Ш37 Художник О. Боловинцева


Рецензент
кандидат физико-математических наук
В. В. Новиков

Шевченко В. В. Ш37 На зов таинственного Марса: Научно-популярная лит-ра/Худож. О. Боловинцева.— М.: Дет. лит., 1991.— 63 с: ил.

ISBN 5—08—001444—X

Природа Марса — красной планеты, одной из ближайших к Земле, — всегда вызывала много вопросов. Почему Марс красный, почему возникают и пропадают белые полярные шапки, в чем природа пылевых бурь, существуют ли на самом деле каналы и, наконец, есть ли жизнь на Марсе? Обо всем этом рассказывается в книге доктора физико-математических наук В. В. Шевченко.

Небо доступно всем. Подними голову в ясную ночь, и взгляд уйдет в бесконечность небесных светил. Среди них, возможно, сразу внимание привлечет немерцающий красный блеск одной из самых ярких точек. Это — Марс.

В разные времена разные народы называли его по-разному. Мы пользуемся именем, которое дали светилу древние греки в честь одного из олимпийских богов — бога войны и которое затем переиначили на свой лад древние римляне.

Наблюдая за перемещением небесных светил, античные астрономы выделили два вида объектов — неподвижные звезды и блуждающие планеты, которые все время меняют свое положение среди звезд.

Из этих наблюдений родилась модель Вселенной, состоящая из вложенных друг в друга сфер. В центре системы помещалась Земля. С ней соседствовала Луна, а далее шли Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн — планеты, видимые невооруженным глазом, — и наше дневное светило. Каждая планета и Солнце имели свое собственное небо — небесную сферу. Вся планетная система была заключена в самую большую сферу, содержавшую звезды.

Каковы были радиусы сфер? Тогдашний уровень техники не позволял провести нужные измерения. Решение было найдено другим путем — с помощью общих философских рассуждений.

Процветавшая в древнем мире философская школа пифагорейцев, основанная знаменитым математиком Пифагором, учила, что численные пропорции в природе подчинены всеобщей гармонии.

Да и как иначе можно выразить все совершенство природы?

Не было исключением и устройство Вселенной. Пифагорейцы утверждали, что расстояние между небесными светилами, точнее, между сферами светил можно представить шкалой музыкальных звуков.

Рассказывают, что открыл простые числовые соотношения между музыкальными тонами сам Пифагор. Проходя однажды мимо кузницы, он услышал, как молоты разных размеров при ударе о наковальню издают звуки различной высоты, точно воспроизводя музыкальную шкалу. После того как молоты были взвешены, оказалось, что звуки, отличающиеся друг от друга на октаву, воспроизводились молотами, один из которых весил вдвое меньше другого. Понижение звука на два с половиной тона соответствовало увеличению веса на одну треть. И так далее.

Пифагорейцы считали, что расстояния между светилами соответствуют музыкальным интервалам: от Земли до Луны — один тон, от Луны до Меркурия — полутон, от Меркурия до Венеры — полутон, от Венеры до Солнца — полтора тона, и далее: тон — полутон — тон до сферы неподвижных звезд, отстоящей от Земли на целую октаву.

Так представляли себе строение Солнечной системы и всей Вселенной античные ученые. Наша планета — Земля — помещалась в центре всего мироздания, а все другие небесные тела — Солнце, планеты, звезды — вращались вокруг нее.

Была предложена и мера длины, соответствующая одному тону. В современных единицах она равна около 20 000 километров.

Предполагалось даже, что при вращении каждая сфера издает музыкальный тон, а вся система сфер образует гармонию — музыку сфер. Люди на Земле не слышат этой небесной симфонии лишь потому, что привыкли к ней с рожденья и не замечают...

Итак, античные астрономы считали, что Марс находится далеко от Земли; между ним и нашей планетой располагались еще Луна, Меркурий, Венера и Солнце. Правда, общие масштабы Вселенной, по тем представлениям, были незначительными и, согласно расчетам пифагорейцев, наши планеты разделяло всего лишь 90 000 километров.

Модель Вселенной в виде вложенных друг в друга прозрачных сфер с «прикрепленными» к ним небесными телами была известна многим ученым древнего мир. В частности, Аристотель рассматривал более сложный вариант сферической Вселенной.

Для объяснения видимого движения планет Аристотель предположил, что у каждой планеты есть несколько сфер! Общее число «хрустальных оболочек» в модели Вселенной Аристотеля достигало пятидесяти пяти! Аристотелева модель Вселенной в виде геоцентрической системы мира Птолемея просуществовала до XVII века. На смену ей пришло учение Николая Коперника, расставившее в Солнечной системе все планеты по своим местам так, как знаем мы их сегодня.

Н. Коперник первым постиг действительные законы строения Солнечной системы. Наше Солнце — одна из многих звезд Вселенной, вокруг которой вращаются большие и малые планеты. Среди планет Земля и Марс совершают свое бесконечное кружение по соседним орбитам.

Николай Коперник был и одним из первых, кто начал наблюдения Марса. Целью его наблюдений было определение точных, по тем временам конечно, положений планеты среди звезд. Этими наблюдениями Коперник старался подтвердить правильность построенной им гелиоцентрической системы мира, согласно которой Марс оказывался непосредственным соседом Земли по удалению от Солнца.

Наблюдения положений Марса относительно звезд были продолжены другим очень знаменитым астрономом Тихо Браге. В течение более чем двадцати лет непрерывно наблюдал Тихо Браге перемещения Марса по звездному небу.

Обработка этих данных позволила другому великому астроному, Иоганну Кеплеру, вывести три основных закона движения планет вокруг Солнца. Он установил, что орбиты, по которым движутся планеты, являются не окружностями, а эллипсами. Солнце находится в одном из фокусов такого эллипса.

Элементы орбиты, вычисленные Кеплером, почти не отличаются от современных.

Марс расположен от Солнца в полтора раза дальше нашей Земли и движется по орбите, значительно более вытянутой, чем у нашей планеты. Среднее расстояние Марса от Солнца составляет 228 миллионов километров. В ближайшей точке к Солнцу Марс находится от него на расстоянии на 21 миллион километров меньше среднего, а в самой дальней точке орбиты расстояние увеличивается на 21 миллион километров относительно средней величины.

Обращаясь вокруг Солнца, Земля и Марс периодически оказываются на одной прямой, проходящей через центр Солнца и центр обеих планет. В это время планетами самое короткое расстояние.

На преодоление столь длинного пути вокруг Солнца Марс тратит почти вдвое больше времени, чем Земля. Марсианский год длится 687 суток. Каждые 780 дней Земля «нагоняет» Марс, и обе планеты оказываются на близком расстоянии друг от друга. Такие сближения планет называют противостояниями. В это время Марс располагается на небе против Солнца. Орбита Марса более вытянута, чем земная, наименьшие расстояния во время противостояний имеют различные величины. В лучшем случае — это 56 миллионов километров, но бывает и больше — до 101 миллиона километров.

Противостояния, при которых планеты сближаются менее чем на 60 миллионов километров, называют великими. В период великих противостояний Марс подходит к наиболее близкой к Солнцу точке своей орбиты — перигелию. Земля появляется вблизи этой области околосолнечного пространства обычно на исходе лета в северном полушарии. Поэтому даты великих противостояний, происходящих каждые 15 или 17 лет, приходятся обычно на август или сентябрь.

Вращаясь вокруг Солнца, обе планеты — Земля и Марс — оказываются в самых различных положениях относительно Солнца и друг друга и на самых разных расстояниях.

Если в моменты великих противостояний луч света пробегает путь от Земли до Марса всего лишь за 3 минуты, то при наибольшем удалении планет друг от друга для этого требуется 21 минута.

Среди девяти больших планет Солнечной системы Марс занимает сравнительно скромное место. Его масса составляет лишь десятую часть массы Земли, а диаметр марсианского шара равен примерно половине земного. При таких размерах и больших расстояниях, разделяющих Землю и Марс, планета предстает земному наблюдателю в виде всего лишь светящейся точки.

Так выглядит петлеобразный путь Марса на фоне звездного неба при наблюдении с поверхности Земли.

В наиболее благоприятные для наблюдений периоды противостояний видимый диаметр Марса достигает в среднем около 1/200 градуса.

Много это или мало? Совсем немного. Под таким же углом выглядит горошина с расстояния 70 метров. Попробуйте ее разглядеть! Человек даже с очень острым зрением не сможет различить столь малый предмет на столь большом расстоянии.

Почему же мы все-таки видим Марс невооруженным глазом? Потому что мы видим на небе не кружок красной планеты, а светящуюся точку. Заменим в нашем воображаемом опыте горошину на лампочку от карманного фонаря, примерно такую же по размерам, но имеющую возможность светиться. Тогда в полной темноте, если рядом не будет мешающих более сильных источников света, мы увидим и на таком большом расстоянии этот маленький огонек.

Марс сам не светится. Через миллионы километров до нас доходит солнечный свет, отраженный поверхностью марсианского шара. Находясь дальше от Солнца, Марс получает в два с лишним раза меньше света и тепла, чем наша планета. И все же света, отраженного всей поверхностью дневного, то есть освещенного Солнцем, полушария, оказывается достаточно, чтобы и без телескопа или бинокля, невооруженным глазом, увидеть на темном ночном небе планету и даже заметить красноватый оттенок блеска.

Этот цветовой оттенок объясняется тем, что красноватая поверхность Марса, отражая «белый» солнечный свет, придает ему собственную окраску.

Как видим, Марс не так уж мал. Просто громадные расстояния, отделяющие от нас одну из ближайших планет, скрадывают ее размеры.

А вот представьте, что Марс удалось поместить на орбиту Луны. Тогда на ночном небе мы увидели бы громадный красный диск, который был бы в два раза больше, чем привычное нам ночное светило, и в несколько раз более яркий, чем Луна.

В течение одной ночи, от восхода до заката, Марс находится примерно в одной и той же точке небосвода среди звезд. Однако от ночи к ночи его положение постепенно меняется. Это перемещение происходит на фоне так называемых зодиакальных созвездий, или созвездий Зодиака. По ним проходит годичный путь Солнца и планет.

Переходя из созвездия в созвездие, Марс двигается в основном в восточном направлении.

Но время от времени, прежде чем двинуться дальше, планета как бы замирает на небе, а потом пятится назад. Опять остановка, похожая на короткое раздумье. Описав таким образом петлю, Марс продолжает свой путь в обычном направлении.

Эта особенность видимого движения Марса на небе носит название петлеобразного движения. Подобным же образом среди звезд перемещаются, например, Юпитер и Сатурн.

Конечно, Марс никогда не останавливается на орбите и не движется в обратном направлении. Мы наблюдаем иллюзию, которая создается из-за относительных движений Земли и Марса.

Когда на дороге один автомобиль, едущий с большей скоростью, обгоняет другой, что видит в окно пассажир, сидящий внутри?

Вот скорости двух машин сравнялись, и нагоняемый автомобиль как бы остановился рядом. Но движение продолжается, и обгоняемый автомобиль начинает медленно двигаться назад, как бы в обратном направлении. Но на самом деле и тот и другой, не меняя своего направления, несутся вперед — иллюзию создала разность скоростей этих машин

Чтобы космический аппарат совершил перелет с Земли на Марс, необходимо запустить его на траекторию, плавно соединяющую орбиты двух планет. Момент запуска и скорость полета необходимо рассчитать так, чтобы в конце пути космический аппарат точно вышел на встречу с летящей по своей орбите планетой.

Так и с видимым движением Марса на фоне звезд. Средняя скорость движения по орбите у Земли больше, чем у Марса. В определенные моменты наша Земля, двигаясь с большей скоростью, «догоняет» Марс и проходит мимо него. Пассажиры Земли видят, как, отдаленный миллионами километров, другой космический экипаж будто чуть-чуть приостановился, а потом начинает отставать. Но в отличие от приведенного выше примера с автомобилями, Земля и Марс движутся по замкнутым кривым, близким к кругам эллипсам. Поэтому, совершив в результате «обгона» петлю среди звезд на нашем небе, Марс продолжает свое движение в восточном направлении.

Современным астрономам хорошо известны законы небесной механики, которые управляют движением Марса и других небесных тел Солнечной системы. Уже давно ученые научились с большой точностью заранее вычислять положение Марса на небе в тот или иной момент. Каждый наблюдатель может найти эти данные в астрономических календарях и ежегодниках и направить телескоп в нужную точку небосвода.

При наиболее благоприятных условиях в хороший телескоп на поверхности Марса можно различить темные и светлые области — детали его поверхности. Конечно, удаленность планеты такова, что даже самые мелкие различимые детали на самом деле имеют протяженность в сотни и тысячи километров. Все же астрономам удалось многое узнать о природе Марса по наблюдениям в телескопы с Земли. Но основные сведения поступили с борта космических аппаратов, получивших возможность приблизиться к планете, провести различные исследования и сфотографировать ее поверхность с относительно небольших расстояний.

Как полагают, один из первых рисунков Марса, сделанный на основании наблюдения в телескоп, появился в 1659 году. Его автором был известный голландский физик и астроном Христиан Гюйгенс. Несколько позже наблюдения Марса начал другой знаменитый ученый того времени — французский астроном Жан Доминик Кассини. Ему удалось, фиксируя перемещение заметных пятен на диске Марса, определить период вращения планеты. Оказалось, что период вращения Марса вокруг оси, то есть марсианские сутки, по продолжительности почти равен земным суткам. Это означало, что наблюдатели, расположенные по всей Земле, смогут за 24 часа наблюдать всю поверхность Марса. Один же наблюдатель, находясь постоянно на одной и той же обсерватории, сможет обозреть весь марсианский шар в процессе его вращения за время немногим больше земного месяца. Конечно, если позволит погода и ночи будут ясными!

Самыми заметными деталями на диске Марса оказались светлые полярные шапки. Кроме них, вскоре были выделены обширные желтовато-оранжевые территории, названные материками, и темные, серовато-голубого оттенка пятна, получившие названия морей.

Белый цвет полярных шапок по аналогии с земными полярными областями наводил на мысль о царстве льда и снега. Оранжевый цвет материков напоминал песчаные просторы земных пустынь. А темно-голубые пятна морей в первое время и впрямь казались гигантскими водоемами.

В конце XVIII века были обнаружены периодические изменения размеров полярных шапок планеты. Это связывали с сезонным таянием снега и льда. А примерно сто лет спустя астрономы объявили о существовании каналов на поверхности Марса, по которым, как могло показаться, влага распространяется от полярных шапок в средние и экваториальные широты.

Наконец, в первой половине нашего столетия астрономы убедились в том, что Марс обладает атмосферой, в которой иногда над полярными шапками возникают неустойчивые голубовато-белые облака. Такие же облачные образования на короткий срок появлялись вблизи экватора и в средних широтах. Было отмечено, что есть определенные области поверхности, над которыми облака возникают постоянно. Астрономы предположили, что в этих местах расположены возвышенности, высокие горы. По наблюдениям с Земли было обнаружено и такое важное для природы Марса явление, как пылевая буря, периодически охватывающая всю планету.

В 60-х годах начались космические исследования красной планеты. В конце 1962 года, за три месяца до очередного противостояния, в Советском Союзе в сторону Марса была запущена межпланетная автоматическая станция «Марс-1».

Первый марсианский разведчик весил почти 900 кг и был оснащен многочисленными приборами для исследования межпланетного пространства и красной планеты.

Во время перелета по плавной дуге, изогнувшейся между орбитами Земли и Марса, автоматическая станция передала данные об интенсивности космического излучения в межпланетной среде, о магнитных полях, распределении метеоритов, встреченных по пути во время пересечения двух метеоритных потоков, и другие сведения. Но сохранить работоспособность до конца далекого путешествия в суровых условиях неизведанного космоса первому разведчику не удалось. Последний сеанс связи с аппаратом состоялся в конце марта 1963 года, когда «Марс-1» удалился от Земли на 106 миллионов километров. До встречи с Марсом оставалось еще три месяца полета...

Прошло еще несколько лет, и осенью 1971 года на орбиты искусственных спутников Марса вышло сразу три космических аппарата — американский «Маринер-9» и советские «Марс-2» и «Марс-3». Марс стал первой после Земли планетой Солнечной системы, у которой появились искусственные спутники.

Незадолго до этого, в 1965 году и в 1969 году, были получены первые фотографии марсианской поверхности с пролетных космических аппаратов серии «Маринер», запущенных в США. Во многом эти снимки были сенсационны — на поверхности Марса обнаружили кратеры, подобные лунным, не было никаких следов знаменитых марсианских каналов и так далее. Но по-настоящему систематические и глубокие исследования этой планеты начались с появлением долговременно действующих орбитальных космических аппаратов — искусственных спутников Марса. В 1974 году исследования Марса продолжили советские автоматические станции «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7», а в 1976 году — американские аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2».

С помощью космических аппаратов была получена богатейшая информация о природе Марса в процессе изучения с пролетных траекторий, с орбит искусственных спутников и непосредственно на поверхности планеты.

Во время великого противостояния в августе 1877 года были открыты два маленьких естественных спутника Марса, которым дали названия Фобос и Деймос. Размеры их оказались столь малы, что даже самые крупные телескопы не способны с Земли увидеть очертания этих тел. Примерные размеры спутников астрономы пытались установить по величине их блеска.

В 1971 году с борта космического аппарата «Маринер-9» были получены первые фотографии спутников, сделанные с близких расстояний.

А в 1988 году в полет отправились сложные космические аппараты «Фобос-1» и «Фобос-2», целью которых стало детальное исследование Марса и более крупного спутника планеты — Фобоса.

Зима и лето красной планеты Если когда-нибудь возникнет необходимость составить специально марсианский календарь, то, по-видимому, за основу можно будет взять наш, земной календарь — так много общего между особенностями вращения обеих планет. Марс совершает оборот вокруг своей оси за 24 часа 41 минуту. Марсианские сутки лишь немного длиннее земных. Ось вращения Марса составляет угол в 24 градуса с перпендикуляром к плоскости его орбиты. Для Земли данная величина равна 23,5 градуса. Это обстоятельство означает, что смена времен года, или сезонов, на Марсе происходит так же, как и на Земле, только их продолжительность вдвое больше, поскольку полный оборот по орбите вокруг Солнца Марс делает за два земных года. Как и на Земле, на Марсе можно выделить климатические пояса. Тропический пояс охватывает области, близкие к экватору. В средних широтах, к северу и к югу от тропического пояса, располагаются умеренные пояса. Вблизи полюсов, ограниченных полярными кругами, находятся холодные полярные пояса, вернее, южная и северная полярные шапки. Но в отличие от Земли в тропиках Марса не растут пальмы, а в умеренных поясах не встретить живописных ландшафтов с лесами и равнинами. Только природа полярных зон примерно одинакова — вечный холод и снега. Климат Марса из-за большей удаленности от Солнца значительно суровее земного. На единицу марсианской поверхности в среднем приходится меньше половины той солнечной энергии, которую получает земная поверхность. Поэтому среднесезонные температуры составляют всего лишь -60 градусов по Цельсию и значительно меняются в течение суток.

Марс имеет сильно вытянутую орбиту, из-за чего в разные сезоны ощутимо меняется его близость к Солнцу и, соответственно, количество получаемого от Солнца тепла. В течение марсианского года величина солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты, изменяется в полтора раза. По этой же причине продолжительность четырех времен года на Марсе тоже неодинаковая для северного и южного полушарий. Совершим вместе с красной планетой полный оборот вокруг Солнца. Начнем, например, с перигелия — точки орбиты, в которой Марс наиболее близко подходит к нашему светилу. В это время в северном полушарии в самом разгаре, если так можно сказать, марсианская зима. Поскольку планета приблизилась к Солнцу, зимняя погода мягкая и не отличается суровостью. Но вблизи перигелия Марс движется с наибольшей орбитальной скоростью, поэтому сезон быстро кончается. Его продолжительность, как и лета в южном полушарии, составляет всего лишь 160 марсианских суток. Очевидно, что лето южного полушария хотя и короткое, но «теплое». В северном полушарии начинается весна, а теплое южное лето сменяется прохладой осени. Оба эти сезона, каждый в своем полушарии, длятся долго — около 200 марсианских суток. Планета приближается к точке наибольшего удаления от Солнца — афелию. Скорость орбитального движения уменьшается, и темп сезонных изменений тоже падает.

В северном полушарии начинается долгое, но прохладное лето, а в южном — столь же долгая и суровая зима. Продолжительность этого периода составляет 180 марсианских суток. Но вот, миновав точку афелия, Марс опять устремился к Солнцу. Быстро, за 150 суток, проходят осень в северном полушарии и весна в южном, и можно опять праздновать марсианский новый год. Неправда ли, очень похоже на сезонные циклы нашей Земли? В январе у нас снег и морозы, а где-нибудь в Южном полушарии Земли — в Южной Америке, Южной Африке или Австралии в самом разгаре жаркое лето. Для жителей Земли жаркое лето, например в субтропиках, — это +30 или +35 градусов по Цельсию. А на Марсе? Когда в марсианских субтропиках северного полушария прохладное лето сменяется короткой осенью, в середине дня температура не поднимается выше -20 градусов по Цельсию. К концу дня столбик термометра может опуститься до -40 градусов, а вечером, примерно в 21 час по нашим земным представлениям о времени, станет совсем холодно: -70 градусов. Вот такие на Марсе субтропики! Невольно вспомнишь, какое благодатное время с богатыми урожаями мандаринов и лимонов, других фруктов наступает осенью в субтропиках Земли!

Но вот осень в северном полушарии Марса сменилась, как мы уже говорили, короткой и мягкой зимой. И что же? Самая высокая температура в это время не превышает —50 градусов, а ночью мороз достигает —120 градусов. Да что говорить о зиме, когда даже летом на исходе ночи, перед рассветом, в субтропической и тропической зонах Марса температура может опускаться до —90 градусов.

На Земле отличить один сезон от другого проще всего в умеренном климатическом поясе: буйная зеленая растительность лета сменяется белыми снегами зимы. Так увидели бы сторонние наблюдатели сезонные изменения на нашей планете.

Наблюдая Марс, астрономы прежде всего заметили сезонные изменения в высоких широтах, то есть в полярных климатических зонах.

В самый разгар лета в южном полушарии Марса полярная шапка настолько уменьшается в размерах, что становится неразличимой с Земли. Подробности снежного покрова можно рассмотреть с близкого расстояния от планеты, например с орбиты искусственного спутника Марса. На этом рисунке размеры области, покрытой инеем и снегом, не превышают 400 километров на местности. Положение центра полярной шапки смещается от географического полюса к полюсу холода. Точка южного полюса на рисунке находится на краю заснеженной области ниже и левее ее центра. В это время долгого полярного дня Солнце еще невысоко поднялось над горизонтом южного полюса. В правой части рисунка поверхность освещена лучше. Но все же и косые лучи Солнца позволяют хорошо разглядеть подробности снежного покрова яркой полярной шапки.

Еще в конце XVIII века Вильям Гершель в Англии при наблюдениях Марса подметил, что размеры белых полярных шапок планеты периодически изменяются, а цикл этих изменений полностью совпадает со сменой сезонов.

Возникло предположение, что с началом лета ледяные или снеговые полярные шапки начинают интенсивно таять.

Далее было обнаружено, что уменьшение «снеговых» шапок влечет за собой «волну потемнения», которая медленно распространяется из полярных областей в умеренные широты. На первый взгляд это явление вполне убедительно говорило о потоках влаги, оживляющих в теплый сезон марсианскую поверхность.

Примерно через 100 лет после наблюдений В. Гершеля итальянские астрономы А. Секки и Д. Скиапарелли сообщили в разное время, что они видят тонкие, длинные линии, как бы связывающие сетью каналов полярные и умеренные зоны планеты. Название «каналы» утвердилось за этими образованиями.

Но что понимать под этим словом.

Американский астроном П. Ловелл, построивший в пустыне Аризоны специальную обсерваторию для наблюдений Марса, был, например, горячим защитником гипотезы искусственного происхождения каналов. Вокруг этого предположения другие ученые выстраивали еще более удивительные гипотезы о существовании марсиан и марсианской цивилизации, более развитой, чем земная.

Около семидесяти лет длилось это «нашествие марсиан на Землю» и не прекращались споры о существовании самих каналов.

Объекты подобных размеров находятся на пределе видимости с Земли. Поэтому часть наблюдателей «видела» каналы, другая часть утверждала, что происходит «обман зрения» и отдельные, не связанные на самом деле между собой мелкие детали воспринимаются как тонкие линии или сеть подобных линий.

Что же происходит в действительности и какова природа сезонных изменений Марса на самом деле?

Не будем подробно прослеживать весь путь открытий и заблуждений, который пройден наукой, прежде чем ею были добыты достоверные факты. Многие десятилетия потратили астрономы на наблюдения и обдумывание результатов, годы провели конструкторы над проектами космических аппаратов, прежде чем были получены известные сегодня знания о природе Марса. Конечно, известно еще далеко не все. Многие подробности ждут своего уяснения.

Итак, что же мы узнали? Да, полярные шапки Марса действительно изменяют свои размеры и структуру из-за того, что сезонные изменения температуры влияют на состояние замерзшего вещества этих образований. Да, волна потемнений действительно существует и периодически проходит от полярных областей в умеренные пояса и обратно. Но природа этого явления совсем иная, чем думали астрономы.

Оказалось, что каналов в том понимании, какое существовало во времена споров, на поверхности Марса нет. С борта космических станций были сфотографированы удивительные детали рельефа — огромные долины и протяженные трещины. Совместить какой-нибудь из каналов, нанесенных на старые карты, с вновь обнаруженной долиной или трещиной в марсианской коре не удалось. И уж тем более, эти достоверные образования не имеют никакого отношения к сезонным изменениям полярных шапок или к природе волн потемнения.

Следует ли разочаровываться и огорчаться, что реальная действительность оказалась гораздо скучнее придуманных гипотез? Наверное, нет. Природные механизмы наблюдаемых явлений не менее интересны. Когда становятся понятными причины и следствия и видишь, как одно событие естественно вытекает из другого, остается лишь в очередной раз воскликнуть: ну как же все удивительно устроено природой!

Наиболее заметный рост белых верхушек Марса происходит с начала осени до начала весны в каждом полушарии. Осенью над полярной областью начинает сгущаться плотная белая мгла. Постепенно она окутывает значительную территорию, распространяясь, особенно в южном полушарии, на часть умеренного пояса. Этот плотный туман сохраняется до весны, когда под ним постепенно начинает проглядывать сама полярная шапка. С приходом весны размеры белого пятна начинают быстро уменьшаться и значительная часть полярной шапки стаивает. Оказывается, полярные белые области Марса состоят из двух слоев. Нижний и основной слой образован обычным водным льдом. Подобно ледовому материку на Земле — Антарктиде, толщина северной полярной шапки Марса, состоящей из льда, может достигать 4 километров.

Этот гигантский резервуар замерзшей воды в полярных областях Марса во время смены сезонов практически меняется по размерам очень мало. Наблюдаемые сезонные изменения полярных шапок происходят за счет второго, верхнего слоя, состоящего из замерзшей углекислоты или «сухого» льда.

С приближением марсианской осени над полярными областями начинают появляться неустойчивые голубовато-белые облака. Сначала облака, едва сгустившись, исчезают и не живут больше одних суток. Потом одни и те же образования можно наблюдать в течение нескольких суток. Наконец, как уже упоминалось выше, полярную зону окутывает плотная мгла. В это время на поверхность осаждается снег или иней из углекислоты.

Слой «сухого» льда невелик и достигает лишь нескольких сантиметров, но площадь, покрываемая им, быстро растет.

Замерзшая углекислота укутывает и льды постоянной полярной шапки, и еще большую территорию окружающей поверхности.

В это время температура полярных областей Марса опускается до -125 градусов по Цельсию, до самой низкой отметки во все времена года на всей планете. Эта температура как раз и соответствует известной из физики температуре замерзания углекислоты в условиях Марса, то есть при существующем там низком давлении.

С наступлением весны повышающаяся температура поверхности разрушает слой инея, полярные шапки постепенно уменьшаются до незначительных размеров. Летом в полярной зоне температура повышается до — 70 градусов. Остается лишь нижний, основной слой полярного льда, который не тает, потому что состоит из замерзшей воды. А для таяния водного льда, как мы знаем, нужны гораздо более высокие температуры, гораздо большее количество тепла. Но подобного тепла нет не только в полярных зонах Марса, его нет и в умеренных поясах, нет и в тропиках планеты.

То, что было рассказано о полярных шапках Марса, относится и к северной и к южной верхушкам планеты. Но есть и некоторые своеобразные отличия.

Припомните, лето в северном полушарии приходится на время прохождения планетой афелия, то есть точки наибольшего удаления от Солнца. А лето в южном полушарии совпадает с прохождением перигелия, то есть с наибольшим приближением к Солнцу. Для климатических особенностей Марса это означает, что вода систематически собирается у северного полюса, а углекислоты больше накапливается у южного.

На эти процессы, происходящие в масштабах всего марсианского шара, оказывают влияние и другие особенности природы планеты. Но вот интересная подробность: южная полярная шапка больше состоит из углекислоты, а северная полярная шапка в большей мере образована водяным льдом вперемешку с пылью. В районе южного полюса располагается и «полюс холода» Марса. Здесь были зафиксированы самые низкие температуры: -139 градусов по Цельсию.

Эти общие выводы подтверждают наблюдения космических аппаратов непосредственно на марсианской поверхности.

Приборы, работавшие на поверхности Марса в течение долгого времени, зафиксировали в северном полушарии падение атмосферного давления до минимума осенью, непосредственно перед осенним равноденствием по марсианскому календарю.

Позже давление стало подниматься и увеличилось на 30 процентов до максимального значения в середине зимы, примерно во время зимнего солнцестояния.

Обратим особое внимание на то, что приведенные данные относятся к северному полушарию!

И вспомним, что в первом случае в это же время южная полярная шапка в процессе сезонных изменений достигла своих наибольших размеров, так как был конец зимы — начало весны для южного полушария, а во втором случае полярная шапка уменьшилась до предела, так как в южном полушарии в это время в самом разгаре было лето.

Что же происходило? В первом случае заметная доля углекислого газа в воздухе Марса вымерзла, сконцентрировалась на поверхности в южной полярной области и в прилегающих территориях. Поэтому общая масса атмосферы уменьшилась и давление упало.

Но измерения ведь были сделаны в северном полушарии. Значит, массы углекислого газа перетекли через всю планету, как бы всасываемые южной полярной шапкой.

По подсчетам специалистов, объем вымерзшей части углекислого газа мог составлять примерно 5000 кубических километров! Этого количества газа хватило бы на то, чтобы покрыть «сухим» льдом толщиной в 23 сантиметра всю площадь южной полярной шапки в период ее наибольших размеров.

Во втором случае — наоборот, летнее тепло испарило покров из «сухого» льда, количество газа в атмосфере планеты заметно увеличилось, и на всем марсианском шаре поднялось атмосферное давление. И опять массы газа текли через всю планету, но уже в обратном направлении.

Отвлечемся на короткое время от описания марсианского климата и из марсианского лета перенесемся в жаркое лето на Земле. Пусть мы оказались на раскаленной летним зноем городской улице. Подойдем к киоску с мороженым. Вполне закономерное и естественное желание в такой жаркий день. Но... мы здесь по делу... Главная наша цель — не мороженое, а... «сухой» лед. Да-да, тот самый, из которого состоят марсианские полярные шапки! Попросите у продавца разрешение заглянуть в контейнер с пачками мороженого, и вы увидите среди сладких и вкусных брикетов слегка «дымящиеся» кусочки «сухого» льда.

Положим один такой кусочек на солнечное место. Очень скоро лед исчезнет без следа. Кусочек «сухого» льда растаял, но никакой лужицы после него не осталось.

При нагревании замерзшая углекислота из твердого состояния сразу переходит в газообразное. То есть лед не «тает», а испаряется, превращается не в жидкость, а в газ.

Из отдельных снимков, полученных искусственным спутником Марса, носившим название «Викинг-2», можно сложить мозаику. На двух мозаичных изображениях рельефа — снежный покров на краю северной полярной шапки. На снимках, составивших мозаику, можно различить многие подробности рельефа. В нижней части левой мозаики видна мелкая рябь на поверхности Марса. Это долина, сплошь покрытая песчаными дюнами.

Снимки получены в период летнего сезона в северном полушарии. Полярная шапка уменьшилась в размерах, и только на вершинах холмов и протяженных возвышенностях остался покров из льда и снега.

То же самое происходит и на Марсе, когда начинают «таять» полярные шапки. Верхний слой углекислого льда или инея с наступлением весны и лета испаряется. Поэтому сезонные изменения нельзя связывать с потоками жидкой воды, текущими по поверхности планеты от полярных зон в умеренные широты, как это думали астрономы в прошлом.

Но что же происходит, ведь сезонные волны потемнения — это вполне реальное явление, достоверно установленный эффект?

Да, это явление многократно наблюдалось и относится к одному из самых впечатляющих и до недавнего времени весьма загадочных процессов на Марсе.

С наступлением весны от полярных шапок в направлении к экватору начинает двигаться темный вал — волна потемнения. Со скоростью конного экипажа эта волна за два марсианских месяца добирается до экватора и, пересекая его, движется дальше. Летом, когда размеры полярной шапки уменьшаются до минимума, темная полоса оказывается уже в противоположном, зимнем полушарии. Но начинается осень, и рост размеров полярной шапки как бы возвращает полосу потемнения назад. Быстро проходит волна изменений в обратном направлении, потемневшие было за лето области опять приобретают свой зимний, более светлый оттенок.

По заманчивым объяснениям сторонников развитой марсианской жизни, весенние воды оживляли буйную растительность, которая произрастала в течение лета и увядала, жухла с началом осени, когда потоки воды в каналах иссякали.

Но теперь мы знаем, что ни воды, ни каналов, увы, на Марсе нет. А волны потемнения, как оказалось, вызываются громадными процессами перемещения пыли.

Помните, в начале главы мы рассказывали о воздушных потоках, охватывающих всю планету и меняющих свое направление от одного полюса к другому в разные сезоны марсианского года.

Но что такое воздушный поток в атмосфере планеты? Это же ветер, хорошо нам знакомый, обычный ветер, который может быть и приятным дуновением прохлады и жестоким ураганом.

Ветер, который дует в одном и том же направлении в течение длительного времени, уносит верхний слой сыпучего материала поверхности — светлую пыль, в результате чего обнажаются более темные участки ландшафтов. Светлая пыль уносится все дальше к экватору, а вслед за ней движется волна потемнения — это обнажаются более темные породы.

Затем направление ветров меняется. На смену летнему сезону приходит осенне-зимний, и светлая пыль возвращается на свое место. Волна прошла в обратном направлении, сезонный цикл замкнулся. Планета продолжает свое кружение в пространстве, лето сменяется зимой, сильный холод сменяется не очень сильным. Пульсируют, не затихают природные циклы.

Ураган на всей планете

Марс имеет массу в десять раз меньшую, чем Земля. Сила тяжести на поверхности планеты тоже существенно меньше земной. Критическая скорость, необходимая, чтобы преодолеть земное притяжение, составляет 11 километров в секунду. На Марсе достаточно развить скорость 5 километров в секунду, чтобы навсегда покинуть планету.

Атомы и молекулы газов под влиянием теплового движения очень часто разгоняются до такой скорости и свободно уходят в межпланетное пространство. Этим и объясняется малая плотность современной атмосферы Марса.

Давление у поверхности планеты в среднем такое же, как в земной атмосфере на высоте примерно 35 километров над поверхностью нашей планеты. Значит, среднее давление у поверхности Марса в 160 раз меньше, чем давление воздуха на Земле на уровне моря. Но эта величина колеблется в зависимости от характера местности. В низинах давление в пять — десять раз выше, чем на вершинах гор.

Марсианский воздух состоит на 95 процентов из углекислого газа и незначительных долей азота, кислорода, паров воды и некоторых других газов. В атмосфере Марса, а значит, и в марсианских облаках очень мало водяного пара, примерно в 100-200 раз меньше, чем в воздухе самых сухих районов Земли.

Наиболее «сухой» сезон в каждом полушарии Марса приходится на зиму. Низкие температуры вымораживают и без того мизерное количество водяных паров в атмосфере, которые оседают на поверхность в виде инея.

Весной содержание водяного пара в воздухе относительно увеличивается и к середине лета достигает наибольшей величины.

В летнем воздухе Марса в утреннее время на всех широтах часто можно наблюдать туманы. Так же как и углекислый газ, водяной пар перемещается в зависимости от времени года. Так как его содержание в атмосфере невелико, подобные изменения могут уловить только очень чувствительные приборы. Например, в северном полушарии в период между летним солнцестоянием и осенним равноденствием наибольшее содержание водяных паров в атмосфере постепенно перемещается от полярной области к экваториальным широтам, то есть вслед за уходящим летним теплом.

Легкие облака из водяного пара образуются на сравнительно небольших высотах — менее 20 километров над поверхностью. А вся атмосфера Марса простирается на расстояния в десять раз больше. Выше водяных облаков— облачные массивы из конденсата углекислоты, которые иногда достигают больших размеров и сохраняются на протяжении нескольких недель.

В некоторых районах, часто над горами, наблюдаются кучевые и перистые облака, формирующиеся на высотах примерно 50 километров над поверхностью.

Можно представить, что на фоне розоватого марсианского неба эти серебристые призрачные узоры выглядят очень живописно.

В нашей, земной атмосфере основные облачные образования не поднимаются выше нескольких километров. Реактивный самолет даже в самый ненастный день, пробив тяжелые тучи, выходит на солнечные просторы. Все облака оказываются внизу, а кругом только темно-синее небо и слепяще-яркое Солнце. Бортпроводница сообщает, что полет проходит на высоте 9 или 10 километров. А на Марсе облачность в несколько раз выше.

Еще одна интересная подробность — необычный цвет марсианского неба.

Почему земляне в безоблачный день видят голубое небо?

Когда белый свет Солнца, который, как известно, слагается из многих цветов спектра — от темно-красного до фиолетового, — попадает в земную атмосферу, путь лучей оказывается разным. Фиолетовые и синие лучи окрашивают небосвод, потому что рассеиваются внутри атмосферы, а желтые и красные свободно проходят сквозь воздушную оболочку Земли. Поэтому, если мы смотрим прямо на Солнце, высоко над горизонтом оно кажется нам несколько желтоватым. А во время захода или восхода, когда солнечным лучам приходится пронизать большую массу воздуха, прежде чем попасть в наш глаз, Солнце имеет красный цвет. Голубые и фиолетовые лучи полностью потерялись, рассеялись по дороге, и до нашего глаза добрались только желто-красные.

Но всегда ли безоблачное небо бывает чисто голубым?

Каждый, наверное, мог заметить, что после долгого засушливого периода небо кажется каким-то белесым, тусклым. Но стоит пройти хорошему ливню, и умытые небеса опять сияют голубизной!

Что же произошло?

Во время сухого периода в воздух поднялось много пыли и мелких песчинок, на которых лучи света тоже рассеиваются, отражаясь от них многократно и воспринимая цвет этих твердых частиц. Именно пыль и песчинки, замутнившие атмосферу, придают небу несвойственный ему белесоватый оттенок. Когда же дождь прибьет пыль к земле, воздух очистится, небеса вновь станут естественного голубого цвета.

Наблюдатели, поднимавшиеся на стратостатах, отмечали/ что непосредственно над горизонтом, который выделяется полосой белой дымки, небо имеет светло-синий оттенок. Несколько выше этого слоя оно окрашено в сине-голубой цвет такой насыщенности, какую мы видим с поверхности Земли. Ближе к зениту цвет неба становится темно-синим, почти черным.

На горизонте различим слой тонкой атмосферы Марса, состоящей в основном из углекислого газа. Внутри этого слоя можно видеть несколько облаков на больших высотах над поверхностью.

Примерно таким же можно увидеть дневное небо Марса. Ведь характер рассеивания света газовой средой не зависит от ее химического состава и определяется размерами частиц, рассеивающими солнечные лучи. В чистом, незапыленном воздухе свет рассеивают молекулы газа. Их размеры, очевидно, так же малы в марсианской атмосфере, как и в земной.

Интенсивность окраски зависит от количества рассеивающих частиц. Поэтому, когда луч зрения пересекает толщу атмосферы по кратчайшему пути (наблюдатель смотрит в зенит), в сильно разреженной атмосфере голубое свечение почти незаметно и небесный свод имеет темно-синюю или вовсе черную окраску. При наблюдении горизонта и прилегающих к нему зон на пути луча зрения оказывается толща атмосферы в двадцать с лишним раз большая. Слабое свечение газовой среды становится более насыщенным.

По аналогии с Землей можно было бы считать, что в реальных условиях Марса над горизонтом должна простираться область голубого свечения, выше голубого пояса — черный купол неба, а находящаяся в атмосфере пыль — придавать всему небесному своду белесоватый оттенок.

Но многочисленные цветные фотографии марсианских ландшафтов, сделанные непосредственно на поверхности, упорно демонстрируют нам розовое небо над горизонтом, постепенно переходящее в черный купол ближе к зениту.

В марсианской атмосфере постоянно содержится значительное количество пыли. Поднятые с красной поверхности мельчайшие частицы переносят этот удивительный цвет планеты и на ее атмосферу.

В чем же причина такой устойчивой замутненности марсианского воздуха, несмотря на сильную разреженность самой газовой оболочки?

1971 год — год великого противостояния. К Марсу направились два советских и один американский космические аппараты. Их задача — выйти на орбиты искусственных спутников планеты для длительных исследований и телевизионной съемки поверхности. Наименьшее расстояние между Землей и Марсом, равное всего лишь 56 250 тысячам километров, приходится на 10 августа.

Незадолго до этого срока, в июле, наземные обсерватории отмечали, что на планете различаются все известные детали. Четко видны контуры южной полярной шапки, видна северная полярная шапка. Контраст морей и материков хорошо разделяет очертания темных и светлых областей. И не отмечено абсолютно никаких признаков облачности.

Но уже во второй половине сентября начали наблюдаться явные приметы сильной пылевой бури. В средних широтах южного полушария появились отдельные пылевые облака желтого цвета. К концу сентября плотная мгла окутала значительную часть всего южного полушария. В последний день сентября в желтой пелене пропала южная полярная шапка.

В ноябре три космических аппарата, с разрывом в несколько дней, приблизились к Марсу и перешли на орбиты его искусственных спутников. Пылевая буря продолжалась с прежней интенсивностью. Наблюдать детали поверхности оказалось невозможно из-за плотной пелены облаков.

Поскольку облака не пропускали солнечное излучение, температура поверхности понизилась. Измерения с космических аппаратов показали, что в отдельных местах весьма заметно «похолодало»: от 10 до 60 градусов ниже обычных для этого сезона температур.

Только в первой декаде января следующего, 1972 года буря стала утихать, атмосфера очистилась от плотных пылевых облаков и восстановился обычный температурный режим поверхности.

Изучая многочисленные снимки поверхности Марса, сделанные с космических аппаратов, ученые отметили, что перед началом сильной пылевой бури в отдельных местах начинают появляться столбы пыли шириной около 1 километра на высотах от 1 до 16 километров над поверхностью. На Земле подобные образования достигают лишь нескольких сотен метров в высоту и не играют существенной роли в зарождении пылевых бурь. На Марсе же, по-видимому, с возникновения мощных вихревых столбов пыли начинается развитие бурь. Ученые назвали такие вихри «пылевыми дьяволами» — настолько коварна их роль в зарождении грозного, охватывающего всю планету явления.

Итак, обычно во время противостояния, особенно во время великого противостояния, когда планета проходит перигелий, Марс погружается в пучину пылевых ураганов. Хотя исследование пылевых бурь еще далеко не полностью выявило природу этих грандиозных явлений, в общих чертах причины их возникновения понятны. Близкое Солнце усиливает нагрев поверхности и атмосферы днем, создавая резкие климатические изменения в течение сравнительно коротких марсианских суток. Все это нарушает равновесие марсианской среды. Начинаются вихри, усиливаются ветры.

По скорости перемещения наблюдаемых пылевых облаков обнаружено, что ветры дуют со скоростью 40-60 километров в час. Пыль становится удивительно подвижной. Очень мелкие песчинки могут переноситься на огромные расстояния.

При оседании на поверхность планеты каждая песчинка, летящая с большой скоростью, выбивает другие, и количество пыли в воздухе все время растет.

Ученые подсчитали, что, несмотря на малую плотность, атмосфера Марса во время бури поднимает и удерживает во взвешенном состоянии громадное количество пыли, более одного миллиарда тонн! Конечно, это всего лишь тысячные доли процента от общей массы атмосферы планеты, но этого вполне достаточно, чтобы резко изменить климатическую обстановку на всем марсианском шаре.

Сопоставление многих результатов наблюдений и теоретические расчеты приводят к выводу: типичное время «жизни» пылевой бури составляет от 50 до 100 суток.

Были измерены высоты, на которые поднимаются пылевые облака во время бурь.

Оказалось, что верхняя граница облачного слоя находится на уровне от 7 до 15 километров. Все наиболее драматические события происходят на этих высотах. Непосредственно на самой поверхности при съемке с космических аппаратов наблюдалось только очень слабое потемнение марсианского неба. А средний размер пылинок, принимающих участие в этом грандиозном светопреставлении, очень мал — всего лишь сотые или тысячные доли миллиметра.

И только когда планета минует область сближения с Солнцем и резкие перепады температур и давлений начнут сглаживаться, наступает постепенное успокоение, пыль оседает, ветры утихают и воздух приобретает прежнюю прозрачность.

После всепланетного урагана на поверхности Марса остаются многочисленные ветровые шлейфы, простирающиеся за кратерами, вал которых поднимается над окружающей местностью. Эти светлые отложения мелкого песка являются пылевыми наносами и указывают направление господствовавших во время бури ветров.

Процесс переноса и оседания пыли самым тесным образом связан с движением водяных паров и углекислого газа в атмосфере планеты. Пыль вместе с водой переносится в основном к северному полюсу. Когда она оседает, вокруг полярной шапки образуется слой замерзшей во льду пыли. В это же время из южной полярной шапки интенсивно испаряется углекислый газ, увлекая с собой легкие частицы пыли и не давая ей в большом количестве оседать на поверхность.

Вот так — от полюса к полюсу — работает на всей планете удивительный единый механизм метеорологических процессов.

У самых высоких гор

Когда в знаменательный «год Марса» первые его искусственные спутники начали съемку поверхности в декабре 1971 года, сплошной завесой пылевой бури были закрыты все марсианские ландшафты. Только четыре высочайшие вершины планеты возвышались над желто-оранжевой мглой. Это были гигантские вулканы, правда давно потухшие, но сохранившиеся в виде конусообразных гор с громадными кратерами — жерлами.

Самая крупная из них — Гора Олимп не имеет себе равных во всей Солнечной системе. Если представить себе подножья Горы Олимп на фоне, например, Кавказских гор, то этот марсианский гигант займет почти всю территорию между Каспийским и Черным морями. А по высоте от подножья до вершины Гора Олимп почти в три раза выше величайшей горной вершины Земли — Джомолунгмы. Над окружающей местностью Гора Олимп вознеслась почти на 25 километров. Если удалиться от нее на расстояние около 400 километров, то вершину все еще можно было бы видеть над горизонтом. А если бы подобный гигант возвышался на Земле, например в районе Москвы, то для жителя Ленинграда его вершина также еще была бы видна над горизонтом. Неправда ли, великолепный ориентир для будущих марсианских путешественников! Но следует оговориться, что названные расстояния видимости имеют скорее теоретическое значение. На практике в земных условиях, и тем более в марсианских, на таких больших расстояниях гору рассмотреть не удалось бы из-за низкой прозрачности атмосферы.

Гора Олимп и три ее собрата расположены в одной области марсианской поверхности сравнительно близко друг от друга. Высота этих трех вулканов над подножьем немного меньше, но зато они находятся на возвышенности, которая достигает 4-5 километров над средним уровнем Марса. Поэтому, как и Олимп, эти горы значительно выступали из облачного слоя во время пылевой бури.

Несмотря на гигантские размеры, Гора Олимп не различима с Земли даже в очень крупные телескопы. Но ее существование все же было обнаружено.

Довольно часто вершину горы окружают яркие белые облака, поперечник которых равен 1000 километров. Этот венчик при хорошей погоде можно было заметить с Земли. Наблюдатели дали ему название Никс Олимпик, то есть Снега Олимпа, подозревая, что видят высокие горы с возможным снежным покровом.

Как теперь нам известно, эти предположения частично были верны. Хотя на вершине Олимпа и нет снегов, но там располагается огромный затопленный лавой кратер — жерло потухшего вулкана. Диаметр его составляет около 70 километров.

Рассматривая глобус Марса, можно убедиться, что рельеф северного и южного полушарий планеты заметно отличается по характеру образований. Большую часть северного полушария занимают сравнительно гладкие равнины, среди которых возвышаются вулканические горы, в том числе Гора Олимп и ее соседи.

В южном полушарии равнин сравнительно мало, и они не столь обширны, как пустыни северного полушария.

Основную территорию южнее экватора занимают многочисленные кратеры, подобные лунным.

Равнины северного полушария лежат ниже среднего уровня. Эти впадины на марсианском шаре подобны океаническим впадинам на Земле.

Области южного полушария, обильно испещренные кратерами, расположены на возвышенностях и напоминают материки Земли или Луны.

Границей различающихся по рельефу областей является не экватор, а большая окружность, наклоненная к экватору примерно под углом 35 градусов. Эта граница выделяется перепадом высот и поясом хаотичного рельефа, в котором наблюдаются многочисленные разломы, борозды и долины. Наиболее примечательна среди них Долина Маринера. Ширина ее достигает от 100 до 200 километров, а глубина — 5 километров. Помещенная на земную поверхность, Долина Маринера простерлась бы от Москвы до Иркутска.

На разных участках гигантский разлом марсианской коры сопровождается разветвленной сетью «притоков», внешне весьма похожих на земные овраги, протяженностью иногда до 300 километров!

По своей природе Долина Маринера и вся система каньонов, ущелий, разломов, связанная с ней, по-видимому, родственна таким разломам земной коры, как Красное море — заполненное водой гигантское ущелье между двумя частями материков Африки и Азии. Но Красное море вдвое меньше и не имеет такой причудливой формы, как Долина Маринера.

На отдельных участках марсианского разлома глубина каньонов доходит до 10 километров, высота уступов на стенках этого провала составляет примерно 2 километра. Если смотреть снизу, из бездны, — это все равно как если бы мы погрузились в Марианскую впадину на дне Тихого океана и оттуда, задрав голову, смотрели бы вверх.

Сравнение земных и марсианских форм рельефа показывает, что на меньшей по размерам планете силы внутренней деятельности недр породили более грандиозные горы и долины.

Подобием марсианского Олимпа может служить вулкан Мауна Лоа на Гавайских островах. Если заглянуть в глубины океана, мы увидим, что эта гора также представляет собой конус значительных размеров. Поперечник основания Мауна Лоа на дне океана достигает примерно 200 километров. Над поверхностью воды возвышается лишь вершина горы. Высота вулкана от дна океана (от подножья) составляет 9 километров. Но все же, подсчитав объемы земной и марсианской горы-гиганта, убедимся, что «землянин» составляет всего десятую часть «марсианина».

Во время глобальной пылевой бури облака мелких песчинок поднимаются на высоту не более 15 километров. Вершина Горы Олимп возвышается над окружающей местностью на 25 километров. В период пылевых бурь, когда вся поверхность тонет в мутном мареве песчаных облаков, значительная часть Горы Олимп продолжает оставаться видимой для стороннего наблюдателя. Гора Олимп — самая крупная из всех гор на планетах и спутниках Солнечной системы. Вершины Мауна-Лоа и Джомолунгма на Земле, Горы Максвелла на Венере, считающиеся величайшими на своей планете, выглядят совсем небольшими по сравнению с Горой Олимп.

Снимок крупнейшей марсианской долины с большим количеством «притоков», внешне похожих на земные овраги. Размеры площади, отображенной на снимке, составляют 370 километров на 480 километров. Изображение было получено телевизионными камерами космического аппарата «Маринер-9» и передано на Землю в начале января 1972 года. Это было одно из первых изображений гигантской системы долин в южном полушарии Марса.

Вулканы и разломы возникают из-за внутренней активности планет. Но кроме деятельности недр, свое влияние на внешний вид планеты оказывают события, происходящие в окружающем космическом пространстве, а также процессы на поверхности и внутри планетной среды.

Атмосфера Марса очень разрежена, и она не может служить существенным препятствием для падающих на его поверхность метеоритов. Эти космические путешественники несутся в межпланетном пространстве с громадными скоростями — в среднем 15-20 километров в секунду. Подобные скорости трудно представить. Переместиться за одну только секунду с северной Окраины Москвы на южную мы можем, пожалуй, лишь мысленно. Но мчащееся к поверхности планеты такое тело, даже небольших размеров, обладает громадным запасом кинетической энергии. При ударе о твердое препятствие энергия движения превращается в тепловую энергию. Происходит взрыв, по силе примерно равный атомному или термоядерному взрыву.

Многочисленные следы таких встреч с метеоритами и более крупными телами остались на возвышенных участках материков южного полушария.

Что же здесь происходило? При ударе о поверхность падающее тело успевает углубиться на небольшую глубину, и уже через сотые или даже тысячные доли секунды происходит взрыв. Выделяемое количество тепла таково, что может мгновенно испарять камень и железо. Поэтому космический пришелец, а с ним и значительная часть горных пород местности, куда пришелся удар, превращается в пар. Ударная волна от центра взрыва , очень быстро распространяется в окружающих скальных породах, дробит и выбрасывает на большие расстояния крупные и мелкие осколки. Образуется большое количество и самых мелких осколков — песчинок, которые потом превращаются в пыль. На месте испарившихся и разбросанных пород возникает выемка — ударный кратер.

Другая область гигантской системы долин была снята телевизионными камерами космического аппарата «Викинг-1» в сентябре 1976 года. Многочисленные разломы и провалы создают впечатление огромного лабиринта. Происхождение этого ландшафта еще не разгадано до конца. Ученые полагают, что подобные образования могли возникнуть в результате процессов, связанных с замерзанием и таянием подповерхностного льда. В центре изображения привлекает внимание тонкое извилистое русло на дне долины, похожее на русло высохшей реки.

Чем больше падающая космическая «бомба», тем крупнее оставшийся после удара кратер, поскольку энергия движущегося тела зависит не только от его скорости, но и от его массы. Следовательно, при падении с одинаковыми скоростями более массивный метеорит вызовет взрыв большей разрушительной силы.

Марс гораздо ближе, чем Земля и Луна, расположен к поясу астероидов, который находится между орбитами Юпитера и Марса. Можно предположить, что подобная близость в древние времена истории нашей планетной системы неоднократно приводила к столкновению с Марсом крупных тел, типа астероидов, к образованию наиболее значительных впадин. Самые крупные из них — Эллада, Исида и Аргир достигают в поперечнике 2000, 1400 и 900 километров.

На Марсе кратеров размером менее нескольких десятков метров почти нет. А на Луне, например, есть впадины всех размеров: от величественных цирков в сотни километров поперечником до крошечных кратеров на отдельных частицах лунного грунта, которые можно разглядеть только в электронный микроскоп. Различия объясняются условиями на этих двух небесных телах.

У Луны совсем нет атмосферы, которая, как у Земли, могла бы служить защитой поверхности от падающих тел. Ведь к Земле пробиваются метеориты очень редко. Большинство их сгорает в атмосфере в результате трения о воздух при больших скоростях движения. Эти космические факелы мы наблюдаем в виде метеоров, или, как еще говорят, «падающих звезд». На Луну падают все метеоритные частицы, включая самые малые — с массой в миллионные доли грамма. Они-то и выбивают микроскопические кратеры на песчинках грунта.

Атмосфера Марса не столь плотная, как у Земли. Но все же она задерживает, частично затормаживает движение небольших метеоритов.

Внешне кратеры на Луне и Марсе похожи между собой. Небольшой приподнятый над окружающей местностью вал, углубленное сферическое или плоское дно и многочисленные следы разрушений внутри и вокруг круглой впадины — вот основные черты рельефа ударного происхождения, одинаковые для всех небесных тел, где они встречаются.

Глубина кратеров на Марсе меньше, чем на Луне. Вездесущая марсианская пыль, заполняя ударные воронки, делает их более плоскими, а ветры, разрушая гребни валов, покрывают первоначальные формы кратеров слоем раздробленного материала.

На снимках, сделанных космическими станциями непосредственно на поверхности Марса, удалось запечатлеть ландшафт планеты с большим количеством камней различных размеров и сыпучей пылью, заполняющей все промежутки и поры.

На равнинах и внутри крупных кратеров — песчаные барханы или дюны, как в зонах пустынь на Земле. Расстояние между марсианскими дюнами больших размеров достигает 1-2 километров.

В некоторых районах, где дуют постоянно ветры одного направления, за кратерами тянутся светлые шлейфы — это пылевые наносы, создаваемые господствующими ветрами и переносимой ими пылью. На темном фоне обнаженных пород видны светлые параллельные полосы. По фотографиям кратерных шлейфов можно составлять карты направлений сезонных ветров для разных местностей.

Необычной и во многом еще загадочной особенностью марсианского рельефа являются длинные ветвящиеся долины протяженностью в сотни километров, с многочисленными извилистыми «притоками», своим внешним видом очень напоминающие высохшие русла земных рек. Их несколько десятков тысяч. Как правило, более узкие истоки берут свое начало в возвышенной части местности и, спускаясь по склону, расширяются к «устью». Иногда извилистые русла соединяют собой отдельные впадины.

Невероятная схожесть этих долин и русел земных рек поневоле заставляет задуматься над существованием потоков воды, прорезавших в поверхности Марса свои извилистые пути.

Для современных условий на планете подобная возможность нереальна, и ее можно сразу же отвергнуть. При таком малом давлении атмосферы, которое существует сейчас на Марсе, вода закипает даже не нагреваясь, по нашим привычным понятиям. Например, в низинах Марса, где давление его атмосферы достигает максимальных значений, вода должна кипеть уже при температуре в несколько градусов выше нуля. При среднем значении давления для поверхности Марса лед переходит в пар, минуя жидкое состояние. В настоящее время реки на Марсе не могут течь, поскольку не может существовать жидкая вода.

Но не исключено, что в другие времена условия на Марсе были иными.