Каждый день по радио сообщают, какая погода ожидается на следующие сутки. Правда, иногда эти предсказания не полностью оправдываются, но это и понятно: движение ветров и облаков в атмосфере, образование дождя и снега, колебания температуры — словом, все то, что определяет погоду, представляет собой ряд весьма сложных явлений, зависящих от множества разнообразных причин. Не всегда удается учесть все эти причины. Но тем не менее изучение погоды с каждым годом приносит все новые и новые успехи. Наступит время, когда люди сумеют правильно предсказывать погоду на много месяцев вперед и для любого пункта земного шара.
Ну, а какова погода на других планетах? Часто ли выпадают там дожди или снег? Дуют ли там ветры и ураганы? И, наконец, сколько дней в году бывает пасмурных, а сколько ясных? Само собой разумеется, что эти вопросы мы можем ставить только в отношении тех планет, которые окружены атмосферой. Если нет атмосферы, то нет и погоды.
Метеорология не нужна ни для Меркурия, ни для Луны, ни для карликовых планет — астероидов.
Мир Луны, практически лишенной атмосферы, это мир неподвижности и безмолвия. На вечно безоблачном черном небе сияют Солнце и звезды, освещая мрачную неподвижную лунную поверхность. Здесь никогда не подует ветерок и не пошевелит ни одну из множества пылинок, покрывающих лунную поверхность, не зажурчит ручеек. Кругом царит полное безмолвие, которое не нарушается даже врезающимися со страшной силой в лунную почву крупными метеоритами. Где нет атмосферы, там не слышно и звуков.
Зато говорить о погоде на планетах, окруженных атмосферами, вполне возможно. Правда, эта погода иногда совсем не похожа на земную. Мы уже говорили о том, что на Юпитере свирепствуют сильнейшие ураганы. На этой планете вечно пасмурно — густые слои облаков из метана и аммиака постоянно скрывают от солнечных лучей поверхность Юпитера. Такая же странная погода постоянно господствует на Сатурне, Уране и Нептуне. О погоде на Плутоне мы ничего не знаем. На Венере погода всегда пасмурная, и если облака там состоят из частиц воды, что весьма вероятно, то дожди, ливни и туманы бывают постоянным явлением на этой планете. Скучно было бы жить на такой сырой и дождливой планете, где Солнце никогда не проглядывает из-за облаков!
Ну, а какова погода на Марсе? На этот вопрос можно дать ответ, лишь изучив его атмосферу. Но есть ли эта атмосфера и как вообще можно установить ее присутствие?
Существует много способов проверки наличия атмосферы у того или другого небесного тела. Во-первых, если на поверхности планеты видны изменчивые по форме и расположению детали, то-есть, проще говоря, облака, то это есть одно из убедительных доказательств наличия атмосферы. В самом деле, любые облака не могли бы существовать и передвигаться, не находясь в какой-нибудь атмосфере. Во-вторых, если планета окружена атмосферой, то детали на ее поверхности всегда кажутся не резко очерченными, а слегка размытыми и как бы растушеванными кистью художника. С другой стороны, если атмосфера планеты похожа по составу на земную, то она должна рассеивать солнечный свет так же, как и земной воздух.
Солнечный луч, отражаясь от поверхности планеты, дважды проходит сквозь ее атмосферу.
Мы часто любуемся густой синевой нашего земного неба. Но почему небо кажется синим? Белый солнечный свет состоит из лучей всех цветов. Но частицы воздуха рассеивают, то-есть разбрасывают во все стороны, сильнее всего синие и фиолетовые лучи, поэтому толща земной атмосферы кажется синеватой. Вы, наверное, не раз наблюдали, стоя в поле, что видимая на горизонте полоска далекого леса кажется подернутой какой-то синеватой дымкой. Это — тоже результат рассеяния света тем слоем атмосферы, который находится между вашим глазом и лесом.
Таким образом, на планетах, окруженных атмосферой, сходной с земной, должна наблюдаться голубоватая дымка, слегка скрывающая детали поверхности планеты. Чем ярче эта дымка, тем больше воздуха на данной планете. Так, по яркости воздушной дымки можно определить плотность атмосферы, окутывающей планету.
Есть способы, позволяющие не только установить наличие атмосферы у изучаемой планеты, но и узнать, из каких газов она состоит. Для этого надо исследовать солнечные лучи, отраженные поверхностью планеты. Если планета окружена атмосферой, то солнечные лучи, прежде чем попасть в наш глаз, дважды пройдут через ее атмосферу. Это путешествие не останется для них бесследным. Атмосфера планеты поглотит, задержит некоторые из солнечных лучей. Правда, полностью лучи не будут поглощены, а потому они, хотя и ослабленные, отдавшие часть своей энергии атмосфере, все же дойдут до Земли.
В распоряжении астрономов есть специальные приборы — спектроскопы, с помощью которых они и узнают, какие лучи и как поглотила атмосфера планеты. А так как каждый газ поглощает только вполне определенные лучи, отличные от тех, которые поглощаются другими газами, то с помощью спектроскопа можно узнать состав планетной атмосферы. Больше того, определив величину поглощения этих лучей газами, можно узнать и количество их в атмосфере. Вот так и изучают атмосферы планет.
Что же дали эти методы для изучения атмосферы Марса?
Еще в прошлом веке астрономы обратили внимание на то, что детали на поверхности Марса всегда видны слегка размазанными. В особенности это заметно на краях его диска, где луч зрения проходит через большую толщу атмосферы. В XX веке было установлено, что на Марсе наблюдается слабая голубоватая дымка, напоминающая ту, которая видна на фоне далеких земных предметов. Некоторые из советских ученых, в том числе известные исследователи планет В. В. Шаронов, Н. П. Барабашев и Н. Н. Сытинская, по яркости этой дымки определяли плотность марсианской атмосферы.
Выдающиеся советские исследователи Марса профессор Н. П. Барабашев (слева) и профессор В. В. Шаронов.
Все эти исследования доказали, что Марс окружен очень разреженной атмосферой. Хотя ее высота, по-видимому, достигает нескольких десятков километров, но даже у поверхности Марса она так же разрежена, как земная атмосфера на высоте 12–14 километров. Значит, на вершинах высочайших земных гор, где человек уже не может дышать, плотность земного воздуха во много раз больше наибольшей плотности марсианской атмосферы.
Но какие газы и в каком количестве образуют эту чрезвычайно разреженную атмосферу? К сожалению, спектроскоп до сих пор не дал исчерпывающего ответа на этот вопрос.
Атмосфера Марса лишена тех ядовитых газов, которыми изобилуют атмосферы Юпитера и других ему подобных планет. С другой стороны, как было установлено в 1947 году, в ней есть углекислый газ примерно в таком же количестве, как и в земной атмосфере. Что же касается кислорода, азота и водяных паров, входящих в большом количестве в наш воздух, то их присутствие в атмосфере Марса спектроскоп пока еще не установил. Однако у нас есть другие доказательства того, что и кислород и водяные пары все же присутствуют в марсианской атмосфере. Правда, их количество там значительно меньше того, в каком они встречаются в земном воздухе.
Спектроскоп настойчиво утверждает, что если эти газы и присутствуют в атмосфере Марса, то в количестве примерно в сто раз меньшем, чем в земной атмосфере. Если бы количество кислорода, азота и водяных паров было больше, спектроскоп непременно обнаружил бы их.
Таким образом, Марс обладает чрезвычайно разреженной атмосферой, в которой отсутствуют ядовитые газы, но зато есть углекислый газ и, по-видимому, в очень небольших количествах кислород и водяные пары. Как мы увидим дальше, на Марсе есть вода, испаряющаяся в атмосферу, и растения, выделяющие в процессе своего питания свободный кислород.
Вот теперь, после того как мы убедились в наличии марсианской атмосферы, вопрос о погоде на Марсе приобретает вполне определенный смысл.
В отличие от Венеры с ее вечно пасмурной и, возможно, дождливой погодой, Марс можно назвать планетой вечно ясной погоды. Там в любом месте его поверхности почти всегда бывают безоблачные солнечные дни. Облака на Марсе — редкое исключение. Сплошных облачных массивов, подобных тем, которые встречаются на Венере и Земле, там не бывает. Лишь иногда на ущербленном крае Марса, вблизи границы ночи и дня, называемой терминатором, можно наблюдать светлые выступы и пятнышки. Некоторые из них слегка вдаются в темное ночное полушарие Марса, свидетельствуя тем самым о своей значительной высоте. Ведь и у нас, на Земле, часто можно видеть на вечернем небе высокие облака, освещенные Солнцем, между тем как земная поверхность бывает уже погруженной в темноту.
Отдельные небольшие облака иногда встречаются также вблизи полярных шапок Марса. Все эти облака, по-видимому, состоят из мельчайших капелек водяного пара, как и наши земные облака. То, что их мало, говорит об исключительной сухости марсианской атмосферы. Дожди на Марсе очень редки, но иногда они все же, по-видимому, бывают. Некоторые наблюдатели отмечали, что в тех районах, где встречаются облака, почва Марса иногда на короткое время становится темнее, чем в окружающих областях. Вполне возможно, что в этом месте Марса прошел дождь, который и увлажнил его почву.
Однако в атмосфере Марса иногда образуются облака совершенно иной природы. Многие наблюдатели отмечали, что бывают случаи, когда детали поверхности Марса заволакиваются какой-то желтоватой мглой, принимающей зачастую форму обычных облаков. Эти странные облака быстро движутся, изменяясь в своих очертаниях. Так например, в 1903 году наблюдалось огромное желтое облако длиной 480 километров, которое на высоте 27 километров двигалось со скоростью 25 километров в час. Иногда путь этих облаков становится явно изогнутым. Все это говорит о том, что на Марсе бывают сильные ветры, иногда переходящие в мощные циклоны. Порывы ветра поднимают тучи пыли и песка с поверхности планеты, которые, по-видимому, и образуют эти загадочные желтоватые облака.
Движение облака в атмосфере Марса.
Нередки на Марсе и легкие туманы, покрывающие на короткий срок значительную часть его поверхности. Они, вероятно, напоминают ту легкую мглу, которая иногда появляется на нашем небе в морозные зимние утра. Именно тогда восходящее Солнце благодаря мгле приобретает оранжево-красный цвет. Днем, когда воздух нагреется солнечными лучами, эта мгла пропадает, появляясь снова лишь к вечеру. То же мы видим и на Марсе. Легкие туманы на Марсе с наступлением марсианского дня бесследно исчезают, появляясь снова лишь в вечерние часы.
Таким образом, мы совершенно ясно можем себе представить, какая погода существует на Марсе. Во всех местах его поверхности ясная безоблачная погода является правилом, а дожди и облака — лишь очень редким исключением. Солнце сияет там на темно-синем с фиолетовым оттенком небе, напоминающем то, которое видели наши стратонавты, поднявшись в разреженные слои атмосферы. Ветры, достигающие иногда значительной силы, поднимают тучи пыли, вызывая временное помутнение марсианской атмосферы. Наконец, по утрам и вечерам марсианское небо бывает подернуто легкой морозной мглой, рассеивающейся с наступлением дня.
Таковы в основном наши сведения о марсианской погоде.