Как исследуют планеты солнечной системы
Современные исследования Солнечной системы
Современный этап исследований Солнечной системы предполагает изучение не только планет, но и наиболее отдаленных объектов в пределах влияния Солнца. Исследования касаются не только самой системы, но и ее взаимодействия с галактикой и другими вселенскими структурами. Освоение Солнечной системы в настоящее время невозможно без использования мощнейших оптических приборов наземного и орбитального расположения, а также высокотехнологичных космических аппаратов, передающих на Землю самую последнюю информацию о небесных телах.
В статье мы расскажем о самых интересных исследованиях Солнечной системы, проведенных за последнее десятилетие.
Путешествия зонда «Новые горизонты»
Межпланетная станция New Horizons, созданная НАСА, помогла исследователям изучить наиболее отдаленные области нашей звездной системы. Первоначально миссией аппарата было изучение Плутона и его спутника Харона, однако это программа была закончена еще в 2015 году. Следующими целями «Новых горизонтов» стали пояс Койпера и границы гелиосферы (гелиопаузы).
Аппарат имеет размеры 2,2×2,7×3,2 и массу в полтонны. Он оснащен жидкостным ракетным двигателем и резервуаром для топлива на 77 кг. На станции установлены ультрафиолетовый спектрометр, камеры высокого разрешения, радиоспектрометр, анализатор солнечного ветра и детектор пыли. Максимальная скорость передачи данных 38 кбит/с, максимальная скорость полета — 58*10 3 км/ч.
Зонд «Новые горизонты» был запущен 19 января 2006 года. Сейчас он отдалился от Солнца на расстояние 43,5 а.е. Основные открытия и исследования Солнечной системы, проведенные межпланетной станцией New Horizons:
Исследования Луны
Казалось бы, естественный спутник Земли уже давно изучен. На нем даже побывали американские астронавты. Однако, даже у ближайшей земной соседки остается еще много тайн, разгадка которых поможет дополнить современное представление о Солнечной системе.
18 июня 2009 года был запущен LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite) – космический аппарат, созданный НАСА для изучения кратеров Луны. 9 октября того же года в районе южного лунного полюса зонд LCROSS сбросил разгонный блок «Центавр». С поверхности земного спутника поднялось облако пыли высотой в 1,6 километра, куда упал сам аппарат. По пути он собирал и анализировал частицы лунной пыли.
Данные полученные станцией, были очень интересны. Доля воды в подповерхностном слое лунного грунта оказалось равной 8%. Кроме того, в больших количествах были найдены ртуть и серебро. По мнению ученых, вода и металлы были занесены на Луну кометами и метеоритами. Ранее эти вещества находились в грунте спутника лишь в следовых количествах. LCROSS же помог исследователям изучить прошлое Луны и ее взаимодействие с другими космическими телами.
Еще одним значимым событием в исследовании Луны стал спуск планетохода на ее «темную» сторону. В рамках Лунной программы Китая к спутнику Земли была запущена станция «Чанъэ́-4», на борту которой находился луноход. Его прилунение состоялось в начале 2019 года. Миссией аппарата является исследование кратеров и поверхности незримой стороны Луны.
Изучение астероидов
Изучение астероидов является значимой частью современных исследований Солнечной системы. Анализируя состав и строение этих объектов можно изучить прошлое нашей системы, а также других уголков галактики. Кроме того, астероиды гипотетически могут стать сырьевой базой для Земли. Ведь они богаты различными минералами и другими полезными ископаемыми.
Японская межпланетная станция Хаябуса-2 была запущена 3 декабря 2014 года. Ее целью является изучение околоземного астероида (162173) Рюгу. На данный момент зонд уже достиг поверхности небесного тела и проводит изучение его грунта. Возвращение Хаябуса-2 на Землю планируется в 2020 году.
Другой космический аппарат OSIRIS-REx, созданный НАСА, на данный момент изучает поверхность околоземного астероида (101955) Бенну. Этот объект входит в список астероидов, представляющих наибольшую опасность для Земли.
На пути к Солнцу
Изучение Солнца – задача крайне непростая. Любой аппарат, приближаясь к нему, попадает под действие экстремально высоких температур и зашкаливающих доз излучения. Поэтому большинство миссий по изучению небесного светила оканчивались провалом.
Солнечный зонд Паркер, созданный НАСА, был запущен для изучения верхних слоев солнечной атмосферы. На данный момент он приблизился к звезде на рекордные 15 млн. км. Телескопы и анализаторы, которыми оснащен Паркер, будут передавать на Землю информацию о гелиосфере, солнечном ветре и магнитных полях звезды. Кроме того, на пути к Солнцу зонд совершил 7 пролет вокруг Венеры, попутно делая снимки этой планеты.
Все проведенные исследования помогли ученым составить наиболее современное представление о Солнечной системе. Все больше утверждается правдивость небулярной теории происхождения Солнца и объектов, вращающихся вокруг него. Обнаруживаются новые тела и даже целые карликовые планеты на значительном удалении от небесного светила. Изучено взаимодействие планет и их спутников. Но вся информация о космосе, которой мы владеем на данный момент, составляет миллионные доли процента от того, что нам еще предстоит узнать.
История открытия каждой планеты в нашей Солнечной системе
Спутники вроде «Кеплера» работали сверхурочно, чтобы открыть сотни новых планет в нашей галактике. История открытия Солнечной системы, ее планет, это интересный способ взглянуть на историю науки и понимания человечеством наших близких соседей. Изучение наших планет меняло наш взгляд на мир вокруг нас и понимание нашего места во Вселенной. Но как мы впервые обнаружили планеты в нашем локальном объеме космоса? То есть в нашем пузыре под названием Солнечная система. Вот все истории о том, как астрономы, живущие сотни лет назад, открыли каждую планету в нашей Солнечной системе.
Одна интереснее другой!
Как открыли Меркурий
Планета Меркурий — небольшой пустынный камень, вращающийся вокруг Солнца
Будучи ближайшей к Солнцу планетой в нашей Солнечной системе, Меркурий вращается в пределах 46-70 миллионов километров от светила. Древние астрономы знали о скорости вращения планеты вокруг солнца: ассирийские астрономы ассоциировали планету с богами, такими как Набу, писцом и посланником богов; древние греки называли это тело Меркурием, также в честь посланника богов. С чем же связана такая ассоциация? Год на этой планете длится всего 88 дней, самый короткий из всех.
В 1631 году астроном Пьер Гассенди впервые наблюдал транзит Меркурия через солнце, и буквально спустя пару лет другой астроном Джованни Зупи открыл фазы, указывающие на то, что планета вращается вокруг Солнца. Другие астрономы постепенно добавляли к этим открытиям свои: итальянский астроном Джованни Скиапарелли наблюдал планету и заключил, что Меркурий был приливно заблокирован солнцем, то есть обращен к светилу всегда только одной стороной.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
В современную эпоху освоения космоса пришли и другие открытия: очень многое о планете узнали совсем недавно. Советские ученые впервые использовали радар для исследования планеты в начале 1960-х, а ученые в обсерватории Аресибо с помощью радиотелескопа обнаружили, что планета вращается раз в 59 дней, а не в 88, как считалось ранее. В 1974 году зонд Mariner 10 впервые посетил планету, осуществил несколько облетов, картографируя поверхность, а в 2008 году к планете прибыли зонд MESSENGER, на орбите которой и остается по сей день.
Кто открыл Венеру
Венера — вторая планета от Солнца
Вторая планета в Солнечной системе, Венера — самая яркая из планет, наблюдаемых с Земли. По этой причине ее изучали с незапамятных времен: первые записи о ней появились еще у вавилонян, которые назвали планету Иштар. Римляне видели в Венере богиню красоты, а майя считали, что планета является братом солнца. В 1610 году Галилео Галилей наблюдал фазы Венеры, подтвердив, что планета действительно вращается вокруг Солнца. Из-за плотной атмосферы планеты, наблюдения поверхности были невозможны до 1960-х годов, однако многие считали, что на Венере есть жизнь, поскольку по размерам планета была похожа на Землю.
В 1958 году радиолокационная съемка выявила, что поверхность планеты невыносимо горячая — и значит, неприветлива к жизни. Человечество решило взглянуть на злую сестру Земли поближе. Первая попытка, советский зонд «Венера-1», была предпринята в 1961 году и не увенчалась успехом, но Mariner 2, запущенный США, преуспел, облетев планету и подтвердив ее температуру, а также отсутствие магнитного поля. Новая советская миссия «Венера-4» успешно достигла Венеры и отправила обратно информацию об атмосфере планеты, прежде чем сгореть дотла во время входа в атмосферу. За этими миссиями последовали несколько других: Mariner 5, «Венера» 5 и 6, «Венера-7» с успешным приземлением, а после и повторение успеха силами «Венеры-8». Эти два последних зонда стали первыми искусственными объектами, которые успешно приземлились на поверхности другой планеты. Оба были уничтожены давлением и теплом планеты, но Советский Союз продолжал посылать зонды. NASA тоже: «Пионер-12» вращался вокруг планеты в течение 14 лет, составляя карту поверхности, а «Пионер-13» отправил несколько зондов прямиком к ней.
Как нашли Землю
Земля является уникальной во Вселенной
Земля непрерывно наблюдалась человечеством с самого момента его появления. Но хотя мы знали, что стоим на твердой земле, чтобы выяснить истинную природу нашего дома, пришлось немного подождать. На протяжении многих веков люди считали, что Земля не является таким же объектом, как и наблюдаемые над ней: все вращалось вокруг Земли. Уже во времена Аристотеля философы определили, что Земля имеет сферическую форму, наблюдая тень от Луны.
Миколай Коперник — известный также как Николай — постулировали гелиоцентрический вид Солнечной системы еще в 1514 году. Книга «О вращении небесных сфер» была впервые опубликована в 1543 году и поставил под сомнение общепринятую точку зрения. Теория была спорной, но за ней последовали три объемных работы Иоганна Кеплера на тему коперниканской астрономии. Кеплер разработал три закона движения планет: «Планеты движутся вокруг Солнца по эллипсу, с Солнцем в одном из фокусов», «Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади», «Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет». Эти законы помогли определить движение планет и позволили нам усомниться в предыдущем виде Солнечной системы. Поначалу теории Кеплера не были популярны, но в конце концов разошлись по всей Европе. К тому моменту, когда Коперник опубликовал свои взгляды, экспедиция Фернана Магеллана смогла обогнуть земной шар в 1519 году.
И только 24 октября 1946 года мы смогли взглянуть на наш родной мир, когда первый снимок Земли был сделан с помощью модифицированной ракеты «Фау-2», запущенной с полигона в Нью-Мексико.
Когда открыли Марс
На Марсе почти наверняка существует жизнь, но некоторые ученые все еще в это не верят
Кроваво-красная четвертая планета нашей Солнечной системы давно ассоциируется с римским богом войны, которого зовут Марс. И если многие считали, что Венера вполне могла обладать земной атмосферой, подобные мысли были и на тему Марса. В 1877 году, исследуя планету с помощью телескопа, астроном Джованни Скиапарелли описал ряд особенностей, которые он назвал Canali. Это слово было переведено неправильно, и на Марсе внезапно обнаружились каналы, причем, как подумали люди, искусственного происхождения. Спустя двадцать лет другой астроном, Камиль Фламмарион тоже определил особенности поверхности искусственного происхождения, и люди окончательно поверили в то, что на планете может быть жизнь. Восприятие общественности привело к возникновению целого ряда научно-фантастических романов на тему Марса вроде «Войны миров» Герберта Уэллса.
Достижения в области телескопов, которые пришли позже, позволили взглянуть на планету по-новому. Астрономы смогли измерить температуру планеты, определить ее атмосферное содержание и массу. На протяжении 1960-х годов, Советский Союз пытался отправить восемь зондов к Марсу, но ни разу так и не достиг успеха, хотя в 1970-х годах на Марс успешно прибыли орбитальные аппараты. NASA безуспешно попыталась отправить к Марсу Mariner 3, а вот Mariner 4, запущенный в 1964 году, успешно облетел планету и показал, что она мертва. И все же, вслед за этими разведчиками, миссии «Викингов» стали настоящим первым вторжением: 20 июля 1976 года зонд приземлился на Красную планету для проведения беспрецедентной миссии, которая продлилась до 1982 года. Вскоре за ним последовал «Викинг-2», приземлившийся на Марс в сентябре 1976 года и проработавший до 1980.
Несмотря на успех миссии, только в 1997 году на Марс был выгружен первый передвижной ровер в рамках миссии Mars Pathfinder. Последовавшая за ним миссия Mars Climate Orbiter провалилась из-за человеческой ошибки, а еще несколько марсианских зондов просто не долетели. В 2004 году NASA запустила марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити», которые оказались не в пример успешными. В 2012 году на смену этим роверам прибыл «Кьюриосити», который до сих пор работает.
Кто открыл Юпитер
Фотография Юпитера сделанная космическим аппаратом «Вояджер-1»
Крупнейшую планету нашей Солнечной системе, Юпитер, наблюдают с самых древних времен. Она помогала китайцам вести 12-летний цикл, и ее назвали в честь царя римских богов. Также она была целью многих астрономов. Галилей первым наблюдал четыре главных спутника Юпитера, теперь известные как галилеевы луны: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, названные в честь любовников Зевса. Астроном Роберт Гук обнаружил крупную систему бурь на газовом гиганте, а в 1665 году это подтвердил Джованни Кассини, параллельно впервые заметив Большое Красное Пятно, которое формально было обнаружено в 1831 году. Не имея под собой твердой почвы, бури на Юпитере бушуют как только могут. Астрономы Джованни Борелли и Кассини, используя орбитальные таблицы и математику, обнаружили нечто странное: будучи в оппозиции к Земле, Юпитер на семнадцать минут опаздывает относительно расчетов, что говорит о том, что свет не является мгновенным явлением, а имеет задержку.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
В 1900-х годах наблюдения привели к другим открытиям: используя радиотелескоп для изучения Крабовидной туманности с 1954 по 1955 год, астроном Бернард Берке обнаружил помехи с одной части неба и в конце концов выяснил, что Юпитер излучает волны вместе с излучением планеты. В 1973 году миссии «Пионера» стали первыми зондами, пролетевшими мимо планеты и сделавшими ряд близких снимков. В 1977 году с Земли были запущены две миссии зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», предназначенные для изучения внешних планет Солнечной системы. Первый из них достиг Юпитера двумя годами позже: «Вояджер-1» прибыл в марте 1979 года, а «Вояджер-2» — в июле 1979 года. Оба обнаружили много полезной информации о планете и ее спутниках, прежде чем отправиться дальше, нашли небольшую систему колец и дополнительные спутники. В 1992 году к Юпитеру прибыла миссия «Улисс»; в 1995 году на орбиту планеты вышли зонды «Галилей»; «Кассини» пролетел в 2000 году, а «Новые горизонты» — в 2007. В 1994 году ученые также наблюдали нечто невероятное: в южный горизонт Юпитера врезалась планета Шумейкера-Леви, оставив огромный шрам в атмосфере планеты. В настоящее время предпринимаются попытки изучать спутники Юпитера, некоторые из которых могут быть прекрасными кандидатами для жизни.
Как открыли Сатурн
Сатурн выглядит очень масштабно со всех сторон.
Шестая планета от Солнца, возможно, самая интересная и является последней классически признанной планетой: римляне назвали ее в честь своего бога земледелия. И только в 1610 году Галилей обратил внимание на самую яркую особенность планеты. Изучая ее свойства, он решил, что наткнулся на несколько орбитальных спутников. Но в 1655 году Христиан Гюйгенс, вооружившись более мощным телескопом, выяснил, что эта особенность представляет собой кольца, окружающие планету. Вскоре после этого он нашел первый спутник Сатурна, Титан. В 1671 году Джованни Кассини нашел четыре дополнительных луны: Япет, Рею, Тетис и Диону в разрывах между кольцами планеты, после чего его осенило: эти кольца состояли из частиц поменьше. В 1789 году немецкий астроном Уильям Гершель отметил еще две луны: Мимас и Энцелад, а за следующие сто лет были найдены еще два спутника: Гиперион в 1848 году и Феба в 1899.
Когда NASA начало исследовать внешние планеты, Сатурн сначала посетил зонд «Пионер-11» в сентябре 1979 года, сделав несколько снимков. Зонды-близнецы «Вояджер» прибыли следующими, в 1980 и 1981 годах, обеспечив нас снимками высокого разрешения. Планета стала развилкой для пары зондов: «Вояджер-1» использовал Сатурн для разгона и вылета из Солнечной системы, а «Вояджер-2» отправился к Урану. Только в 2004 году планета получила следующего посетителя в виде миссии «Кассини», которая до сих пор изучает планету и ее спутники.
Когда нашли Уран
Уран — “неправильная” планета, которая была опрокинута набок в результате космического катаклизма
Седьмую планету, Уран, было сложно найти без помощи телескопов, поэтому ее история не такая длинная, как у других планет. Наблюдая за небесами в декабре 1690 года, астроном Джон Фламстид первым обнаружил планету, но решил, что это звезда 34 Tauri. И только 31 марта 1781 года Гершель первым решил, что эта звезда на самом деле является кометой. Дальнейшее изучение этой «кометы» привело к тому, что она оказалась планетой. Гершель назвал ее Georgium Sidus в честь короля Георга Третьего, но в конце концов планета получила название Урана в честь Хроноса. Открытие было беспрецедентным: нашли самый далекий объект в Солнечной системе. В 19 веке астрономы отметили кое-что странное в орбите этого объекта: он не отвечал математическим теориям и отклонялся от своего курса. Очевидно, на него оказывало влияние что-то еще, дальше в Солнечной системе.
Но самой необычной особенностью планеты была ее ориентация: вместо того чтобы вращаться как другие планеты в системе, Уран лежит и вращается на боку. Причина этого неизвестна; в качестве теории выдвигают планетарное столкновение. В 2009 году члены Парижской обсерватории предположили, что когда планета была в зародышевом состоянии, в планетарном диске сформировалась луна, которая раскачала планету. В 1986 году зонд «Вояджер-2» прошел мимо Урана, изучив атмосферу планеты и открыв ряд дополнительных спутников и кольцевую систему. Он стал первым и единственным зондом, достигшим этой планеты; в настоящее время не планируется никаких дальнейших миссий.
Кто нашел Нептун
Так выглядит Нептун
Последняя «официальная» планета в нашей Солнечной системе — это Нептун. Вращаясь в 30 а. е. от Солнца, он стал первой планетой, которая была обнаружена с помощью математических расчетов, а не прямых наблюдений. Изучая Уран, астрономы обнаружили, что планета не соответствует их прогнозам, и попытались решить этот вопрос. На тот момент уже было известно, что орбита планеты подвержена влиянию других крупных тел Солнечной системы, но даже при всем этом, Уран нарушал ожидания. В 1835 году комета Галлея достигла перигелия чуть позже, чем предполагалось, что привело астрономов к мысли о том, что существует дополнительный объект в системе, который и оказывает влияние на Уран.
Астрономы начали искать дальше, чтобы объяснить движение планеты. В Англии и Франции были свои астрономы, которые первые наткнулись на след: Джон Коуч Адамс и Урберн Леверье. С 1843 по 1845 годы Адамс проделал верные расчеты, но был отвергнут Королевским астрономическим обществом. Леверье пришел к подобному решению и обратился к Иоганну Готфриду Галле, который, следуя инструкциям Леверье, обнаружил новую планету там, где и было предсказано, 23 сентября 1846 года. В следующем месяце английский астроном обнаружил спутник Нептуна Тритон. Солнечная система увеличилась в размерах в два раза вместе с открытием.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Нептун был посещен зондом «Вояджер-2» 25 августа 1989 года, где тот взял показания планеты и отправился изучать Тритон, рядом с которым также нашел луну Нереиду. В то же время было обнаружено, что планета была очень теплой, гораздо теплее, чем ожидалось, и обладает турбулентной атмосферой с Большим Темным Пятном, похожим на юпитерианское Большое Красное Пятно. Посетив Нептун, «Вояджер-2» покинул Солнечную систему и отправился в глубокий космос.
Как исследуют планеты
Что нужно для детального исследования другой планеты, астероида или кометы?
Для начала, запустить поближе космический аппарат. И оборудовать этот зонд приборами, чтобы они рассказали как можно больше о предмете изучения, исходя из ограничений на объем и массу. Сегодня посмотрим как человек изучает Солнечную систему при помощи оптических средств.
Вокруг Солнца вращается множество космических тел, которые очень сильно отличаются друг от друга. Газовые гиганты не имеют твердой поверхности, а каменные планеты имеют атмосферу разной плотности, от ничтожной до сверхплотной. Астероиды бывают каменные, а бывают железные, а кометы сильно меняют свою активность в зависимости от расстояния до Солнца.
Понятно, что для изучения объектов с разными свойствами потребуются разные приборы. В то же время, ученые уже накопили немалый опыт применения многих типов исследовательских методов, смогли понять, что дает максимум полезной информации при минимальной массе. Сейчас мы можем рассмотреть такой «джентльменский набор» роботизированного исследователя космоса.
Съемка в видимом диапазоне
Глаза продолжают быть нашим главным исследовательским прибором, поэтому на Земле астрономы вкладывают миллиарды в гигантские телескопы, а для космоса создаются специальные фотокамеры. Научную камеру стараются делать двойную, т.е. запускать две камеры: одну широкоугольную, вторую длиннофокусную. Широкоугольная позволит охватывать взглядом значительные пространства, но все объекты в ее съемке будут мелкими. Длиннофокусная является «дальнобойным орудием», которая позволяет рассматривать мелкие подробности со значительного расстояния.
Этот принцип сохраняется как в космосе, так и на поверхности планет. Так, у марсохода Curiosity широкоугольный цветной объектив 34 мм, а длиннофокусный — 100 мм.
Для орбитальных модулей соотношение между длинным и широким, обычно, намного существеннее. Вместо длиннофокусного объектива ставят полноценный зеркальный телескоп.
Самый большой зеркальный телескоп за пределами околоземной орбиты сейчас работает на орбите Марса, у спутника MRO — диаметром 50 см. Камера HiRise снимает высоты 250-300 км в феноменальной детализации до 26 см.
Это позволяет ученым изучать Марс и следить за перемещением марсоходов, а энтузиастам, вроде нас, заниматься марсианской археологией.
Кроме научных камер, на космические аппараты часто ставят навигационные камеры. Они позволяют лучше ориентироваться «на местности» операторам аппаратов, и выбирать цели для научных камер. Навигационные камеры могут охватывать еще более широкие углы обзора, и могут тоже создаваться двойными, но уже для повышения надежности или для стереосъемки.
Разница между научными камерами и навигационными не только в широте угла обзора. Научные камеры оснащаются еще сменными цветными фильтрами, которые позволяют анализировать некоторые спектральные характеристики поверхности исследуемых объектов. Обычно фильтры располагаются в специальном колесе, которое позволяет менять их на оптической оси камеры.
По умолчанию, научные камеры снимают в панхроматическом диапазоне — черно-белом режиме, в котором фотоматрица принимает весь видимый свет, и даже немного невидимого — ближнего инфракрасного. Такая съемка позволяет получить самое высокое разрешение и увидеть самые мелкие детали, поэтому большинство снимков из космоса черно-белые. Хотя кто-то думает, что с этим связан какой-то заговор.
В панхроматическом (черно-белом) режиме, детализация выше.
Цветные изображения можно получить многократной съемкой с чередованием цветных фильтров, путем объединения снимков. Единичный кадр, сделанный через один цветной фильтр, тоже будет черно-белым, поэтому снимки требуется объединять по три. Причем вовсе не обязательно, полученный цвет на изображении будет тем, что увидели бы наши глаза. Для человеческого зрения мир состоит из сочетаний красного, зеленого и синего цветов. И «настоящий» цвет изображения можно получить при помощи красного, зеленого и синего фильтров.
Любопытна разница отражающей способности поверхности в различных диапазонах.
Но если кадры сделаны через, например, синий, красный и инфракрасный фильтры, то цвет изображения получится «ложным», хотя физические принципы его получения точно такие же настоящие.
При публикации цветных снимков на официальных сайтах подписывают какие именно цветные фильтры использованы на снимке. Но в СМИ эти фото попадают уже без пояснений. Поэтому до сих пор ходят по интернету всякие домыслы про скрываемый цвет Марса или даже Луны.
В обычных земных фотоаппаратах точно так же используется съемка через разноцветные фильтры, только они наклеены на элементы фотоматрицы (фильтр Байера) и сведением цветов занимается автоматика, а не ученые. На марсоходе Curiosity установлены уже фильтры Байера, хотя сохранено и отдельное колесо с фильтрами.
Инфракрасный свет наши глаза не видят, а кожа воспринимает как тепло, хотя ИК-диапазон не меньше видимого света. Сокрытую от глаз информацию позволяют добыть инфракрасные камеры. Даже самые обыкновенные фотоматрицы могут увидеть ближний инфракрасный свет (попробуйте, например, снять огонек телевизионного пульта на смартфон). Для регистрации среднего диапазона инфракрасного света, на космическую технику ставят отдельные камеры, с другим типом датчиков. А дальний инфракрасный требует уже охлаждения датчиков до глубокого минуса.
За счет более высокой проникающей способности инфракрасного света удается заглядывать глубже как в дальний космос, сквозь газопылевые туманности, так и в грунт планет и прочих твердых тел.
Так ученые Venus Express наблюдали за движением облаков на средних высотах в атмосфере Венеры.
New Horizons регистрировал тепловое свечение вулканов спутника Юпитера Ио.
Съемка в режиме «хищника» применялась на марсоходах Spirit и Opportunity.
Взгляд Mars Express на полюса Марса показал разницу распределения углекислотного и водяного льда по поверхности ледяных шапок (розовый — углекислотный, голубой — водяной лед).
Для получения максимума информации, инфракрасные камеры оснащают большим набором фильтров, либо полноценным спектрометром, который позволяет раскладывать на спектр весь отраженный от поверхности свет. Например, у New Horizons имеется инфракрасный датчик с 65,5 тыс элементов-пикселов, выстроенных в 256 линий. Каждая линия “видит” только излучение в своем узком диапазоне, и датчик работает в режиме сканера, т.е. камерой с ним “проводят” по изучаемому объекту.
Как уже упоминалось, инфракрасный свет — это тепло, поэтому съемка в этом диапазоне открывает еще одну возможность исследования твердых космических тел. Если наблюдать за поверхностью длительное время в процессе нагрева от солнечных лучей в дневное время и остывания в ночное, то можно увидеть, что какие-то элементы поверхности быстро нагреваются и остывают, а какие-то долго нагреваются и долго остывают. Эти наблюдения называются исследованием тепловой инерции. Они позволяют определять физические характеристики грунта: рыхлый, как правило, легко набирает и легко отдает тепло, а плотный — долго нагревается и долго держит тепло.
На карте: розовый — с низкой тепловой инерцией, синий — с высокой (т.е. долго остывает).
Интересное наблюдение, в тепловом режиме, было сделано советским зондом “Фобос-2”. Снимая Марс в тепловом режиме, он заметил длинную полосу, которая протянулась по планете.
В 90-е в прессе высказывались мистические домыслы о самолетном конденсационном следе в атмосфере Марса, но реальность оказалась интереснее, хоть и прозаичнее. Тепловая камера “Фобоса-2” смогла зафиксировать полосу остывшего грунта, которая протягивается за проходящей тенью спутника Марса — Фобоса.
Бывают и ошибки. Например, исследуя кратер Гейла со спутника Mars Odyssey, ученые определили местность с высокой тепловой инерцией, неподалеку от севшего марсохода Curiosity. Там ожидали найти плотную скальную породу, а нашли глинистые породы с относительно высоким содержанием воды — до 6%. Получилось, что причиной высокой тепловой инерции была вода, а не камень.
С помощью ультрафиолета изучают газовую составляющую Солнечной системы, да и всей Вселенной. Ультрафиолетовый спектрометр стоит на телескопе Hubble, и с его помощью удавалось определить распределение воды в атмосфере Юпитера или обнаружить выбросы из подледного океана его спутника Европы.
В ультрафиолете изучались практически все атмосферы планет, даже те, которых практически нет. Мощный ультрафиолетовый спектрометр зонда MAVEN позволил увидеть окружающий Марс водород и кислород на значительном удалении от поверхности. Т.е. увидеть как, даже сейчас, продолжается улетучивание газов из атмосферы Марса, и чем легче газ тем интенсивнее это происходит.
Водород и кислород в атмосфере Марса получается путем фотохимической диссоциации (разделения) молекул воды на составляющие под действием солнечного излучения, а вода на Марсе испаряется из грунта. Т.е. MAVEN позволил ответить на вопрос почему сейчас Марс сухой, хотя когда-то там были океан, озера и реки.
Зонд Mariner-10 в ультрафиолете смог выявить подробности венерианских облаков, увидеть V-образную структуру турбулентных потоков, и определить скорость ветров.
Более сложный способ исследования атмосферы — на просвет. Для этого исследуемый объект размещается между источником света и спектрометром космического аппарата. Так можно определить состав атмосферы оценив разницу спектра источника света до и после перекрытия атмосферой.
Таким образом удается определить не только содержание газов в атмосфере, но и примерный состав пыли, если она тоже поглощает часть света.
Стоит отметить, что по части спектроскопических межпланетных исследований Россия занимает не последнее место. При участии Института космических исследований РАН создавался европейский инфракрасный спектрометр OMEGA для Mars Express; на том же аппарате стоит результат совместной работы российских, бельгийских и французских ученых — инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометр SPICAM; совместно с итальянцами специалисты ИКИ РАН разработали прибор PFS. Схожий набор приборов был установлен на аппарате Venus Express, который закончил свою миссию в конце 2014 года.Как видим, свет обеспечивает нас значительным объемом информации о Солнечной системе, надо только уметь смотреть и видеть, но есть и другие средства, связанные уже с ядерной и радиофизикой. И это тема для следующего обзора.