Файл: Исследование Марса План Введение 1 Первые исследования Марса 2 Модели Солнечной системы.doc

Реферат на тему:

Исследование Марса

План:

Введение

• 
  1 Первые исследования Марса
  
• 
  2 Модели Солнечной системы
  
• 
  3 Первые наблюдения при помощи телескопов
  
• 
  4 Картографирование Марса и географический период
  
• 
  5 Марсианские каналы
  
• 
  6 Пересмотр и уточнение планетарных параметров
  
• 
  7 Исследование марса в XX веке
  
  • 
    7.1 Изучение с помощью орбитальных телескопов
    
  • 
    7.2 Исследование Марса космическими аппаратами. Марсианские миссии
    
    • 
      7.2.1 Успешно завершённые миссии
      
    • 
      7.2.2 Неудавшиеся миссии
      
    • 
      7.2.3 Текущие миссии
      
  • 
    7.3 Исследование марсианских метеоритов
    
• 
  8 Дальнейшее изучение Марса
  
  • 
    8.1 Планируемые миссии
    
  • 
    8.2 Пилотируемый полёт на Марс
    
• 
  9 Интересные факты Литература
  Примечания
  

Введение

Снимок Марса с телескопа Хаббл

Исследование и изучение Марса — это историко-научный процесс сбора, систематизации и сопоставления данных о четвертой планете Солнечной системы. Процесс изучения охватывает различные области знания, в том числе астрономию, биологию, планетологию и др.

Исследование Марса началось давно, ещё 3,5 тысячи лет назад, в Древнем Египте. Первые подробные отчеты о положении Марса были составлены вавилонскими астрономами, которые разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты. Пользуясь данными египтян и вавилонян древнегреческие (эллинистические) философы и астрономы разработали подробную геоцентрическую модель для объяснения движения планет. Спустя несколько веков индийскими и исламскими астрономами был оценен размер Марса и расстояние до него от Земли. В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитам. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером, который ввел более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.

Первые телескопические наблюдения Марса были проведены Галилео Галилем в 1610 году. В течение XVII столетия астрономы обнаружили на планете различные оптические особенности, в том числе темное пятно моря Сырт и полярные ледяные шапки. Также был определен период вращения планеты и наклон её оси. Телескопические наблюдения Марса в первую очередь были сделаны,

---

когда планета достигала оппозиции к Солнцу, то есть при наименьшем расстоянии между Марсом и Землей.

Улучшение качества оптики у телескопов в начале XIX века позволило провести картографирование постоянных оптических особенностей. Первая карта Марса была опубликована в 1840 году, а более точное картографирование началось с 1877 года. Позже астрономами были обнаружены спектральные подписи молекул воды в атмосфере Марса; из-за этого открытия среди широких слоев населения становится популярной мысль о возможности жизни на Марсе. Персиваль Лоуэлл считал, что увидел на Марсе сеть искусственных каналов. Эти наблюдения, как потом оказалось, были оптическими иллюзиями, а атмосфера у Марса оказалась слишком тонкой и сухой для поддержки климата земного типа.

В 1920-е годы был измерен диапазон температур у марсианской поверхности, и установлено, что поверхность Марса находится в экстремальных условиях пустыни. В 1947 году Джерард Койпер показал, что тонкая атмосфера Марса содержит большой объем двуокиси углерода. Первая стандартная номенклатура оптических особенностей Марса была принята в 1960 году на заседании Международного астрономического союза. С 1960-х годов началась отправка дистанционно управляемых спутников для изучения поверхности планеты с её орбиты. В настоящее время Марс по-прежнему находится под наблюдением наземных и космических инструментов, позволяющих исследовать поверхность планеты в широком диапазоне электромагнитных волн. Обнаружение на Земле метеоритов марсианского происхождения позволило исследовать химические условия на планете. Дальнейшее развитие исследования планеты связано с продолжением исследования планеты космическими аппаратами и осуществление пилотируемого полёта на Марс.

1. Первые исследования Марса

Прямое и попятное движение Марса относительно Земли

Существование Марса как блуждающего объекта в ночном небе было письменно засвидетельствовано древнеегипетскими астрономами в 1534 году до н. э. Ими же было установлено ретроградное (попятное) движение планеты и рассчитана траектория движение вместе с точкой, где планета меняет свое движение относительно Земли с прямого на попятное[1]. Среди обозначений Марса встречается название «Он движется в обратном направлении», отмечающее интервал попятного движения. Другое название Марса, «Красный Хор», с несомненностью указывает на то, что в основе названий лежат наблюдения. Марс был изображен на потолке гробницы Сети I и Рамессеума,

---

однако пропущен в карте звездного неба, созданной древнеегипетским ученым и архитектором Сенмутом. Последнее может быть связано с соединением Марса и Солнца в то время[2].

В период Нововавилонского царства вавилонские астрономы проводили систематические наблюдения за положением и движением планет. Они установили, что Марс делает 37 синодических периода или 42 зодиакальных круга, каждые 79 лет. Ими также были разработаны арифметические методы с малыми поправками для прогноза позиции планеты. В вавилонской планетарной теории были впервые получены временные измерения планетарного движения Марса и уточнено положение планеты на ночном небе[3][4].

Китайские записи о внешнем виде и движении Марса уже появляются в период до основания династии Чжоу (1045 год до н. э.), также во время династии Цинь (221 год до н. э.). Китайские астрономы делали записи о планетарных союзах планет, в том числе о соединениях с Марсом. В 375 году н. э. было отмечено покрытие Марса Венерой. Более подробно период и орбита движения планеты были вычислены во время династии Тан (618 год н. э.)[5][6][7][8].

Астрономия в Древней Греции развивалась под влиянием месопотамской культуры и знаний. Из-за того, что вавилоняне отождествляли планету Марс с Нергалом — богом войны и эпидемии, греки отождествили планету с своим богом войны — Аресом (Марсом у римлян)[9]. В период становления греческой астрономии движение планет не представляет большого интереса для греков, и в учебнике Гесиода для древнегреческих школ Труды и дни (ок. 650 года до н. э.) нет упоминания о планетах[10].

---

2. Модели Солнечной системы

Геоцентрическая система мира Клавдия Птолемея



Гелиоцентрическая система мира Николая Коперника (первое печатное изображение Солнечной системы)

Греки использовали слово planēton для обозначения семи небесных тел, изменяющих свое положение относительно неподвижных звёзд. Они считали, что такие тела движутся по геоцентрической орбите вокруг Земли. Греческий философ Платон написал старейшие из известных записей о греческой астрономической традиции в области планет в своей работе «Государство» (616—617 годы до н. э.). Его список, в порядке от наиболее отдаленного до ближайшего к центру объектов, был таким: Сатурн, Юпитер, Марс, Меркурий, Венера, Солнце, Луна и в центре Земля. В своих диалогах Тимей Платон предположил, что вращение планет на небесной сфере зависит от расстояния, поэтому дальний объект движется медленнее всего[11].

Аристотель, ученик Платона, в 365 году до н. э. наблюдал покрытие Марса Луной. Из наблюдений он сделал вывод, что Марс должен находиться дальше от Земли, чем Луна. Он также указывал о других подобных феноменах: затмениях звёзд и планет, которые были отмечены у египетских и вавилонских астрономов[12][13][14]. Аристотель использовал эти данные в поддержку греческой последовательности планет в геоцентрической модели вселенной[15]. В своей работе «О небе» Аристотель предложил модель Вселенной, в которой Солнце, Луна и планеты движутся по окружностям вокруг Земли на фиксированном друг от друга расстоянии. Более сложная версия геоцентрической модели была разработана греческим астрономом Гиппархом. Он предложил модель, в которой Марс и другие планеты движутся вокруг Земли не по равномерной окружности, а по траектории, названной впоследствии эпициклом[16][17].

В Римском Египте во втором веке н. э. Клавдий Птолемей пытался разрешить проблему орбитального движения Марса. По наблюдениям Марс движется на 40 % быстрее в одной полуплоскости своей орбиты

---

, чем другой — этот факт полностью опровергает аристотелевскую модель равномерного движения. Птолемей доработал модель Аристотеля, внеся в нее изменения, добавив к равномерному движению по круговой орбите смещение от центра этой орбиты. Модель Птолемея и его исследования по астрономии были подробно изложены в многотомном труде Альмагест, который стал авторитетным трактатом по астрономии в Западной Европе следующие четырнадцать веков[17].

В пятом веке н. э. в древнеиндийском астрономическом трактате Сурья-сиддханта угловой размер Марса был оценен как две угловые минуты, а расстояние от него до Земли в 10 433 000 км. (1 296 600 йоджана, где одна йоджана равна 8 км.). Поэтому диаметр Марса будет равен 6070 км. (754,4 йоджана), и это значение имеет погрешность в пределах 11 % от принятого в настоящее время значения 6788 км. Однако эта оценка была основана на неточной догадке об угловом диаметре планеты, по которой он должен быть равен в пределах двух угловых минут. Результаты, возможно, были получены под влиянием измерений Птолемея, который получил значение в пределах 1,57 угловых минуты. Эта величина близка к разрешению человеческого глаза, значительно больше, чем значения, которые были получены позже с помощью телескопа[18].

В 1543 году польский астроном Николай Коперник в своей работе «Об обращении небесных сфер» (лат. «De Revolutionibus coelestium orbium») представил гелиоцентрическую модель Солнечной системы. В его подходе Земля вращалась вокруг Солнца по круговой орбите между круговыми орбитами Венеры и Марса. Его модель успешно объяснила причины, по которым Марс, Юпитер и Сатурн находились на противоположной стороне небесной сферы относительно Солнца в середине их попятного движения. Коперник смог расставить положение планет вокруг Солнца в правильном порядке, основываясь исключительно на периоде их орбиты вокруг Солнца[19]. Его теория постепенно получила признание у европейских астрономов, в частности этому сильно способствовало опубликование в 1551 году «Прусских таблиц» немецкого астронома Эразма Рейнгольда, которые были рассчитаны с использованием модели Коперника[20].

13 октября 1590 года немецкий астроном Михаэль Местлин зафиксировал покрытие Марса Венерой[21]. Один из его студентов, Иоганн Кеплер, стал приверженцем системы Коперника. После завершения своего образования, Кеплер стал помощником датского дворянина и астронома Тихо Браге. Имея доступ к данным Тихо Браге по детальному наблюдению Марса, Кеплер провел работу по математической систематизации и замене прусских таблиц. После неоднократных

---