28 августа 2003 - рекордное противостояние Марса
М.Е.ПрохоровГАИШ, Москва
Если августовским вечером, вскоре после захода Солнца, вы поглядите на восток, то
увидите очень яркую красноватую "звезду". По яркости ее можно было бы принять за
Венеру,
но вечером Венеры на востоке не бывает. Это Марс, а столь яркий он потому, что сейчас
идет противостояние Земли и Марса, причем не простое.
Примерно каждые два года Земля и Марс, двигаясь по своим орбитам, сближаются друг с другом. Подобные сближения называются противостояниями. Очередное противостояние произойдет в конце августа 2003 года. Если бы орбиты Земли и Марса были круговыми и лежали строго в одной плоскости, то противостояния происходили бы строго периодически (между ними бы проходило чуть больше двух лет) и Марс приближался бы к Земле всегда на одно и то же расстояние. Однако это не так. Хотя плоскости орбит планет достаточно близки и орбита Земли почти круговая, но эксцентриситет марсианской орбиты достаточно велик. Поскольку интервал между противостояниями не совпадает ни с земным, ни с марсианским годом, то максимальное сближение планет происходит в разных точках их орбит. Если противостояние случается вблизи афелия орбиты Марса (это приходится на зиму в северном полушарии Земли), то расстояние между планетами оказывается достаточно велико - около 100 млн. км. Противостояния вблизи перигелия марсианской орбиты (которые происходят в конце лета) гораздо более тесные. Если Марс и Земля сближаются на расстояние меньшее 60 млн. км, то подобные противостояния называют великими. Они случаются каждые 15 или 17 лет и всегда использовались астрономами для интенсивных наблюдений красной планеты. (Истории наблюдений Марса посвящена подробная статья В.Г.Сурдина.)
Однако противостояние 2003 года оказывается не просто великим, а величайшим, событием, подобного которому не было несколько тысяч лет!
Давайте рассмотрим это событие по-подробнее.
Что происходит во время противостояния
По определению противостоянием называется такая конфигурация (взаимное расположение) Солнца, Земли и планеты, когда эклиптическая широта планеты, отличается от широты Солнца на 180o. Ясно, что такая ситуация возможна только для внешних планет. Если спроецировать планету на плоскость эклиптики (а Земля и Солнце всегда находятся в этой плоскости), то в момент противостояния центры всех трех тел окажутся на одной прямой (Земля между Солнцем и планетой). В момент противостояния достигается максимальная фаза Марса, наступает "полномарсие" (этот искусственный термин введен по аналогии с полнолунием). Отличие фазы Марс от единицы связано только с тем, что он движется не в плоскости эклиптики.
Поскольку орбиты Марса и Земли не круговые, а их плоскости не совпадают, то момент противостояния близок, но не совпадает с моментом максимального сближения планет. С расстоянием между планетами однозначно связан видимый угловой размер Марса, который достигает максимума при наибольшем сближении.
Блеск (видимая звездная величина) Марса зависит как от его удаления от Земли, так и от фазы. Таким образом этот момент также будет близок к противостоянию, но в общем случае не будет совпадать ни с ним, ни с моментом максимального сближения планет.
Еще два важных события - прохождение Марса через перигей своей орбиты и прохождение Земли через точку ближайшую к перигею орбиты Марса. Земля проходит ближайшую к перигею орбиты Марса точку всегда в одно и то же время года - примерно 28 августа. Слово примерно здесь появилось из-за того, что земной год не кратен суткам, поэтому дата прохождения этой точки меняется от года к году в пределах суток. В 2003 году марс пройдет свой перигей 30 августа. Чем ближе к перигею орбиты Марса оказываются планеты в противостоянии, тем сильнее они сближаются и тем более великим будет противостояние. Приведенный ниже рисунок служит этому иллюстрацией.
 |
| Противостояния Марса с 1997 г. по 2010 г. Вдоль орбиты Земли (внутренняя окружность) указаны месяцы ее прохождения по данному участку. У орбиты Марса (наружная окружность) указаны точки перигелия (Р) и афелия (А). На линиях, соединяющих планеты в момент противостояния, указан год и минимальное расстояние до Марса в астрономических единицах. (Рисунок взят из статьи В.Г.Сурдина). |
Противостояния и великие противостояния за "последние годы"
Перед вами часть каталога противостояний Марса. За 52 года их произошло и произойдет 25. Четыре из них (1971, 1988, 2003 и 2018 гг.) были великими противостояниями. Великие противостояния в таблице подчеркнуты.
В первых трех колонках этой таблицы приведены даты и время противостояний, в четверной колонке - максимальная звездная величина Марса, а в остальных колонках - дата и время максимального сближения планет, минимальное расстояние между ними (в астрономических единицах и в миллионах километров и видимый угловой диаметр Марса. Как вы видите моменты противостояний и максимальных сближений планет немного не совпадают.
Противостояние Макс.блеск Наибольшее сближение
расстояние диаметр
год Дата UT зв.вел. Дата UT А.Е. млн.км угл.сек
1969 May 31 15:50 Jun 9 0.486 71.7 19.6
1971 Aug 10 06:52 -2.9 Aug 12 0.3757 56.2 24.9
1973 Oct 25 03:28 Oct 17 0.441 65.2 21.5
1975 Dec 15 13:59 Dec 8 0.570 84.6 16.6
1978 Jan 22 00:11 Jan 19 0.654 97.7 14.3
1980 Feb 25 05:43 -1.2 Feb 26 0.677 101.3 13.8
1982 Mar 31 10:14 0.637 14.8
1984 May 11 08:52 0.537 17.3
1986 Jul 10 05:27 0.406 60.0 23.0
1988 Sep 28 03:32 -2.8 Sep 22 03 0.39314 58.81 23.81
1990 Nov 27 20:35 -2.1 Nov 20 03:50 0.51692 77.33 18.11
1993 Jan 7 22:43 -1.4 Jan 3 13:33 0.62609 93.66 14.95
1995 Feb 12 02:32 -1.2 Feb 11 14:20 0.67569 101.08 13.85
1997 Mar 17 07:55 -1.3 Mar 20 16:51 0.65938 98.64 14.20
1999 Apr 24 17:38 -1.7 May 1 17:28 0.57846 86.54 16.18
2001 Jun 13 17:59 -2.3 Jun 21 22:57 0.45017 67.34 20.79
2003 Aug 28 17:59 -2.9 Aug 27 09:52 0.37272 55.76 25.11
2005 Nov 7 07:59 -2.3 Oct 30 03:26 0.46406 69.42 20.17
2007 Dec 24 19:47 -1.7 Dec 18 23:47 0.58935 88.17 15.88
2010 Jan 29 -1.3 Jan 27 0.664 99.3 14.1
2012 Mar 3 -1.2 Mar 5 0.674 100.8 13.9
2014 Apr 8 -1.5 Apr 14 0.621 92.4 15.2
2016 May 22 -2.1 May 30 0.509 75.3 18.6
2018 Jul 27 -2.8 Jul 31 0.386 57.6 24.3
2020 Oct 13 -2.6 Oct 6 0.419 62.2 22.6
|
| (Данные взяты с сайта www.seds.org) |
Из всех противостояний, приведенных в данной таблице, противостояние Марса 2003 года будет самым сильным. Планеты сблизятся менее чем на 56 млн. км, угловой диаметр Марса превысит 25", а блеск почти достигнет -3m. Но надо сказать, что эти величины всего на несколько процентов превышают достигавшиеся в других великих противостояниях, особенно в событии 1971 года (такое отличие вряд ли можно было бы заметить глазом, даже если смотреть через телескоп).
Еще более наглядно малость этих различий видна на бОльших промежутках времени: Противостояния 1845 и 1925 годов были лишь чуть слабее, чем то, что случится в 2003 г.
| Великие противостояния Марса с 1830 г. по 2035 г. Расстояние от Земли до Марса указано в астрономических единицах. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Величайшие из величайших
Если же интересоваться самыми сильными сближениями Марса и Земли, картина оказывается очень интересной.
(жирным шрифтом показаны сближения более сильные, чем в 2003 г.)
год противост. сближ. млн.км А.Е. |
756 Jul 28 Jul 27 55.90 0.37369 835 Aug 2 Aug 1 55.90 0.37391 1040 Jul 27 Jul 27 55.92 0.37382 1119 Aug 1 Jul 31 55.859,488 0.37339761 1198 Aug 5 Aug 3 55.87 0.37346 1277 Aug 9 Aug 7 55.96 0.37409 1482 Aug 3 Aug 3 55.808,594 0.37305741 1561 Aug 7 Aug 7 55.837,780 0.37325251 1640 Aug 21 Aug 20 55.87 0.37347 1687 Aug 8 Aug 9 56.00 0.37434 1719 Aug 27 Aug 25 55.951,099 0.37401 1766 Aug 13 Aug 13 55.838,948 0.37326031 1845 Aug 18 Aug 18 55.803,163 0.37302110 1924 Aug 23 Aug 22 55.776,939 0.37284581 2003 Aug 28 Aug 27 55.758,006 0.37271925 2050 Aug 14 Aug 15 55.96 0.37405 2082 Sep 1 Aug 30 55.883,780 0.37356 2129 Aug 19 Aug 19 55.841,268 0.37327582 2208 Aug 24 Aug 24 55.769,117 0.37279352 2287 Aug 29 Aug 28 55.688,405 0.37225400 2366 Sep 0255.708,568 0.37238878 2445 Sep 0555.794,535 0.37296343 2492 Aug 2455.832,521 0.37321735 2571 Aug 3055.707,590 0.37238224 2650 Sep 0355.651,582 0.37200785 2729 Sep 0855.651,099 0.37200418 2808 Sep 1155.695,623 0.37230224 2855 Aug 3155.815,632 0.37310445 2887 Sep 1655.788,120 0.37292055 2934 Sep 0555.676,249 0.37217270 |
| (Данные взяты с сайта www.seds.org) |
Вот другая таблица, в которой те же величины приведены в другом порядке - по мере увеличения минимального расстояния между Землей и Марсом. Обращаем ваше внимание, что в историческое время (за 5000 лет) не было ни одного сближения столь же сильного, как то, что произойдет 28 августа 2003 г., а семь еще более сильных сближений произойдут в ближайшие несколько сот лет. [Рассмотренный интервал времени определяется точностью современной теории движения Марса. В более далеком прошлом имеющиеся формулы начинают давать результаты которые уже нельзя сравнивать с остальными "рекордами".]
| Двадцать наибольших сближений Марса с Землей с 3000 г. до нашей эры по 3000 г. нашей эры. (Расчеты выполнил E.M.Standish (JPL), данные опубликованы в новостной группе DOME-L.) |
Подробности противостояния 2003 года
Противостояние Марса в 2003 году произойдет 28 августа в 17:59 UT (по всемирному времени). Максимальное сближение планет произойдет чуть раньше - 27 августа в 9:52 UT. При этом расстояние между ними уменьшится до 0.373 астрономической единицы (55.8 млн. км). Угловой размер Марса достигнет 25.11", а максимальная звездная величина Марса будет достигать -2.9m. Изменение углового размера Марса и его блеска показаны на графике.
Блеск и видимый угловой размер Марса в 2003 году.
(График построен по эфемеридам Аризонского университета.)
Противостояние 2003 года происходит очень близко к перигею марсианской орбиты: Марс проходит эту точку 30 августа, а Земля проходит ближайшую точку орбиты 28 августа. Поэтому сближение планет оказывает столь сильным, однако остается еще возможность для "побития" этого рекорда, что и произойдет ровно через 284 года.
Для сравнения приведем подобный график для предыдущего "ординарного" противостояния 2001 года. Заметьте, что в 2001 году моменты противостояния и наибольшего сближения разделяла неделя.
Немного о наблюдениях
В августа Марс восходит сразу после захода Солнца и виден всю ночь в созвездии Водолея. В сентябре видимость планеты будет тоже очень хорошей, постепенно перемещаясь на первую половину ночи. В конце сентября блеск Марса уменьшится до -2.2m, угловой размер до 21", а попятное движение планеты, длившееся весь август и сентябрь, смениться прямым.
Движение Марса во второй половине 2003 года.
Даже во время великого противостояния Марс трудная цель для наблюдений. Примерно так он будет виден в любительский телескоп.
Вид Марса в любительский телескоп: слева - инструмент с увеличением 400х
(поле зрения 7'), справа - 200-кратный телескоп (поле 14').
