Читать книгу - "Просто космос: Задачи о межпланетных путешествиях - Владимир Георгиевич Сурдин"

солнечных затмений не бывает, хотя бывают частные: прохождения Фобоса и Деймоса на фоне солнечного диска уже наблюдали с помощью телекамер марсоходов. А с орбитальных аппаратов фотографировали полутени этих спутников на поверхности Марса.

На Юпитере бывают полные солнечные затмения: тени некоторых галилеевых спутников Юпитера регулярно видны на фоне облачной поверхности планеты.

6.4. В погоню за тенью

Из решения задачи 6.2 мы знаем, что скорость лунной тени, бегущей по земной поверхности, составляет от 0,5 км/с на экваторе до 1 км/с у полюсов. Сверхзвуковые самолеты летают с такой скоростью, и они уже догоняли лунную тень, значительно увеличивая продолжительность солнечного затмения.

6.5. Затмение на МКС?

Космонавты на Международной космической станции уже наблюдали солнечное затмение 8 апреля 2024 г. Но при этом они смотрели не вверх, а вниз. Дело в том, что МКС в саму лунную тень не попала, но увидеть ее движение по поверхности Земли космонавты смогли (см. рис. 68).

Возможно, когда-нибудь произойдет удачный пролет орбитальной станции сквозь тень Луны. Максимальный радиус лунной тени у Земли около 270 км, а скорость МКС относительно тени есть разница между орбитальными скоростями станции (8 км/с) и Луны (1 км/с), поэтому максимальная продолжительность затмения без учета разности наклонений орбит Луны и МКС составит 270 км/(8 – 1) км/с = 38,6 с.

Рис. 68. Наблюдение полного солнечного затмения 2024 г. с Международной космической станции: тень Луны

6.6. Луна большая и маленькая

Когда Луна в зените, наблюдатель ближе к ней на радиус Земли. Поскольку расстояние до Луны составляет около 60 радиусов Земли, ее угловой диаметр в зените в 60/59 раз больше, то есть почти на 2%. Этот факт лишь усиливает «парадокс большой Луны», диск которой кажется нам особенно крупным, когда Луна видна у горизонта.

6.7. Затмение на полюсе

В это время на Северном полюсе полярная ночь – Солнца не видно, оно постоянно под горизонтом. Поэтому и его затмение наблюдать не удастся.

6.8. Аэростат Google

Расстояние аэростата от наблюдателя (D) лежит в пределах от 32 км, когда шар в зените, до 640 км, когда он у горизонта (проверьте это самостоятельно, используя теорему Пифагора). Следовательно, угловой размер шара α = d/D = 15 м · 3438’/D. Здесь число 3438 – это количество минут дуги в радиане. Когда шар в зените (D = 32 км), получим α = 1,6’. А когда шар вблизи горизонта (D = 640 км), будет α = 4,8˝.

Таким образом, аэростат закроет не более 1/20 диаметра лунного или солнечного диска и для невооруженного глаза будет выглядеть как точка (если его вообще удастся заметить). Если он изготовлен из непрозрачного материала, то при наблюдении Солнца в телескоп его можно принять за солнечное пятно. Впрочем, от этого проекта Google уже отказался, ожидая появления спутникового интернета.

6.9. Затмения на Луне (1)

Когда с Земли наблюдается лунное затмение, на видимой стороне Луны можно увидеть солнечное затмение, что неоднократно фиксировалось камерами автоматических аппаратов. Например, 14 марта 2025 г. аппарат Blue Ghost частной фирмы Firefly Aerospace передал фото Земли в момент лунного затмения. Для Blue Ghost это было солнечное затмение.

С большой натяжкой можно сказать, что в этот же момент наблюдатель на Луне видит и лунное затмение, ведь тень Земли накрывает окружающий лунный пейзаж.

Рис. 69. Слева: вид на Землю с борта Blue Ghost в момент начала затмения.

Справа: почти полная фаза затмения (фаза «бриллиантового кольца»)

6.10. Затмения на Луне

Если не иметь в виду либрации Луны, позволяющие из узких краевых зон видеть Землю, то с обратной стороны Луны никакие затмения не видны. Правда, иногда можно увидеть прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца, но все же это не затмения.

6.11. Затмение Солнца на Марсе

Аппарат InSight опустился на расстоянии 4,5° к северу от экватора Марса. Орбита Фобоса лежит почти точно в плоскости марсианского экватора (i = 1°). Практически круглая орбита Фобоса имеет радиус 9377 км. Экваториальный радиус Марса – 3396 км. Средний диаметр Фобоса – 22,5 км. Поэтому для наблюдателя на поверхности Марса угловой размер Фобоса заключен в пределах от 22,5/9377 = 0,0024 рад = 8,2 мин дуги до 22,5/(9377 – 3396) = 0,0038 рад = 13 мин дуги. Таким образом, не принимая во внимание неправильную форму Фобоса, можно сказать, что его угловой размер для наблюдателя, находящегося вблизи экватора Марса, изменяется от 13 угловых минут (когда Фобос проходит вблизи зенита) до 8,2 минуты (когда он виден у горизонта).

А каков угловой размер солнечного диска? На Земле средний угловой диаметр солнечного диска – 32 минуты дуги. Большая полуось марсианской орбиты – 1,52 а.е. Значит, на Марсе средний угловой диаметр солнечного диска составляет 32/1,52 = 21 минуту дуги, то есть значительно превышает угловой размер Фобоса. Поэтому солнечные затмения на Марсе не могут быть полными. Если происходит центральное затмение, то условно его можно назвать кольцевым.

Глава 7. О планетах

7.1. Про Меркурий

Смена времен года выражается в регулярных колебаниях средней температуры крупных регионов планеты, вызванных ее орбитальным движением вокруг звезды. Причин может быть две: наклон оси вращения планеты к оси ее орбиты и эллиптичность орбиты. У Земли при почти круговой орбите ось заметно наклонена (на 23,4°), чем и вызвана смена времен года. Но ось вращения Меркурия практически перпендикулярна к плоскости его орбиты: ее отклонение от орбитальной оси составляет ничтожные 0,034°. Значит, по этой причине смена времен года невозможна.

Зато орбита Меркурия весьма эллиптична (e = 0,21). Учитывая, что продолжительность звездных суток и орбитальный период Меркурия соотносятся как 3 : 2 (за два орбитальных оборота Меркурий совершает три оборота вокруг оси), полная смена дня и ночи в любой точке его поверхности (кроме полюсов, см. ниже) происходит за два орбитальных оборота. Это продолжительность солнечных суток, то есть длительность полного цикла изменения температуры поверхности в любой точке планеты, кроме ее полюсов. Это время вдвое превышает орбитальный период и втрое – период вращения вокруг оси. Поэтому справедливо считать, что именно этот двухгодичный период, совпадающий по длительности с солнечными сутками, управляет сменой времен года.

Что касается полюсов, то из-за нулевого наклона оси вращения планеты на них нет смены дня и ночи. Там Солнце непрерывно ходит по горизонту. Температура поверхности на полюсах в среднем действительно близка к –200 °C, хотя на освещенных Солнцем холмах она заметно выше, а в постоянно затененных низменностях существенно ниже.

Рис. 70. Орбита Меркурия. Стрелка твердо закреплена на поверхности, чтобы показать вращение планеты вокруг оси за один орбитальный