому, как правило, их не рекомендуют для планетных наблюдений. Тем не менее хорошую службу при умелом обращении сослужат в наблюдениях Марса и эти гиганты. В редкие моменты, когда удается поймать спокойную атмосферу, хорошо остывший телескоп способен показать множество деталей на поверхности Красной планеты. Плюс ко всему в крупные инструменты яснее различимы цветовые оттенки поверхности планеты.
Наиболее заметные детали на поверхности Марса
Самые известные и самые легкие для обнаружения детали марсианской поверхности — это, конечно же, его полярные шапки, состоящие в основном из замерзшего углекислого газа («сухого льда») с примесью обычного водяного льда. Сухой лед составляет «сезонную часть» полярных шапок, он может испаряться и кристаллизоваться вновь. Водяной же лед, в условиях марсианских низких температур, лежит в районе полюсов постоянно.
Марс имеет схожий с Землей наклон оси вращения к плоскости орбиты. Благодаря этому на нем происходит почти такая же смена времен года, как на Земле. Сезонные колебания температуры сказываются на облике полярных шапок: с наступлением марсианской весны они начинают таять (за счет испарения сухого льда), а в преддверии зимы — расти. Изменение размера полярных шапок можно отследить в любительские инструменты, если проводить наблюдения в течение нескольких месяцев.
Панорама марсианской поверхности, снятая марсоходом «Спирит»
Две трети поверхности Марса занимают светлые области, по традиции, называемые материками, около трети — тёмные участки (моря). Моря сосредоточены главным образом в южном полушарии планеты, между 10° и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных моря — Ацидалийское и Большой Сирт. Моря имеют сине-зеленый цвет и меняются с наступлением лета: темнеют и изменяются в размерах. Когда-то предполагалось, что эти участки покрыты растительностью, но сейчас эта гипотеза окончательно опровергнута.
Наиболее легко различимая в любительский телескоп средних размеров «морская» деталь поверхности Марса — это Большой Сирт, крупная темная область, простирающаяся от экватора на север.
Атмосферные явления и пылевые бури на Марсе
Марс — планета с разреженной по сравнению с Землей атмосферой, но, тем не менее, на нем наблюдается климатическая активность. Периодически в марсианской атмосфере появляются облака и туман, а в периоды, когда планета проходит перигелий, на ней возможны грандиозные пылевые бури, которые могут скрыть из виду почти всю планету! Они вызваны тем, что в этот период поверхность Марса нагревается сильнее, чем обычно, что вызывает циркуляцию в атмосфере и, как следствие, — сильные ветры. Для наземных наблюдателей это выглядит как желтоватая пелена, скрывающая за собой все различимые детали поверхности.
Рекомендации для наблюдателей Марса
Все вышеописанное можно увидеть с Земли в хорошие любительские телескопы. Но следует помнить, что даже в хороший телескоп Марс все равно будет выглядеть крохотным диском. Детали его поверхности трудноуловимы, кроме того, они будут то появляться, то исчезать в дрожащем, неровном изображении, которое создает плотная и неспокойная атмосфера нашей планеты. Требуется запастись немалым терпением.
Необходимо очень точно сфокусировать телескоп. Лучше всего настраивать резкость по полярной шапке Марса как наиболее контрастному объекту на его поверхности.
Не надейтесь немедленно рассмотреть все мелкие детали. Приступая к наблюдениям, расслабьтесь, дайте своему зрению несколько минут на распознавание увиденного. Первое, что бросится вам в глаза, — белая полярная шапка на оранжевом диске. Через некоторое время начнут проступать тусклые серо-зеленые пятна морей. Старайтесь не пропускать наблюдения и с каждыми разом вы станете замечать все больше.
Марсу требуется для оборота вокруг своей оси на 37 минут больше, чем Земле. Если наблюдать его виз ночи в ночь в одно и то же время, можно постепенно за 5–6 недель изучить всю поверхность планеты.
Рекомендуемые аксессуары для наблюдений:
При наблюдении Марса очень рекомендуется применение цветных светофильтров, которые помогают более детально рассмотреть элементы поверхности, а также увидеть атмосферные явления, которые могут остаться незамеченными без фильтра.
Красный — заметно улучшает контраст между темными областями (морями) и светлыми (сушей). Лучше всего эффект от фильтра заметен при спокойной атмосфере и небольшом увеличении.
Желтый и оранжевый — одни из самых полезных, если не самые полезные фильтры для наблюдений Марса. Они подчеркивают красные области планеты и выделяют мелкие детали в них. Хорошо работают на темных зонах, а также делают изображение более устойчивым.
Зеленый — применяется при наблюдениях темных зон вокруг полярных шапок, хорошо выделяет пылевые бури, имеющие желтый оттенок. Также фильтр будет полезен при выделении белых зон на красной поверхности.
Синий — подчеркивает участки поверхности, имеющие фиолетовый оттенок. Весьма полезен для обнаружения водяных облаков в верхних слоях атмосферы.
Фиолетовый — выделяет облака и туманы, образующиеся при таянии полярных шапок.
Фотографирование Марса
Современные ПЗС-матрицы позволяют получить хорошие снимки Марса и других планет даже на любительских инструментах. Особенно хорошие результаты получаются при специальном методе, позволяющем скорректировать атмосферное дрожание изображения. Производится видеозапись диска планеты, затем полученный видеоролик разбивается на кадры, после чего отбираются самые лучшие кадры и складываются. В простейшем случае можно использовать обычный компактный фотоаппарат и снимать изображение через окуляр телескопа. Можно применять для съемки веб-камеру, сняв с нее объектив и изготовив переходник для телескопа. Наконец, можно купить специальную камеру для планетной съемки. Число отснятых кадров в одном ролике может доходить до нескольких десятков тысяч. Эта технология съемки позволяет получать чёткие подробные изображения, практически не искаженные земной атмосферой.