Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах - Евгений Гусев

К решению задачи 4.99. Позитивное изображение спектра вспышки, принадлежащего солнечной хромосфере и протуберанцам. Затмение 31 августа 1932 г. Снимок Ликской обсерватории.

4.100. Непрерывный спектр внутренней короны связан с рассеянием света фотосферы на свободных электронах. Однако фраунгоферовы линии в этом спектре не видны, поскольку из‑за очень высокой температуры короны доплеровское уширение линий «размазывает» их по непрерывному спектру и делает крайне мелкими и незаметными. В спектре короны видны линии излучения, но не те, что обычно присутствуют как фраунгоферовы в спектре фотосферы, поскольку в короне совсем иные физические условия. Например, водородные линии в спектре короны отсутствуют, потому что водород там полностью ионизован по причине высокой температуры.

4.101. Вулканом хотели назвать планету, существование которой подозревали внутри орбиты Меркурия. Но её так и не открыли.

4.102. Несмотря на длительные исследования многих астрономов, планета, орбита которой полностью бы находилась внутри орбиты Меркурия, не была обнаружена. «Избыточное» смещение перигелия Меркурия получило объяснение в рамках общей теории относительности (см.: Роузвер, 1985).

4.103. Днём Меркурий, всегда расположенный на небе недалеко от Солнца, имеет большую угловую высоту и, следовательно, влияние земной атмосферы на его изображение минимально. Скиапарелли, используя большое увеличение телескопа, смог более подробно исследовать его поверхность.

4.104. В 1874 г. немецкий астроном Иоганн Цёлльнер при помощи сконструированного им визуального фотометра измерил зависимость яркости Луны, планет и искусственных тел от фазы освещения. Он доказал, что фазовые зависимости Меркурия и Луны аналогичны и отличаются от фазовой зависимости гладкого шара. В 1885–1893 гг. немецкий селенограф К. Мюллер подтвердил, что поверхность Меркурия покрыта горами и скалами тёмного цвета.

4.105. Древние греки полагали, что утром они видят планету Фосфорос, а вечером — Гесперис. Позже они убедились, что это одна планета, и стали называть её Афродита. А римляне, соблюдая традицию, дали ей имя своей богини красоты — Венеры.

4.106. В 1761 г. Ломоносов наблюдал в телескоп редкое явление — прохождение Венеры по диску Солнца. При вступлении Венеры на диск Солнца и при её схождении была видна яркая кольцеобразная полоска вокруг чёрного диска планеты. Ломоносов верно объяснил это явление преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры.

4.107. Земля, находясь в противостоянии для Венеры, освещает её поверхность в 13 тыс. раз слабее, чем она освещает Луну в «полноземелие». Такое слабое освещение не может быть обнаружено, тем более — глазом. Тем не менее, опытные наблюдатели не раз указывали на существование этого феномена (Мейер, 1902, с. 125). В настоящее время предполагают, что пепельный свет Венеры вызван физикохимическими процессами, происходящими в атмосфере этой планеты.

4.108. На Венере, как и на Земле, горы высотой 43 км обладали бы такой тяжестью, что обязательно разрушили бы кристаллическую решётку пород в своём основании, и оно растеклось бы, не выдержав давления. Поэтому таких высоких гор на этих планетах нет. Самые большие горы в Солнечной системе обнаружены на Марсе (H=25–27 км), где сила тяжести на поверхности заметно меньше, чем на Земле и Венере.

4.109. Температура на поверхности Венеры, измеренная космическими аппаратами, оказалась около 480 °C, что больше критической для воды (Т=374,4 °C), выше которой она не может существовать в жидкой фазе ни при каком давлении.

4.110. Смена времён года на Марсе происходит, как и на Земле, вследствие изменения солнечной инсоляции, причиной которого служит наклонение плоскости экватора планеты к плоскости её орбиты. Смена времён года на Марсе наиболее наглядно проявляется в изменении размера полярных шапок.

4.111. Гипотеза основывалась на предположении о существовании у Марса мощной атмосферы (Кассини, Ремер, XVII в.). Покрытия звёзд Марсом, во время которых звёзды исчезали мгновенно, указали на то, что атмосфера планеты тонкая и не может вызвать сильное поглощение в коротковолновой части спектра. В 1865 г. было замечено, что красный цвет гуще около центра диска, что также свидетельствовало против атмосферной гипотезы. Хёггинс в 1867 г. отметил, что белый цвет полярных шапок также противоречит атмосферной гипотезе.

4.112. Земные и космические радиометрические измерения показали, что максимальная температура в поверхностном слое грунта на Марсе в полдень в жарком поясе не превышает —5 °C; среднегодовая температура на широте тропика —43 °C, минимальная там же —90 °C. В более высоких широтах температура ещё ниже. Полярные шапки состоят из сухого льда (твёрдой углекислоты) с небольшой примесью водяного льда. Открытых водных пространств на Марсе нет и, следовательно, не может быть пространств, покрытых обычным снегом.

4.113. До полётов межпланетных станций основные исследования Марса производились в годы великих противостояний, когда Марс ближе всего подходит к Земле. В 1877 г. как раз и произошло такое астрономическое событие. Незадолго до этого были построены крупные телескопы — рефракторы высокого качества.

4.114. По мнению Г. А. Тихова, в условиях сурового марсианского климата гипотетические растения Марса должны отражать меньше тепловых лучей; следовательно, они должны иметь сине — фиолетовую окраску. Это предположение согласуется с тем фактом, что растения высокогорных районов Земли (голубая канадская ель, тянь — шаньская ель) не имеют в своём спектре инфракрасного избытка. Однако исследования, проведённые автоматическими аппаратами непосредственно на поверхности Марса, опровергли существование там не только растительной жизни, но даже её примитивных форм.

4.115. Фламмарион имел в виду прецессию оси вращения Марса, вызванную приливным гравитационным влиянием Солнца на экваториальное вздутие планеты. Период прецессии оценивается примерно в 175 тыс. лет. По истечении половины этого периода северное полушарие планеты будет повёрнуто к Земле в эпоху великого противостояния, совпадающую с эпохой прохождения Марса через перигелий.

К решению задачи 4.117. Тонкая структура колец Сатурна по визуальным наблюдениям, проведённым в XIX веке.

4.116. В свой несовершенный телескоп Галилей смог увидеть планету Сатурн и дуги окружающих её колец как три соприкасающиеся «звезды». Через два года, когда луч зрения земного наблюдателя оказался в плоскости колец, они из‑за малой толщины вообще перестали быть видны. Лишь в 1656 г. Христиан Гюйгенс с помощью более качественного телескопа доказал, что «ушки» или «ручки» по бокам Сатурна — это не что иное, как части плоского кольца, опоясывающего планету по экватору.

4.117. Директор Парижской обсерватории Д. Д. Кассини в 1675 г. обнаружил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделённых тёмной полосой (деление Кассини). Он также предположил, что кольцо планеты состоит из большого количества отдельных небольших тел. В наши дни распространено мнение, что тонкая структура колец Сатурна была открыта лишь на изображениях, переданных межпланетными аппаратами «Пионер-11» (октябрь 1979 г.), «Вояджер-1» (ноябрь 1980 г.) и «Вояджер-2» (август 1981 г.). Однако ещё астрономы XIX века в процессе визуальных наблюдений замечали и очень точно зарисовывали тонкую структуру колец (см. рис.).

4.118. Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн в максимуме блеска очень яркие и поэтому хорошо видны невооружённым глазом. Наибольший же блеск далёких планет существенно ниже: 5,4m у Урана, 7,6m у Нептуна, 13,4m у Плутона. Для обнаружения этих планет, а также астероидов, необходимы подробные карты звёздного неба и телескопы, массовое применение которых началось только с XVIII века. Правда, в XVII веке астрономы случайно наблюдали и даже зарисовывали Уран и Нептун, но, не имея хороших телескопов и карт, принимали их за звёзды.

4.119. Кометы на больших расстояниях от Солнца имеют дискообразный вид, и поэтому похожи на планеты. При этом они почти так же, как планеты, перемещаются относительно звёзд. Кометы в ту эпоху открывали и наблюдали, а вот открытие новой большой планеты стало полной неожиданностью.

4.120. В. Гершель первым, благодаря остроте зрения и хорошему качеству телескопического изображения, обнаружил у вновь открытого объекта диск. Другие наблюдатели видели планету в виде звездообразного объекта. Планетная орбита Урана была установлена петербургским астрономом А. И. Лекселем вскоре после открытия, в том же 1781 г.

4.121. При расчёте орбиты Урана были использованы позиционные наблюдения планеты, считавшейся в то время звездой, сделанные наблюдателями — предшественниками Гершеля, начиная с 1690 г., т. е. почти на протяжении целого века.