Фобос и Деймос - спутники Марса
“…Кроме того, они открыли две маленькие звезды, или два спутника, обращающиеся около Марса, из которых внутренний удален от центра планеты на 3 её диаметра, а внешний – на 5; первый обращается в пространстве за 10 часов, а второй – за 21,5 таким образом, что отношение квадратов этих периодов очень близко к отношению кубов их расстояний от центра Марса; это было убедительным для них доказател
ьством проявления того же закона гравитации, который управляет движением и возле других массивных тел”.
С Марсом связано множество загадок, и одна из них заключена в этой фразе из романа Джонатана Свифта о приключениях Гулливера. За полтораста лет до открытия спутников Марса английскому писателю удалось предугадать их существование!
Самой удивительной подробностью этого предсказания является короткий 10-часовой период обращения внутреннего спутника. Он значительно короче, чем 42-часовой для Ио – самого быстрого из 10 спутников, известных во времена Свифта, и в то же время приблизительно соответствует истинному 8-часовому периоду обращения Фобоса. Свифт не был таким ясновидцем, как это кажется на первый взгляд. Выбор значений удаленности, равных трём и пяти планетным диаметрам, очень близко совпадает с расстоянием от Юпитера до его спутников Ио и Европы. Однако труднее объяснить, почему Свифт предсказал для первого спутника 10-часовой период. Даже если принять в качестве модели пространственного расположения спутников Марса систему спутников Юпитера, то периоды путем простой аналогии не выводятся. Если бы Марс имел такую же плотность, как Земля, то первый спутник на расстоянии трёх планетных диаметров должен обращаться приблизительно за сутки; если же плотность была бы такой же, как у планет группы Юпитера, то период обращения должен быть близок к двум суткам. В отрывке из «Начал» Ньютона утверждается, что «более мелкие планеты, при прочих равных условиях, имеют значительно большую плотность». Диаметр Юпитера приблизительно в 22 раза больше чем диаметр Марса. Если мы примем плотность Марса в 22 раза большей, чем у Юпитера (сейчас это кажется абсурдно высоким значением), тогда внутренний спутник должен иметь 10-часовой период. Свифт правильно применил третий закон Кеплера, но создается впечатление, что ему помог профессионал.
Между прочим, Свифт не был единственным великим писателем XVIII столетия, кто
«открыл» спутники Марса. Франсуа Мари Вольтер – властитель дум блистательного века
Просвещения, сочиняя в 1752г. фантастическую повесть «Микромегас», тоже упомянул
«две луны Марса». Но мельком, без тех подробностей, которые перечислил Свифт,
единственным «доказательством» служит такое соображение: одной луны было бы
недостаточно, чтобы освещать по ночам столь далекую от Солнца планету! (Он рассказывает: «…путешественники увидели бы у этой планеты Марса две её луны, которые не были обнаружены нашими астрономами. Я уверен, что отец Кастель будет выступать против существования этих двух лун и даже довольно остроумно, но я согласен с теми, кто рассуждает по методу аналогии. Самые лучшие философы знают, как трудно было бы Марсу обладать меньше чем двумя лунами, поскольку он от Солнца – следующий»).
Еще раньше Фонтенель в своих «Беседах о множественности миров» упомянул, что у Марса могут быть спутники. Там ученик в споре приводит такие доводы: «Природа дала столь много лун Сатурну и Юпитеру – это и ест своего рода доказательство того, что Марс не может испытывать недостатка в лунах».
Интуитивные соображения о том, что у Марса два спутника, можно найти в трудах Иоганна Кеплера, который неоднократно приводил доводы, исходя из принципов, основанных на гармонии или аналогии. В письме к Галилею Кеплер писал: «Я настолько далек от сомнений по поводу открытия четырех окружающих Юпитер планет, что страстно желаю иметь телескоп, чтобы по возможности опередить вас в открытии двух обращающихся вокруг Марса (количество соответствует требованиям пропорциональности), шести или восьми возле Сатурна и, вероятно, по одному возле
Меркурия и Венеры». Однако до подлинного, а не «научно-фантастического» открытия спутников Марса человечеству пришлось ждать до 1877г., который стал поистине «марсианским». Джованни Скиапарелли в это время буквально поставил на ноги весь астрономический мир, сообщив о существовании на Красной планете «каналов» и «морей». Эта «марсианская горячка» имела под собой и объективную основу: 1877-й год был годом великого противостояния, при котором Марс и Земля очень близко подходят друг к другу. Такими благоприятными условиями не мог пренебречь опытный астроном Асаф Холл (1829-1907), уже заслуживший себе немалый авторитет как один из лучших наблюдателей и вычислителей в Гарвардской обсерватории и профессор математики в Морской обсерватории (Вашингтон). 12 августа 1877г. вечером Холл наблюдал в 26-дюймовый телескоп М.обсерватории и увидел объект, который он назвал «Марсианской звездой». Через неделю Холл получил возможность убедиться, что эта «звезда» была на самом деле спутником Марса, и, кроме того, он открыл второй марсианский спутник (17 августа) С Земли Фобос и Деймос видны только в большой телескоп как очень слабые светящиеся точки вблизи яркого марсианского диска. (Сфотографировать их с помощью наземного телескопа удается, лишь закрыв изображение яркого Марса специальной маской.)
Узнав об открытии из газет, одна английская школьница предложила Холлу названия для новых небесных тел: богу войны в античных мифах вечно сопутствуют его детища – Страх и Ужас, так пусть внутренний из спутников именуется Фобосом, а внешний Деймосом, ибо так эти слова звучат в древнегреческом языке. Названия оказались удачными и закрепились навсегда.
Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии 9400 км от центра планеты, причем скорость его обращения столь велика, что один оборот он совершает за треть марсианских суток, обгоняя суточное вращение планеты. Из-за этого Фобос восходит на западе и опускается за горизонт на востоке. Деймос ведет себя более привычно для нас. Его удаление от центра планеты составляет более 23 тыс. километров, и на один оборот у него уходит почти на сутки больше, чем у Фобоса.
Последние определения орбит Фобоса и Деймоса были опубликованы в работах Синклера(1972), Шора(1975) и Борна и Даксбери(1975). Первые две работы основаны на наземных наблюдениях, третья на фототелевизионной съёмке с борта «Маринера-9». Все три определения имеют сравнимую точность, и основанные на них эфемериды позволяют предсказывать положения спутников с ошибкой от 50 до 100 км.
Пока не были получены более точные данные о спутниках Марса, учёные пытались определить массу Фобоса, ошибочно предологая, что причиной замедления является его торможение в марсианской атмосфере. Однако первые результаты обескуражили астрономов: выходило, что, несмотря на крупные размеры, спутник очень легкий. Известный астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский (1962) отметил, что атмосферное торможение было бы достаточным при очень низкой плотности Фобоса, и в связи с этим выдвинул смелую и неожиданную гипотезу, согласно которой спутники Марса …пустые внутри и, следовательно, имеют искусственное происхождение.Подтверждение Шкловского не подтвердилось, но оно стимулировало исследовапия других возможных причин векового ускорения Фобоса. Одной из них могут быть приливы, вызываемые в марсианской коре притяжением спутника. Давление солнечной радиации тоже может вызывать заметный эффект (Виноградова и Радзиевский, 1965).
Скачать реферат