Для проведения астрономических исследований противостояния Земли и Марса являются благоприятным периодом. Максимальная близость планеты позволяет ученым и любителям астрономии производить расчёты, составлять карты, совершать важные открытия.
Что такое оппозиция (противостояние)
Постоянное движение небесных тел обеспечивает их различное положение к Солнцу и друг к другу. Марс по отношению к Земле является внешней планетой. Среднее расстояние от него до Солнца составляет около 1,5 астрономических единиц. За астрономическую единицу измерения взято среднее расстояние от Земли до Солнца.
Наша планета, двигаясь по внутренней орбите, вначале обходит Марс, а на втором витке отстает от него. Так чередуются сближения и удаления планет, в ходе которых возникает оппозиция Марса.
Противостояние обозначает явление, когда Марс и Земля находятся на минимальном расстоянии друг к другу и располагаются на одной линии по одну сторону от Солнца
В положении оппозиции Марс:
- приближается к земному шару на максимально близкое расстояние;
- в полночь пересекает небесный меридиан;
- достигает наибольшего видимого размера;
- обращается к наблюдателю освещенным Солнцем полушарием.
По этим причинам астрономы всего мира ждут момента сближения двух планет для фотографирования и проведения визуальных наблюдений. В час оппозиций даже непрофессиональные телескопы позволяют рассмотреть детали поверхности планеты. Протяженность противостояния Марса длится около 2 – 3 земных месяцев.
Почему во время противостояния меняется расстояние между планетами
Ученые выявили особенность: расстояние между планетами во время оппозиций не постоянная величина, а разная. К примеру, в противостоянии 1988 года Марс удалился от земного шара на 58,81 млн. км, в 2018 году – только на 55,77 млн. км. Разница между данными показателями составила 3,04 млн. км.
Почему же дистанция между планетами не постоянна? По каким причинам она изменяется?
Как мы узнали выше противостояние — это когда планеты выстраиваются на одну линию по одну сторону от Солнца. В этот момент они находятся на минимальном расстоянии по отношению друг к другу. Такое явление происходит раз в два года. При этом расстояние каждый раз разное. Обусловлено это тем, что такая встреча планет происходит на разных участках орбиты. А причины, по которым это происходит следующие:
1. Сближение планет происходит на разных участках орбиты
Из-за того, что Земля и Марс удалены от Солнца на разное расстояние, протяженность их орбит тоже различная. У нашей планеты она составляет длину около 940 млн. км, у красной планеты – почти 1430 млн. км.
Кроме этого небесные тела перемещаются вокруг Солнца с неодинаковой скоростью. Если планета ближе к Солнцу – то скорость выше. Если дальше – то скорость ниже, так как сила притяжения с увеличением расстояния уменьшается.
Полный виток вокруг Солнца наша земля совершает за 1 год со скоростью 29,76 км/ч. Марсу на преодоление своего оборота требуется времени больше: 686,94 земных суток при скорости около 24,11 км/ч. Получается, что орбитальная скорость Земли выше на 7%.
Разницы в скорости движения и в протяженности орбит определяют постоянные изменения расстояния между планетами. Периоды, когда Земля догоняет Марс и выстраивается на одну линию, происходит с периодичностью раз в 2 года.
2. Особенности траекторий орбит
Если бы вокруг Солнца планеты двигались по правильным окружностям, то во время противостояния Марса и Земли между ними всегда было бы одинаковое расстояние. Однако в нашей вселенной не только Солнце, но все космические тела оказывают гравитационное воздействие друг на друга.
Еще Иоганн Кеплер доказал, что планеты обращаются не по круговым, а по эллиптическим орбитам. Причем фокусы эллиптических орбит планет не совпадают.
Форма вытянутых орбит определяется эксцентриситетом, который показывает величину отклонения орбиты от окружности. Чем выше показатель эксцентриситета к единице, тем ближе конфигурация орбиты к форме эллипса.
Величина эксцентриситета Земли равна 0,01673, а Марса – 0,09336. Отсюда следует, что орбита Земли более круглая, а Марса – ближе к форме эллипса.
Эллиптические орбиты обуславливает различное положение планет по отношению к Солнцу. Точку орбиты, в которой планета приблизилась к Солнцу, называют перигелий, а удаленную точку – афелий.
Когда Земля стоит в афелии, Марс – в перигелии, а Солнце с ними на одной прямой, происходит максимальное сближение. И, наоборот, если наша планета располагается в перигелии, а Марс – в афелии, то расстояние достигает максимальных величин.
Когда противостояние Марса выпадает на зимние месяцы, удаленность от Земли достигает 100 млн. км. Это объясняется тем, что в данный период Марс размещается в самых удаленных от Солнца точках орбиты, а Земля в минимальных.
Названные причины обеспечивают непостоянные расстояния между Землей и Марсом. Из-за того, что марсианская орбита с годами приобретает все более эксцентричную форму, расстояние между планетами будет изменяться еще значительнее. Минимальные расстояния уменьшаться, а максимальные – увеличатся. Американский ученый Жан Миус определил изменения на период с 0 по 3000 год:
- Минимальное расстояние ожидается 8 сентября 2729 года и составит 55,65 млн. км.
- Максимальное расстояние в 101,50 млн. км произойдет 6 марта 2832 года.
Через какой промежуток времени повторяются противостояния Марса
Наблюдения за оппозициями Марса выявили любопытные факты. Оказывается, противостояния не происходят хаотично, а повторяются с определенной закономерностью.
Возникают вопросы:
- Как часто случаются марсианские противостояния?
- Почему они возникают не спонтанно, а периодично?
Ученые подтвердили: оппозиции Марса характеризуются цикличностью. Временной интервал между ними составляет 765 – 800 земных суток. Средний показатель последовательных противостояний – 2 года 49 дней.
Дата событий не постоянна: каждое последующее противостояние Марса происходит со смещением по календарю примерно на 1 месяц.
Таблица противостояний Марса с 1995 по 2052 год.
| год | дата | а.е. | млн. км. |
|---|---|---|---|
| 1995 | 12 февраля | 0.67569 | 101.08 |
| 1997 | 17 марта | 0.65938 | 98.64 |
| 1999 | 24 апреля | 0.57846 | 86.54 |
| 2001 | 13 июня | 0.45017 | 67.34 |
| 2003 | 28 августа | 0.37272 | 55.76 |
| 2005 | 7 ноября | 0.46406 | 69.42 |
| 2007 | 24 декабря | 0.58935 | 88.17 |
| 2010 | 29 января | 0.66398 | 99.33 |
| 2012 | 3 марта | 0.67368 | 100.78 |
| 2014 | 8 апреля | 0.61756 | 92.39 |
| 2016 | 22 мая | 0.50321 | 75.28 |
| 2018 | 27 июля | 0.38496 | 57.59 |
| 2020 | 13 октября | 0.41492 | 62.07 |
| 2022 | 8 декабря | 0.54447 | 81.45 |
| 2025 | 16 января | 0.64228 | 96.08 |
| 2027 | 19 февраля | 0.67792 | 101.42 |
| 2029 | 25 марта | 0.64722 | 96.82 |
| 2031 | 4 мая | 0.55336 | 82.78 |
| 2033 | 27 июня | 0.42302 | 63.28 |
| 2035 | 15 сентября | 0.38041 | 56.91 |
| 2037 | 19 ноября | 0.49358 | 73.84 |
| 2040 | 2 января | 0.61092 | 91.39 |
| 2042 | 6 февраля | 0.67174 | 100.49 |
| 2044 | 11 марта | 0.66708 | 99.79 |
| 2046 | 17 апреля | 0.59704 | 89.32 |
| 2048 | 3 июня | 0.47366 | 70.86 |
| 2050 | 14 августа | 0.37405 | 55.96 |
| 2052 | 28 октября | 0.44091 | 65.96 |
| 2054 | 17 декабря | 0.57015 | 85.29 |
Великие противостояния Марса
Один раз в 15 или 17 лет планеты встречаются на расстоянии менее 60 млн. км. В 2003 году оно равнялось 55,79 млн. км. Такое событие называют великим противостоянием.
Астрономические расчеты определили величайшее в истории противостояние Марса. Оно случилось в каменном веке, когда в 57 617 году до н.э. красная планета подошла к земному шару на расстояние 55,76 млн. км.
Последнее великое противостояние Марса можно было наблюдать в июле 2018 года, когда расстояние достигло показателя в 57,77 млн. км. Следующее – ожидается в 2035 году.
В таблице представлен список великих противостояний Марса по датам
| год | дата | а.е. | млн. км. |
|---|---|---|---|
| 1830 | 19 сентября | 0.3885 | 58.12 |
| 1845 | 18 августа | 0.37302 | 55.80 |
| 1860 | 17 июля | 0.3927 | 58.75 |
| 1877 | 5 сентября | 0.3771 | 56.41 |
| 1892 | 4 августа | 0.3777 | 56.50 |
| 1909 | 24 сентября | 0.3919 | 58.63 |
| 1924 | 23 августа | 0.37284 | 55.77 |
| 1939 | 23 июля | 0.3893 | 58.24 |
| 1956 | 10 сентября | 0.37809 | 56.56 |
| 1971 | 10 августа | 0.37569 | 56.20 |
| 1988 | 22 сентября | 0.39315 | 58.81 |
| 2003 | 28 августа | 0.37272 | 55.76 |
| 2018 | 27 июля | 0.38496 | 57.59 |
| 2035 | 15 сентября | 0.38041 | 56.91 |
| 2050 | 14 августа | 0.37405 | 55.96 |
В 2003 году сближение вышло на рекордное расстояние – 55,79 млн. км. Если понимать, что такое событие выпадает один раз в человеческой жизни, то астрономы назвали это противостояние не просто великим, а величайшим противостоянием Марса за минувшие годы.
Цикличность марсианских противостояний
Сближения планет характеризуются определенными закономерностями. Противостояния Марса повторяются по схеме:
- один раз в два года;
- максимальные и минимальные показатели расстояний повторяются через 15 – 17 лет.
К примеру, последние великие противостояния Марса произошли в 2003 и 2018 годах, как раз с интервалом в 15 лет. Очередную великую оппозицию можно будет наблюдать через 17 лет, в сентябре 2035 года.
Схожие по показателям марсианские оппозиции объединяются в более крупные временные циклы, которые повторяются каждые 79 лет. Очередность выражается в следующей последовательности: 15 + 17 + 15 + 17 + 15 = 79 лет. Каждый последующий цикл повторят эту схему: начинается и заканчивается интервалом в 15 лет.
Ученые определили периоды повторений великих оппозиций с интервалом в 284 года. Он выражается следующим образом: 79 + 79 + 79 + 15 + 17 + 15 = 284. Погрешность в повторах точных дат невелика: от двух до пяти календарных дней.
Так, величайшее противостояние Марса повторится в 2287 году. Величина расстояния между планетами сократится и достигнет рекордной величины – 55,69 млн. км.
Данный рубеж будет преодолен через 363 года (284 года + 79 лет). В сентябре 2650 года расстояние сократится до 66,65 млн. км.
Противоположные Марсовые оппозиции
Конфигурация, когда Марс и Земля находятся в полярных участках неба, называется противоположной оппозицией. При этом они располагаются на одной прямой линии, но в разных направлениях от Солнца.
Во время противоположной оппозиции в час земного заката красная планета виднеется на востоке, а ночью находится прямо над головой. Свечение Марса отличается интенсивным желтовато-красным цветом, превышающим в 10 раз свет самых ярких звезд.
Противоположные оппозиции наблюдаются через 26 месяцев. В этот период интервал между планетами составляет около 401 млн. км.
Научные открытия
Во время великих противостояний Марса астрономами были совершены многие значимые открытия.
- В 1830 году немецкий астроном Иоганн фон Медлер определил период вращения планеты и приступил к составлению карт марсианской поверхности.
- Спустя 34 года астроном-любитель из Великобритании Уильям Даус дополнил существовавшие к тому времени карты Марса новыми подробностями.
- Благоприятное противостояние 1877 года подарило американцу Асафу Холлу возможность доказательства существования двух спутников планеты – Фобоса и Деймоса.
- В этом же году Джованни Скиапарелли увидел на марсианской поверхности многочисленные линии, позднее названные каналами. Их наличие породило немало слухов о возможности существования на красной планете разумной жизни. Позже марсианские каналы стали толчком для создания знаменитого фантастического романа Герберта Уэллса «Война миров».
В современную эру космических исследований противостояния Марса утратили свою уникальность для научных наблюдений. Но многочисленная армия астрономов-любителей с нетерпением ожидает наступления оппозиций.