10.1: Sayari za Karibu - Maelezo ya jumla

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza kwa nini ni vigumu kujifunza kuhusu Venus kutoka kwa uchunguzi wa ardhi pekee
• Eleza historia ya maslahi yetu katika Mars kabla ya Umri Space
• Linganisha mali ya msingi ya kimwili ya Dunia, Mars, na Venus, ikiwa ni pamoja na njia zao

Kama unaweza kutarajia kutoka kwa majirani wa karibu, Mars na Venus ni miongoni mwa vitu vyema zaidi katika anga la usiku. Umbali wa wastani wa Mars kutoka Jua ni kilomita milioni 227 (1.52 AU), au karibu nusu tena mbali na Jua kama Dunia. Obiti ya Venus ni karibu sana mviringo, kwa umbali wa kilomita milioni 108 (0.72 AU) kutoka Jua. Kama Mercury, Venus wakati mwingine inaonekana kama “nyota ya jioni” na wakati mwingine kama “nyota ya asubuhi.” Venus inakaribia Dunia kwa karibu zaidi kuliko sayari nyingine yoyote: kwa karibu, ni kilomita milioni 40 tu kutoka kwetu. Mars iliyo karibu zaidi inayofikia Dunia ni takriban kilomita milioni 56.

Uonekano

Venus inaonekana angavu sana, na hata darubini ndogo inaonyesha kwamba inapitia awamu kama Mwezi. Galileo aligundua kwamba Venus anaonyesha awamu mbalimbali kamili, na alitumia hii kama hoja ya kuonyesha kwamba Venus lazima izungushe Jua na si Dunia. uso halisi ya sayari haionekani kwa sababu ni yamefunikwa na mawingu mnene kwamba kutafakari juu ya 70% ya jua kwamba iko juu yao, kuvunja moyo juhudi za kujifunza uso msingi, hata kwa kamera katika obiti kuzunguka dunia (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Venus kama Picha na Pioneer Venus Orbiter. Picha hii ya ultraviolet inaonyesha muundo wa wingu wa juu wa anga ambao hauonekani katika wavelengths inayoonekana. Kumbuka kwamba hakuna hata mtazamo wa uso wa sayari. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA)

Kwa upande mwingine, Mars ni tantalizing zaidi kama inavyoonekana kupitia darubini (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Sayari ni nyekundu kabisa, kutokana (kama tunavyojua sasa) kwa uwepo wa oksidi za chuma katika udongo wake. Rangi hii inaweza kuhesabu ushirikiano wake na vita (na damu) katika hadithi za tamaduni za mapema. Azimio bora linaloweza kupatikana kutoka kwenye darubini chini ni kilomita 100, au sawa na kile tunachoweza kuona kwenye Mwezi kwa jicho lisilosaidiwa. Katika azimio hili, hakuna ladha ya muundo wa topographic inaweza kuonekana: hakuna milima, hakuna mabonde, hata craters athari. Kwa upande mwingine, kofia za barafu za polar zinaweza kuonekana kwa urahisi, pamoja na alama za uso wa dusky ambazo wakati mwingine hubadilika kwa muhtasari na ukubwa kutoka msimu hadi msimu.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Mars kama Kuonekana kutoka Uso wa Dunia. Hizi ni miongoni mwa picha bora za Dunia za Mars, zilizochukuliwa mwaka 1988 wakati sayari ilikuwa karibu sana na Dunia. Vipu vya polar na alama za uso wa giza ni dhahiri, lakini sio vipengele vya kijiografia.

Kwa miongo michache karibu na karne ya ishirini, baadhi ya wataalamu wa astronomia waliamini kwamba waliona ushahidi wa ustaarabu wenye akili kwenye Mars. Utata ulianza mwaka 1877, wakati mwanaastronomia wa Italia Giovanni Schiaparelli (1835—1910) alitangaza kwamba angeweza kuona mistari mirefu, yenye kukata tamaa, sawa kwenye Mars aliyoiita canale, au njia. Katika nchi zinazozungumza Kiingereza, neno hilo lilitafsiriwa kwa makosa kama “mifereji,” ikimaanisha asili ya bandia.

Hata kabla ya uchunguzi wa Schiaparelli, wanaastronomia walikuwa wameangalia kofia za polar zenye mkali zinabadilisha ukubwa na msimu na waliona tofauti katika vipengele vya uso wa giza. Kwa mawazo kidogo, haikuwa vigumu kupiga picha za mifereji kama mashamba ya muda mrefu ya mazao yanayopakana na mifereji ya umwagiliaji ambayo ilileta maji kutoka kwenye barafu la polar lililoyeyuka kwenye jangwa la sayari nyekundu. (Walidhani kofia za polar zilijumuisha barafu la maji, ambalo si kweli kabisa, kama tutakavyoona hivi karibuni.)

Hadi ana kifo katika 1916, ufanisi zaidi mtetezi wa maisha ya akili juu ya Mars alikuwa Percival Lowell, binafsi alifanya American astronomer na mwanachama wa tajiri Lowell familia ya Boston (tazama sanduku kipengele juu ya Percival Lowell: Dreaming ya Mars Inhabited). Mwandishi mwenye ujuzi na msemaji, Lowell alifanya kile kilichoonekana kwa umma kuwa kesi ya kushawishi kwa Martians wenye akili, ambao walikuwa wamejenga mifereji kubwa ya kuhifadhi ustaarabu wao katika uso wa hali ya hewa ya kuzorota (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) Lowell ya Mars Globe. Moja ya dunia ya ajabu ya Mars iliyoandaliwa na Percival Lowell, kuonyesha mtandao wa kadhaa ya mifereji, oases, na mabwawa ya maji ya pembe tatu ambayo alidai yalionekana kwenye sayari nyekundu.

Hoja ya mbio ya Martians wenye akili, hata hivyo, ilizingatia ukweli wa mifereji, jambo ambalo lilibakia katika mgogoro mkubwa kati ya wanaastronomia. Alama za mfereji zilikuwa vigumu kujifunza, zimeonekana mara kwa mara tu kwa sababu hali ya anga ilisababisha picha ndogo ya Mars kuangaza katika darubini. Lowell aliona mifereji kila mahali (hata wachache kwenye Venus), lakini waangalizi wengine wengi hawakuweza kuwaona kabisa na walibaki hawakuamini kuwepo kwao. Wakati darubini kubwa kuliko za Lowell zilishindwa kuthibitisha kuwepo kwa mifereji, wenye wasiwasi walihisi kuthibitishwa. Sasa inakubaliwa kwa ujumla kuwa mistari ya moja kwa moja ilikuwa udanganyifu wa macho, matokeo ya tabia ya akili ya mwanadamu kuona utaratibu katika vipengele vya random ambazo zimefunikwa dimly kwenye mipaka ya azimio la jicho. Tunapoona dots ndogo, ndogo za alama za uso, akili zetu huwa na kuunganisha dots hizo kwenye mistari ya moja kwa moja.

PERCIVAL LOWELL: INAELEKEA YA MARS ILIYOKALIWA

Percival Lowell alizaliwa katika familia ya Massachusetts vizuri-kwa-nini ambaye John Bossidy alifanya mkate maarufu:

Na hii ni nzuri ya zamani Boston,

Nyumba ya maharagwe na cod, Ambapo Lowells kuzungumza na Cabots na Cabots kuzungumza tu na Mungu.

Kaka wa Percival Lawrence akawa rais wa Chuo Kikuu cha Harvard, na dada yake, Amy, akawa mshairi maarufu. Percival alikuwa tayari nia ya astronomy kama mvulana: alifanya uchunguzi wa Mars akiwa na umri wa miaka 13. Thesis yake ya shahada ya kwanza huko Harvard ilishughulikia asili ya mfumo wa jua, lakini hakujiingiza maslahi haya mara moja. Badala yake, aliingia biashara ya familia na alisafiri sana huko Asia. Mwaka 1892, hata hivyo, aliamua kujitolea kwa kufanya kazi ya Schiaparelli na kutatua siri za mifereji ya martian.

Mwaka 1894, kwa msaada wa wanaastronomia huko Harvard lakini akitumia fedha zake mwenyewe, Lowell alijenga uchunguzi juu ya plateau ya juu huko Flagstaff, Arizona, ambapo alitumaini kuona itakuwa wazi kutosha kumwonyesha Mars kwa undani isiyokuwa ya kawaida. Yeye na wasaidizi wake haraka walikusanya idadi kubwa ya michoro na ramani, wakisema kuonyesha mtandao mkubwa wa mifereji ya martian (angalia Mchoro\(\PageIndex{3}\)). Alifafanua mawazo yake kuhusu wenyeji wa sayari nyekundu katika vitabu kadhaa, ikiwa ni pamoja na Mars (1895) na Mars na Mifereji yake (1906), na katika mamia ya makala na hotuba.

Kama Lowell alivyoiweka,

Nia ya utaratibu usio na maana inaonekana kuwa imeongoza juu ya mfumo tunaoona - kwa hakika akili ya ufahamu mkubwa zaidi kuliko ile inayoongoza idara mbalimbali za kazi zetu za umma. Siasa za chama, katika matukio yote, hazikuwa na sehemu ndani yao; kwa maana mfumo ni sayari nzima. Hakika kile tunachokiona vidokezo juu ya kuwepo kwa viumbe ambao ni mapema, si nyuma yetu, katika safari ya maisha.

Maoni ya Lowell yalichukua mawazo ya umma na kuongoza riwaya na hadithi nyingi, ambazo maarufu zaidi zilikuwa H.G. Wells' War of the Worlds (1897). Katika riwaya hii maarufu ya “uvamizi”, wenyeji wenye kiu wa sayari inayokufa Mars (kulingana kabisa na mawazo ya Lowell) wanakuja kushinda Dunia na teknolojia ya juu.

Ingawa Observatory ya Lowell ilianza kuwa maarufu kwa kazi yake juu ya mifereji ya martian, wote Lowell na uchunguzi hatimaye waligeuka miradi mingine pia. Alikuwa na hamu ya kutafuta sayari ya tisa (halafu isiyojulikana) katika mfumo wa jua. Mwaka wa 1930, Pluto ilipatikana kwenye Observatory ya Lowell, na sio bahati mbaya kwamba jina lililochaguliwa kwa sayari mpya linaanza na herufi za Lowell. Ilikuwa pia katika Observatory ya Lowell kwamba vipimo vya kwanza vilifanywa kwa kasi kubwa ambayo galaxi zinaondoka kwetu, uchunguzi ambao hatimaye utasababisha mtazamo wetu wa kisasa wa ulimwengu unaoenea.

Lowell (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)) aliendelea kuishi katika uchunguzi wake, akioa akiwa na umri wa miaka 53 na kuchapisha sana. Alifurahia mjadala huo madai yake kuhusu Mars yalisababisha zaidi kuliko wanaastronomia upande mwingine, ambao mara nyingi walilalamika kuwa kazi ya Lowell ilikuwa ikifanya astronomia ya sayari kuwa shamba lenye heshima kidogo. Wakati huo huo, fascination ya umma na sayari inayotokana na kazi ya Lowell (na wakalimani wake) inaweza, vizazi kadhaa baadaye, imesaidia msaada wa shabiki kwa programu ya nafasi na misioni nyingi ambazo matokeo yake yanapendeza kurasa za maandishi yetu.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\) Percival Lowell (1855—1916). Picha hii ya 1914 inaonyesha Percival Lowell akiangalia Venus akiwa na darubini yake ya inchi 24 huko Flagstaff, Arizona.

Mnamo Oktoba 1938, Theatre ya Mercury of the Air kwenye redio iliigiza The War of the Worlds kama mfululizo wa ripoti za habari za redio. Matangazo haya yaliwaogopa watu wengi kufikiri kwamba Martians wa Lowell walikuwa kweli kuvamia New Jersey, na kusababisha kitu cha hofu. Unaweza kusikiliza matangazo ya redio ya awali ikiwa unatembea chini hadi “Vita vya Walimwengu wote.”

Mzunguko wa Sayari

Wanaastronomia wameamua kipindi cha mzunguko wa Mars kwa usahihi mkubwa kwa kuangalia mwendo wa alama za kudumu za uso; siku yake ya sidereal ni masaa 24 dakika 37 sekunde 23, muda mrefu kidogo kuliko kipindi cha mzunguko wa Dunia. Usahihi huu wa juu haupatikani kwa kuangalia Mars kwa mzunguko mmoja, lakini kwa kutambua ngapi zamu hufanya kwa muda mrefu. Uchunguzi mzuri wa Mars umeanza zaidi ya miaka 200, kipindi ambacho makumi ya maelfu ya siku za martian yamepita. Matokeo yake, kipindi cha mzunguko kinaweza kuhesabiwa ndani ya mia chache ya pili.

Mhimili wa mzunguko wa Mars una tilt ya takriban 25°, sawa na tilt ya mhimili wa Dunia. Hivyo, Mars hupata misimu sana kama yale duniani. Kwa sababu ya mwaka mrefu wa martian (karibu miaka miwili ya Dunia), hata hivyo, kila msimu huchukua muda wa miezi sita.

Hali na Venus ni tofauti. Kwa kuwa hakuna maelezo ya uso yanaweza kuonekana kupitia mawingu ya Venus, kipindi chake cha mzunguko kinaweza kupatikana tu kwa kupiga ishara za rada mbali na sayari (kama ilivyoelezwa kwa Mercury katika sura ya Ulimwengu wa Cratered). Uchunguzi wa kwanza wa rada wa mzunguko wa Venus ulifanywa mwanzoni mwa miaka ya 1960. Baadaye, vipengele vya uso vya kijiografia vilibainishwa kwenye sayari iliyojitokeza kwenye ishara za rada zilizojitokeza. Kipindi cha mzunguko wa Venus, kilichowekwa kwa usahihi kutoka kwa mwendo wa “vipengele vya rada” vile kwenye diski yake, ni siku 243. Hata zaidi ya kushangaza kuliko muda gani Venus inachukua kuzunguka ni ukweli kwamba huzunguka katika mwelekeo wa nyuma au wa retrograde (mashariki hadi magharibi).

Acha kwa muda na fikiria jinsi isiyo ya kawaida mzunguko huu wa polepole hufanya kalenda kwenye Venus. Sayari inachukua siku 225 za Dunia kuizunguka Jua na siku 243 za Dunia kuzunguka kwenye mhimili wake. Hivyo siku ya Venus (kama inavyoelezwa na kuzunguka kwake mara moja) ni ndefu kuliko mwaka! Matokeo yake, wakati wa Jua linalopata kurudi mahali pale kwenye anga la Venusu—njia nyingine tunaweza kufafanua maana ya siku—inageuka kuwa siku 117 za Dunia. (Ikiwa unasema “Angalia kesho” kwenye Venus, utakuwa na muda mrefu kusubiri.) Ingawa hatujui sababu ya mzunguko wa nyuma wa Venus, tunaweza kudhani kuwa inaweza kuwa imeteseka migongano moja au zaidi yenye nguvu sana wakati wa mchakato wa malezi ya mfumo wa jua.

Mali ya Msingi ya Venus na Mars

Kabla ya kujadili kila sayari moja kwa moja, hebu tulinganishe baadhi ya mali zao za msingi na kila mmoja na kwa Dunia (Jedwali\(\PageIndex{1}\)). Venus ni kwa njia nyingi pacha ya Dunia, na molekuli mara 0.82 masi ya Dunia na wiani karibu sawa. Kiasi cha wastani cha shughuli za kijiolojia kimekuwa pia cha juu kiasi, karibu kama juu kama duniani. Kwa upande mwingine, kwa shinikizo la uso karibu mara 100 kubwa kuliko yetu, anga ya Venus si sawa na ile ya Dunia. Upeo wa Venus pia ni moto mkali, na joto la 730 K (zaidi ya 850 °F), moto zaidi kuliko mzunguko wa kusafisha wa tanuri yako. Moja ya changamoto kubwa iliyotolewa na Venus ni kuelewa kwa nini anga na mazingira ya uso wa pacha hii yamepungua kwa kasi kutoka kwa yale ya sayari yetu wenyewe.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Mali ya Dunia, Venus, na Mars

Mali	Dunia	zuhura	Mirihi
Semimajor mhimili (AU)	1.00	0.72	1.52
Kipindi (mwaka)	1.00	0.61	1.88
Misa (Dunia = 1)	1.00	0.82	0.11
Kipenyo (km)	12,756	12,102	6,790
Uzito wiani (g/cm3)	5.5	5.3	3.9
Mvuto wa uso (Dunia = 1)	1.00	0.91	0.38
Kutoroka kasi (km/s)	11.2	10.4	5.0
Kipindi cha mzunguko (masaa au siku)	23.9 h	243 d	24.6 h
Eneo la uso (Dunia = 1)	1.00	0.90	0.28
Shinikizo la anga (bar)	1.00	90	0.007

Mars, kwa kulinganisha, ni ndogo sana, na wingi mara 0.11 tu wingi wa Dunia. Ni kubwa kuliko Mwezi au Mercury, hata hivyo, na, tofauti nao, inabakia hali nyembamba. Mars pia ni kubwa ya kutosha kuunga mkono shughuli kubwa za kijiolojia katika siku za nyuma. Lakini jambo la kushangaza zaidi kuhusu Mars ni kwamba muda mrefu uliopita pengine lilikuwa na hali nene na bahari ya maji kioevu-hali tunayoshirikisha na maendeleo ya maisha. Kuna hata nafasi ya kuwa aina fulani ya maisha inaendelea leo katika mazingira ya ulinzi chini ya uso wa martian.

Dhana muhimu na Muhtasari

Venus, sayari ya karibu, ni tamaa kubwa kupitia darubini kwa sababu ya kifuniko chake cha wingu kisichoweza kuingizwa. Mars ni tantalizing zaidi, na alama za giza na kofia za polar. Mapema karne ya ishirini, iliaminika sana kwamba “mifereji” ya Mars ilionyesha maisha ya akili huko. Mars ina asilimia 11 tu ya wingi wa Dunia, lakini Venus ni karibu pacha yetu kwa ukubwa na wingi. Mars inazunguka katika masaa 24 na ina misimu kama Dunia; Venus ina kipindi cha mzunguko wa retrograde cha siku 243. Sayari zote mbili zimechunguzwa sana na spacecraft.