РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПЛАНЕТАМИ Каждая последующая планета отстоит от Солнца в 1,4-2,0 раза дальше предыдущей (в среднем в 1,7 раза). Эта закономерность известна в качестве правила Боде, популяризовавшего идею Тициуса. Соотношение нарушается только для Юпитера, что послужило поводом для поиска планеты, вместо которой был открыт пояс астероидов. В это соотношение также не совсем укладывается Плутон, но по совокупности признаков он не является "полноценной" большой планетой. Правило Боде в какой-то степени применимо и к спутниковым систе- мам планет. Правило Боде вполне объяснимо, если учесть, что планеты образовались из единого газово-пылевого облака путём гравитационного слипания частиц. Для того, чтобы частицы "слиплись" они должны обладать небольшими относительными скоростями, то есть принадлежать определённой полосе, края которой не сильно отличаются по орбитальной скорости частиц. Чем дальше от Солнца, тем такая полоса шире. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАССА ПЛАНЕТ Масса образующейся планеты зависит от следующих показателей: 1) плотность газово-пылевого облака на данном расстоянии от Солнца (она зависит от изначальной плотности облака и от расстояния до Солнца: из ближайших окрестностей Солнца свет и солнечный ветер выдувают водород и гелий - основные компоненты первичного облака); 2) ширина полосы, в которой идёт объединение частиц с близкими скоростями, то есть от удалённости от Солнца (чем дальше, тем полоса шире); 3) наличие или отсутствие по соседству особенно массивной планеты (Юпитера), которая разрушает "зародыш" планеты резонансными явлениями и оттягивает на себя часть вещества. В непосредственной близости от Солнца газово-пылевое облако было изначально густым, но водород и гелий были выдавлены отсюда светом и солнечным ветром, полоса близких скоростей была самой узкой, большой планеты не было, но могло быть торможение вещества от трения о солнечную атмосферу и выпадение его на Солнце; поэтому здесь возникла "полноценная" планета, но самая маленькая из них - Меркурий. Следующая полоса отличается только большей шириной и меньшим тормозящим влиянием солнечной атмосферы. Здесь возникла значительно более массивная Венера. Следующая полоса отличается от предыдущей, в основном, тоже только шириной, и здесь должна была бы возникнуть планета раза в полтора-два массивнее Венеры, но стабильность этого участка Солнечной системы уже в какой-то степени нарушалась близостью Юпитера. Поэтому Земля оказалась лишь чуть-чуть массивней Венеры. Кроме того, она столкнулась с каким-то достаточно массивным телом (вроде Марса), и на околоземную орбиту было выброшено вещество (земная мантия), из которого возникла Луна. Удалённость от Юпитера и Солнца позволила удержать Луну. Есть предположение, что Земля возникла в восстановительной среде; силикаты были здесь безводными, а железо и никель не окислены; но Юпитер "отшвырнул" сюда часть ледяных планетезималей из своих окрестностей, и Земля оказалась богата водой, имея два химических начала. Следующая полоса была ещё шире, но в её пределах слишком сильно сказывалась дестабилизирующая близость Юпитера. Некоторые из планетных "зародышей" сбились с круговой орбиты и были выброшены из этой полосы (либо поглотились Юпитером, либо столкнулись с Землёй). Поэтому здесь возникла сравнительно маленькая планета - Марс. Спутники Марса появились очень поздно. Это маленькие захваченные астероиды. В этом проявилась близость к поясу астероидов. В следующей полосе из-за близости к Юпитеру большая планета так и не возникла. Планетные "зародыши", в основном, поглотились Юпитером, стали его спутниками или были отброшены в другие части планетной системы. Из остальных образовались астероиды, суммарная масса которых очень мала по сравнению с планетами. Предположительно в поясе астероидов преобладали гидросиликаты. Следующая полоса была ещё шире, но, главное, что на этом расстоянии от Солнца протопланетное облако долгое время было непрозрачным для света и солнечного ветра; сюда сдувались водород и гелий из окрестностей Солнца. Поэтому здесь возник самый массивный планетный "зародыш", который поглотил также часть вещества, "предназначавшегося" для астероидов, Марса и даже Земли. Так возник Юпитер - самая массивная планета и обладающая самой массивной и самой большой по диаметру спутниковой системой. Ни один "сосед" не мог оторвать его спутники (Марс и астероиды малы, а Сатурн далёк). В полосе Юпитера преобладали льды в широком смысле (вода, метан, аммиак). Следующая полоса была шире предыдущей, но изначальное облако здесь было уже не столь густое, в результате чего возник Сатурн - вторая по величине планета и обладающая тоже большой спутниковой системой. Для каждой последующей планеты (Уран, Нептун) полоса ещё шире, но резко уменьшается изначальная густота облака. Возникают две примерно одинаковые гигантские планеты, но значительно уступающие по размерам Юпитеру и Сатурну. На ещё большем расстоянии от Солнца облако ещё более разреженное, и частицы не смогли собраться в единую планету. Возник второй пояс астероидов или же пояс, в котором планетообразование ещё не завершилось. СПУТНИКИ ПЛАНЕТ Самый далёкий из известных планетных спутников удалён от планеты на 23,7 млн. км (Синопе в системе Юпитера). Плутон же удалён от Солнца на 5913,5 млн. км, то есть планетная система примерно в 250 раз больше самой большой спутниковой. Если же учитывать облако Оорта, то Солнечная система по диаметру в 750 000 раз больше системы Юпитера. Но и система Юпитера не мала - лишь в два-три раза меньше расстояния от Солнца до Меркурия и в 61 раз больше системы Земля-Луна. Для самых близких к Солнцу планет спутники не характерны. Либо их нет вообще (Меркурий, Венера), либо их слишком мало для каких-либо обобщений (Земля, Марс), причём спутники эти очень разные по размеру и расстоянию от планеты. Дальше всего находится от Земли Луна - в среднем на 384 395 км, или на 30 земных и 110 лунных диаметров. Это самый большой по диаметру спутник планеты земной группы - 3476 км, или 0,27 диаметра планеты. Самыми маленькими и близкими спутниками обладает Марс: до Фобоса 9500 км (чуть больше диаметра планеты), до Деймоса - 23 500 км, если диаметр Фобоса 30 км, то Деймос в 2-3 раза меньше. Харон наиболее близок по размеру к "своей" планете: 0,5 диаметра Плутона (1190 км). От него до Плутона 8,5 диаметров этой планеты (19640 км). Спутниковые системы открыты также у четырёх астероидов, причём они предельно малы по общему размеру и по размеру составляющих тел. Километровый Дактиль кружится в 100 км от 56-километровой Иды, относительно Диониса столь подробных сведений нет, а другие двойные астероиды, возможно, являются и вообще контактными. Спутниковые системы планет-гигантов аналогичны Солнечной системе, если не считать того, что в их составе имеются тела, захваченные уже сформировавшимися. Однако, и в Солнечной системе на её периферии (во внешнем облаке Оорта) могут быть объекты, "отнятые" у других звёзд или самостоятельно вращавшиеся вокруг центра Нашей Галактики. Исконные спутники планет движутся против часовой стрелки (при взгляде с северного полюса Земли), а захваченные - по-разному; они маленькие и чёрные [Хартман, 1990]. В Солнечной системе кометные ядра внешнего облака Оорта тоже движутся в самых разных направлениях, что заметно при появлении комет из этой периферийной части Солнечной системы. Выделяется несколько групп спутников: 1) ближайшая к планетам; для неё характерны маленький и реже средний размер тел, "кучность", соотношения Боде обычно не соблюдаются, но могут и соблюдаться (особенно в периферийной части этого пояса); некоторые тела этой группы кружатся внутри колец или являются "пастухами" колец, а некоторые - близки к пределу Роша, где крупный спутник должен быть разорван приливными силами планеты; возможно, некоторые из этих спутников защищены от разрыва своими малыми размерами или уже представляют собой обломки разорвавшихся небесных тел (особенно, когда на одной орбите несколько подобных тел); эти тела аналогичны планетам земной группы; возможно, эту группу нужно разделить на две: а) внутренняя часть - нестабильные спутники в кольцах или вблизи них, обломки на одной и той же орбите и т.п. (Адрастея и Метида у Юпитера; Новая луна, Атлас, Пандора, Прометей, Янус и Эпиметей у Сатурна; 7-8 ближайших у Урана; Наяда, Таласса, Деспойна и Галатея у Нептуна); б) наружная часть - истинные аналоги планет земной группы, которые удалены от колец и подчиняются правилу Боде (Амальтея и Феба у Юпитера; Мимас, Энцелад и некоторые другие у Сатурна; Пук у Урана; Ларисса и Протей у Нептуна); 2) вторая по удалённости группа; обычно это крупные или средние по относительному размеру тела, для которых довольно чётко соблюдается правило Боде; аналогична планетам-гигантам; 3) третья по удалённости группа; имеется или открыта не у всех планет-гигантов; маленькие по размеру тела, которые вращаются в стандартном направлении и иногда "кучно" (соотношение Боде не соблюдается); аналогична малым планетам второго пояса или кометным телам внутренней части облака Оорта; 4) группа самых далёких спутников; маленькие по размеру тела, которые могут вращаться противоположно вращению планеты, иногда орбиты бывают сближенными (у Юпитера); орбиты бывают вытянутыми; плоскость орбиты тяготеет не к экватору планеты, а к плоскости орбиты планеты; группа аналогична телам внешней части облака Оорта; впрочем, истинной аналогии с облаком Оорта может и не быть из-за относительной близости других больших планет, которые дестабилизируют внешние части спутниковых систем (звезда от звезды отстоит относительно дальше). Эту группу обычно рассматривают вместе с предыдущей. ПЕРИОДЫ ОБРАЩЕНИЯ ПЛАНЕТ ВОКРУГ СВОЕЙ ОСИ Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера), по-видимому, сильно приторможены приливными силами Солнца и совершают оборот вокруг оси за десятки или сотни земных суток. Значительно быстрее вращаются Земля и Марс (24 и 24,5 часа). Земля в протерозое вращалась ещё быстрее (18 часов), но на 6 часов приторможена Луной. Планеты-гиганты характеризуются особенно короткими сутками - от 10 до 16 часов, причём быстрее всего вращаются самые массивные из них. Плутон делает оборот за 6 суток. Это соответствует времени обращения вокруг него Харона. Плутон всегда повёрнут к Харону одной стороной, так как остановлен его приливными силами (это самая двойная планета Солнечной системы). Значит, имеются одновременно несколько тенденций: 1) чем дальше от Солнца планета, тем она быстрее вращается вокруг своей оси; 2) чем массивнее планета, тем она быстрее вращается (спутникам труднее её приостановить своими приливными силами?); 3) чем ближе и массивнее спутники планеты, тем она медленнее вращается. ХИМИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ В СОСТАВЕ ПЛАНЕТ, МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТ Различия между планетами земной группы и планетами-гигантами возникли уже в самом начале развития планетной системы, когда в результате сгущения газово-пылевого облака заканчивался процесс образования Солнца [Садил, Пешек, 1967]. Температура Солнца в это время повысилась до миллиона градусов (сейчас - 14 млн.), и в его ядре пошли термоядерные реакции. Помимо инфракрасных лучей, Солнце стало излучать видимый свет, под действием которого в пока ещё едином протопланетном облаке произошли огромные изменения. Это протопланетное облако на всём протяжении, кроме мелких пылевидных частиц, содержало также свободные атомы и молекулы. Особенно много было водорода, значительно меньше гелия, а тяжёлые элементы присутствовали в ничтожных количествах. Давление солнечных лучей вытеснило водород и гелий из ближайших окрестностей Солнца, как это сейчас происходит с частицами кометных хвостов. В результате этого протопланетное облако вблизи Солнца потеряло основную массу и в процентном отношении обогатилось более тяжёлыми элементами (Fe, Si, O и другие). Здесь возникли планеты земной группы - не очень массивные, зато плотные [Садил, Пешек, 1967]. Вдали от Солнца солнечные лучи поглощались первичной туманностью и не влияли на атомы и молекулы лёгких элементов. Поэтому планеты-гиганты оказались такими массивными и содержащими преимущественно водород и гелий [Садил, Пешек, 1967]. Кроме того, эти массивные планеты смогли удержать водород и гелий в условиях относительно низких температур. Если к Земле, например, добавить эти элементы до уравнения их концентрации с солнечной, то Земля окажется массой с Юпитер [Блэк, 1991]. На ещё больших расстояниях от Солнца в результате гравитационного "слипания" мелких частиц возникло кометное облако. В условиях крайне низких температур здесь могли существовать свободные радикалы вроде CH, CN, CO, OH и т.п. В кометных ядрах мелкие твёрдые пылинки соединены в одно целое замёрзшими газами, которые начинают испаряться, если комета приближается к Солнцу. В планетах земной группы вскоре после их образования началось нагревание за счёт радиоактивного распада некоторых тяжёлых элементов (в основном, урана, тория и радиоактивного калия) и за счёт тепла, выделяющегося при соединении свободных радикалов. Недра планет расплавились, и тяжёлые элементы (прежде всего - железо) опускались вглубь, формируя железные ядра, а оксиды кремния и другие относительно лёгкие вещества всплывали на поверхность, формируя мантию, верхний переостывший слой которой образовал тонкую кору. Аналогичные процессы шли и в недрах планет-гигантов, но их изначальный состав был другим. Особенно плотным (для сравнительно малой массы) оказался Меркурий. У него самый большой относительный размер железного ядра и за счёт этого имеется слабое магнитное поле, хотя планета вращается медленно. У Венеры и Земли относительные размеры железных ядер меньше, ещё меньше - у Марса, причём, если у Земли и Венеры имеется слой жидкого железа на поверхности ядра, то у Марса такого жидкого слоя нет. Поэтому у Земли есть магнитное поле, а у Марса - нет. У Венеры тоже нет магнитного поля, но по другой причине - она уж очень медленно вращается вокруг оси. Особенно малы относительные размеры ядер у планет-гигантов, причём это, вероятнее всего, не железные, а каменистые ядра. У Юпитера и Сатурна эти ядра окружены слоем металлического водорода (за счёт чего в сочетании с быстрым вращением имеются мощные магнитные поля). Уран и Нептун несколько менее массивны, и такого слоя у них нет. Магнитное поле Урана имеет иную природу: связано с раствором аммиака в воде (есть носители заряда - ионы аммония и гидроксила). ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ 1. Солнце - основной источник энергии на поверхности тел Солнечной системы. 2. Энергия планетных недр - для температурного баланса на поверхности тел имеет весьма ограниченное и, как правило, локальное значение (вблизи вулканов в моменты извержений), но приводит в движение механизм тектоники плит и потому преобразует облик Земли; имеет также значение для Юпитера, Сатурна, Нептуна, Венеры и, возможно, для некоторых других крупных небесных тел. 3. Энергия вращения планет в сочетании с солнечной энергией приводит в движение атмосферу, создаёт магнитное поле и, возможно, корректирует тектонику плит; особенно большое значение имеет для планет-гигантов. 4. Энергия приливов - имеет существенное значение для крупных и близких спутников Юпитера, вызывая вулканизм (Ио) или менее значительный разогрев недр (Европа). Энергия приливов обусловлена вращением небесных тел или их орбитальным движением, а потому не самостоятельна. 5. Энергия столкновений небесных тел (энергия их орбитального движения) - основная энергия, меняющая облик поверхности большинства мелких и среднеразмерных тел Солнечной системы (Меркурий, Марс, Плутон, Луна и многие другие спутники планет, а также астероиды и кометные ядра). ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ Не только расстояние от планеты до Солнца, но и особенности обмена углекислым газом между атмосферой и сушей объясняют, почему Венера лишилась воды и раскалилась, Марс замёрз, а Земля осталась пригодной для жизни [Кастинг и др., 1988]. Для земной атмосферы характерен буферный эффект, регулирующий её температуру. Обратная связь обеспечивается карбонатно-силикатным геохимическим циклом (см. главу о Земле), отвечающим за 80% обмена углекислым газом. 20% обмена обеспечены растениями (фотосинтез забирает углекислый газ, а при дыхании и гниении он выделяется). Если бы не живые организмы, усваивающие известь в океане, известь бы осаждалась на дне сама, но при чуть большей концентрации углекислого газа в атмосфере и извести в океане. Температура атмосферы была бы на 10% выше, но катастрофы бы не было. Итак, не жизнь главное, а силикатно-карбонатный цикл! На Марсе круговорот углекислоты был нарушен, и вся известь оказалась в горных породах. Марс замёрз в первую очередь не из-за удалённости от Солнца, а из-за своего маленького размера. Именно из-за этого не было тектоники плит, и углекислый газ не выделялся в атмосферу. Значит, не было и парникового эффекта. Марс теоретически может оживать лишь на какое-то время после ударов гигантских метеоритов или извержений вулканов (когда в атмосферу поступает сразу много углекислого газа). Если бы Марс был массивней, то был бы обитаем. На Венере из-за близости к Солнцу (из-за фотодиссоциации воды) улетучился водород, не стало воды, углекислый газ перестал с дождями вымываться и весь скопился в атмосфере. Без углекислого газа Венера была бы холоднее Земли. Не исключено, что на ранних этапах своего развития (до полной фотодиссоциации воды) Венера была пригодной для жизни. Непрерывно обитаемая зона в Солнечной системе расположена от 0,95 до 1,5 а.е.; в ней - Земля и Марс [Кастинг и др., 1988]. Обитаемы могут оказаться и некоторые спутники планет (например, Европа, где под слоем льда в океане могут обитать хемосинтетики) - за счёт разогрева недр приливными силами. Светимость Солнца возрастает на 1% каждые 100 миллионов лет, и через 1 миллиард лет с Земли начнёт исчезать вода. Разогрев планеты будет отсрочен карбонатно-силикатным циклом, но лишь на какое-то время. Как уже говорилось, недавно делались заявления об "открытии" следов живых организмов в метеоритах и широком распространении жизни на планетах Солнечной системы в прошлом (Жмур и др., 1997). Таким образом, существуют две принципиально различные крайние точки зрения на жизнь во Вселенной. Во-первых, иногда считается, что жизнь - очень редкое явление, для её возникновения и поддержания требуется уникальная комбинация условий: жидкая вода, изначальный концентрированный раствор органических веществ абиогенного происхождения, умеренный приток солнечной и т.п. энергии, атмосфера с озоном, умеренным количеством углекислого газа и т.п., тектоника плит, силикатно-карбонатный цикл, длительное существование стабильных условий и т.п. Согласно этой точки зрения, жизнь не может переноситься с планеты на планету (иначе как на космических кораблях, то есть при наличии разума). Земля - это уникальная планета и в Солнечной системе, и в ближайшем звёздном окружении Солнца, и, возможно, в Нашей Галактике, а то и во Вселенной... Сторонники противоположной точки зрения готовы видеть жизнь везде: на Венере в прошлом, на Марсе (на поверхности в полосе таяния полярных шапок, в глубине грунта в других местах, а также везде на поверхности в прошлом), подо льдом на Европе - спутнике Юпитера. Есть представления, что воду при низких температурах может заменить другой растворитель (жидкий аммиак, сера и т.п.), а вместо углеродных цепочек могут быть кремниевые или какого-то иного состава химические цепи. Жизнь на иной химической базе может развиваться и в концентрированных газах. Тогда населены могут быть атмосферы планет-гигантов и некоторые их спутники, а также исходное газово-пылевое облако вокруг Солнца... Споры, семена и т.п. образования могут якобы переноситься с планеты на планету и в результате давления света, и в метеоритах, вышибленных с планет во время столкновений со значительными небесными телами. Пока полёты автоматических аппаратов на Венеру и Марс не порадовали сторонников второй точки зрения. Марс, однако, в этом отношении не исчерпан, и большие надежды возлагаются на полёт человека в первом-втором десятилетии XXI века. Важен также сам факт существования в течение нескольких дней разумной жизни на Луне. Значит, благодаря разуму, жизнь может переноситься с одного небесного тела на другое. Кстати, американские космонавты, осматривая обшивку ранее запущенного на Луну автомата, обнаружили занесённую с земли колонию бактерий. Бактерии питались этой обшивкой и уцелели под жёсткими космическими лучами солнечного и галактического происхождения.
Солнце Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собою горячий газовый шар. Оно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела Солнечной системы вместе взятые. Именно поэтому всё в Солнечной системе можно приближенно считать вращающимся вокруг Солнца. Землю Солнце "перевешивает" в 330 тысч раз. На солнечном диаметре можно было бы разместить цепочку из 109 таких планет, как наша. Солнце - ближайшая к Земле звезда, оно - единственная из звёзд, чей видимый диск различим невооруженным глазом. Все остальные звёзды, удалённые от нас на световые года, даже при рассмотрении в самые мощные телескопы, не открывают никаких подробностей своих поверхностей. Свет от Солнца до нас доходит за восемь с третью минут. По одной из гипотез, именно вместе с Солнцем образовалась наша планетная система, Земля, а затем и жизнь на ней. Солнце несётся в направлении созвездия Геркулеса по орбите вокруг центра нашей Галактики, преодолевая ежесекундно больше 200 км. Солнце и центр Галактики разделяет бездна в 25 000 световых лет. Подобная же пропасть лежит между Солнцем и окраиной Галактики. Наша звезда расположилась вблизи галактической плоскости, недалеко от границы одного из спиральных рукавов. Поэтому, прогуливаясь в парке и неторопливо покрывая путь в 3 км за час, мы вертимся вместе с поверхностью нашей планеты вокруг земной оси со скоростью 23 км в минуту на широте Москвы, вертимся с Землей вокруг Солнца, ежесекундно оставляя позади 30 км, и, наконец, со скоростью 230 км в секунду бороздим просторы нашей Галактики и т.д. Судьба Солнца Как и все звёзды, Солнце родилось в сжавшейся газопылевой туманности. Когда столь грандиозная масса сжималась, она сама себя сильно разогрела внутренним давлением до температур, при которых в её центре смогли начаться термоядерные реакции. В центральной части температура на Солнце равна 15.000.000 К, а давление достигает сотни миллиардов атмосфер. Так зажглась новорожденная звезда (не путайте с новыми звёздами). В основном, на три четверти, Солнце в начале своей жизни состояло из водорода. Именно водород в ходе термоядерных реакций превращается в гелий, при этом выделяется энергия, излучаемая Солнцем. Солнце принадлежит к типу звёзд, называемых жёлтыми карликами. Оно - звезда главной последовательности и относится к спектральному классу G2. Масса одинокой звезды однозначно определяет её судьбу. За время жизни (5 миллиардов лет), в центре нашего светила, где температура достаточно высока, сгорело около половины всего имеющегося там водорода. Где-то столько же, 5 миллиардов лет, Солнцу осталось жить. После того, как в центре светила водород будет на исходе, Солнце увеличится в размерах, станет красным гигантом. Это сильнейшим образом скажется на Земле: повысится температура, океаны выкипят, жизнь станет невозможной. Наша звезда закончит свою жизнь как белый карлик, порадовав неведомых нам внеземных астрономов будущего новой планетной туманностью, форма которой может оказаться весьма причудливой благодаря влиянию планет. Физические характеристики нашего Солнца Размер Солнца (1.392.000 км в диаметре) очень велик по Земным меркам, но астрономы, в то же время, называют его жёлтым карликом в мире звёзд Солнце ничем особенным не выделяется. Однако, в последние годы, появляется всё больше доводов в пользу некоторой необычности нашего Солнца. В частности, Солнце меньше излучает ультрафиолета, чем другие звёзды того же типа. Оно обладает большей массой, по сравнению со схожими звёздами. Кроме того, эти самые похожие на Солнце звёзды замечены в непостоянстве, они меняют свой блеск, то есть являются переменными звёздами. Солнце не меняет заметно своей яркости. На Землю попадает лишь около одной половины миллиардной доли всей энергии Солнца. Но именно благодаря этой энергии на Земле происходит круговорот воды, дуют ветры, развивалась и развивается жизнь. Вся энергия, скрытая в горючих ископаемых (нефти, угле, торфе, газе), - тоже изначально энергия Солнца. Излучает же Солнце свою энергию во всех длинах волн. Но по-разному. 48% энергии излучения приходится на видимою область спектра, а максимум соответствует желто-зелёному цвету. Около 45% энергии, теряемой Солнцем, уносят инфракрасные лучи. Как видите, на гамма-лучи, рентгеновское, ультрафиолетовое и радио излучение приходится лишь 8%. Однако излучение Солнца столь сильно в купе с различными потоками заряженных частиц (солнечным ветром), что оно очень ощутимо на расстояниях даже в сотни солнечных радиусов. От вредного влияния излучения Солнца нас защищает магнитосфера и атмосфера Земли. Солнце является плазменным шаром. Иными словами, оно состоит из "смеси" заряженных частиц - ядер атомов водорода и гелия, а также электронов. Солнце тоже, как и Земля, вращается вокруг своей оси. Движение частиц, из которых состоит Солнце, создаёт магнитное поле нашей звезды. Оно мощнее земного в 6.000 раз. В районах солнечных пятен магнитное поле Солнца особенно сильно. Солнечные пятна Само возникновение пятен связано с магнитными процессами. Пятна появляются парами в тех местах, где линии искажённого магнитного поля выходят из поверхности и входят в неё. Пара пятен при этом образует пару полюсов поля - южный и северный. В годы повышенной солнечной активности магнитное поле искажено сильнее, и пятен на Солнце больше. В годы "спокойного" Солнца пятен может не быть вовсе. Период изменения солнечной активности приближенно принято считать равным 11,2 года. После появления пятна могут просуществовать от нескольких часов до нескольких месяцев. Форма и размеры пятен бывают различными. Их температура на 1000-1500° ниже, чем у остальной поверхности Солнца, и лишь поэтому они кажутся тёмными. Холодными пятна можно считать только относительно прочих частей поверхности Солнца. Строение Солнца Видимая поверхность Солнца называется фотосферой. Её толщина около 300 км. При сильном разрешении деталей, можно увидеть в телескоп, что фотосфера имеет гранулированную структуру. Вещество на Солнце постоянно перемещается, и в областях, занимаемыми гранулами, оно поднимается к поверхности, а в промежутках между ними - опускается. Дальше вглубь распространяется конвекционная зона - зона, в которой энергия за счёт конвекции переносится от центра к более высоким слоям. Здесь вещество как бы перемешивается. От центра Солнца к конвекционной зоне энергия переносится излучением. Однако каждый фотон затрачивает миллионы лет для того, чтобы пройти эту зону: свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. В центре располагается плотное и горячее ядро, в котором и происходят ядерные реакции. Над фотосферой, во время солнечных затмений, можно увидеть солнечную атмосферу, состоящую из хромосферы, небольшого красноватого цвета слоя, прилегающего к видимой поверхности, и солнечной короны - разряженной и горячей (~1.000.000 К) внешней оболочки, простирающейся до пяти радиусов Солнца. Подобным образом устроены все звёзды главной последовательности. Природа Солнца, да и звёзд вообще, до конца неясна. По причине большой зависимости всех землян от того, как ведёт себя наше светило, изучение Солнца является важной отраслью астрономии. Кроме того, это единственная звезда находящаяся у нас "под руками". Наблюдение Солнца Размер Солнечного диска на небе - полтора градуса. Используя солнечный тёмный фильтр, можно видеть на его поверхности тёмные пятна. Они имеют температуру лишь на полторы тысячи градусов меньше, чем остальная поверхность, нагретая до 5.800 К. Наблюдая изо дня в день солнечные пятна, находящиеся на разных широтах Солнца, можно получить очевидное доказательство тому, что Солнце - газ. Пятна будут смещаться друг относительно друга. Более близкие к экватору пятна станут опережать пятна средних широт. Газовый шар вращается с разными скоростями на разных широтах: слои газа смещаются друг относительно друга, чему подтверждение - изменения в положении пятен. Период вращения Солнца вокруг своей оси на экваторе составляет около 25-ти суток, а у полюсов - около 35-ти. Подобные же свойства обнаруживают другие газовые тела Солнечной системы - планеты-гиганты. По краям солнечный диск темнее. Это связано с тем, что по этим направлениям солнечным лучам приходится преодолевать больший слой атмосферы Солнца. По схожим причинам на закате и восходе на Земле мы и Луну, и Солнце более тёмными, красноватыми. Свет от этих небесных тел проделывает больший путь в Земной атмосфере. Солнце очень активно. Во время затмений видны протуберанцы - выбросы вещества разного размера, а также вспышки. С помощью специального оборудования вспышки можно разглядеть иногда на фоне поверхности, они представляют собою мощные выбросы энергии и вещества. Температура вспышек выше средней температуры поверхности. Возникновение вспышек связано с неоднородностями (искажениями) магнитного поля. Вспышки порождают усиление корпускулярного (состоящего из частиц) потока от Солнца - солнечного ветра. Солнечный ветер на Земле вызывает магнитные бури и полярные сияния. Итак Солнце, как сказано выше, излучает во всех длинах волн. Учёные ведут за дневным светилом наблюдения во всём их диапазоне, так как солнечная активность очень сказывается на погодных условиях на Земле, если погоду понимать в широком смысле. Оно изучается с помощью специальных солнечных телескопов. Особенность их заключается в том, что в такие системы входят два зеркала. Одно из них поворачивается за Солнцем, следуя за его движением по небу, и отражает свет в зеркало неподвижное. Для изучения Солнца существуют несколько, в том числе и международных, программ. Для простейших же любительских наблюдений достаточно небольшого телескопа. Смотреть на Солнце без сильно поглощающего свет фильтра нельзя. Вспомните, что с помощью трехсантиметровой лупы от солнечного света можно разжечь огонь, а телескоп собирает гораздо больше света. Надёжнее и безопаснее всего наблюдения производить на белом экране, устанавливаемом за окуляром телескопа. Солнечные затмения Заметьте себе также, что на Луне в то время, когда у нас затмение Солнца, идёт затмение Земли. Эти затмения схожи по сценарию с лунными на Земле, с той лишь существенной разницей, что даже лунная полутень не может укрыть весь диск Земли. Луна невелика. Поэтому наибольшая возможная длительность полной фазы солнечного затмения составляет всего семь с половиной минут. И это ещё не виданный идеальный случай. Частное затмение длится около 2-х часов. Наблюдение такого явления, как правило, выпадает каждому в жизни хоть раз. Солнечные затмения случаются чаще лунных. Возможно, это и парадоксально, ведь, казалось бы, лунная тень гораздо меньше Земной и может укрыть от Солнца лишь небольшую часть поверхности Земли. В то же время, земная тень способна Луну спрятать целиком. И тем не менее, каждый год бывает минимум два солнечных затмения, в то время как лунных может не быть вообще. Максимальное количество затмений в год - 7. При этом четыре из них являются солнечными. Диаметр Солнца и Луны на небесной сфере почти совпадают, что и является причиной возможности наступления солнечных затмений. Они происходят в новолунья, в которые Луна находится вблизи Узлов своей орбиты. Но так как лунная орбита довольно далека по форме от окружности, а Восходящий и Нисходящий Узлы орбиты движутся по эклиптики (орбита Луны меняет ориентацию в пространстве), лунный диск в благоприятные моменты для наступления затмений может быть либо больше, либо равен, либо меньше солнечного. В первом случае наступает полное затмение, длительность которого зависит от углового размера Луны (чем он больше, тем затмение длиннее, до 7,5 минут). Во втором - полное затмение длится всего мгновение, а в третьем - наступает кольцеобразное затмение: вокруг тёмного диска Луны видно сияющее кольцо, которое не смогла покрыть Луна. Такое затмение может продолжаться до 12 минут. Вторым важным обстоятельством является взаимное расположение светил, участвующих в затмении, на небе. Лунная тень может попасть или не попасть на Землю, а возможен случай, когда на Землю попадет лишь полутень, тогда будет наблюдаться частное (неполное) солнечное затмение. Если лунное затмение видно сразу на всей ночной стороне Земли, где видна Луна, то полные солнечные затмения могут наблюдаться лишь в узкой полосе шириной чаще всего 40-100 (до 270) километров. По обе стороны от этой зоны располагаются более обширные области, где можно увидеть частное затмение. По Земле пробегает небольшое круглое тёмное пятнышко лунной тени, едва способное, порой, закрыть крупный город. Поэтому, хотя полные солнечные затмения и происходят чаще, в одном и том же месте на Земле такое событие случается каждые 200-300 лет в среднем. Полное лунное затмение каждому человеку вполне по силам и возможностям увидеть несколько раз в жизни. Обстоятельства наблюдения затмений из разных точек земного шара публикуются в астрономических календарях. Ближайшее видимое в Москве полное солнечное затмение произойдет 16 октября 2126-го года, а предыдущее наблюдалось 19-го августа 1887-го. Так что москвичам-домоседам, живущим на рубеже тысячелетий, на солнечные затмения не повезло. Для всех россиян, жителей европейской части, в ближайшие полвека представится теперь лишь одна сносная возможность увидеть полное солнечное затмение. В 2006-м, 29-го марта, полоса полного затмения пройдёт через Северный Кавказ (трагикомично звучит, но как раз через Чечню, Ставропольский край, Дагестан) и Казахстан. Несколько раз можно будет увидеть "тёмное" Солнце в Сибири и на Дальнем Востоке. Солнечное затмение 11.08.1999г. Затмение было уникально, так как полоса полной фазы прошла по густо населённым местам Европы. Ни в одной точке континента нельзя было увидать круглое Солнце. Солнце в цифрах: Масса 1,99.1030 Диаметр 1 392 000 км Температура поверхности 5 800 К Длительность звёздных суток 25 сут (экватор)-35 сут (полюса) Удалённость от центра Галактики 25 000 световых лет Период обращения вокруг центра Галактики Примерно 200 млн. лет Скорость движения вокруг центра Галактики 230 км/с Абсолютная звёздная величина + 4,8
Меркурий Меркурий - самая маленькая планета земной группы и ближайшая к Солнцу из всех планет. На небосклоне Меркурий не отходит далеко от центрального светила - максимум на 29°. Виден он либо перед восходом Солнца (утренняя видимость), либо после захода (вечерняя видимость) и только вблизи (максимальных угловых удалений от Солнца). Но даже в эти периоды увидеть его не всегда можно из-за значительного наклона его орбиты к. Планета видна невооруженным глазом в виде серпа (различимого, конечно только в телескоп или бинокль). В периоды видимости блеск Меркурия составляет в максимуме около -1. Общие сведения Расстояние от Солнца - 0,39 а.е., экваториальный диаметр - 4, 8 тыс. км, в 0,4 земного, масса - 3,3. 1023 кг, 0,06 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца - 88 дней. Название свое планета получила в честь бога тогровли. История открытий Весьма распространена легенда о том, что Коперник так и не смог за всю жизнь увидеть Меркурий, о чем очень сокрушался. И действительно, сделать это непросто. Что ж, по иронии судьбы в день рождения Коперник имел отличную возможность посмотреть на Меркурий: на тот день прошло лишь пять дней с элонгации планеты, вечером можно было ее видеть как звезду 0,8 величины. Через месяц с небольшим наступила прекрасная утренняя видимость Меркурия! В возрасте 4-х и 5-ти месяцев Коперник пропускает еще два периода видимости Меркурия, и.т.д - в первый год жизни Коперника (в Польше) Меркурий не сильно прятался. Если перенестись в год его возвращения на родину после образовательных мытарств по Европе, в год 1503-й, то увидим, что Меркурий был доступен наблюдениям в январе, апреле, мае, августе, сентябре, ноябре. Наугад беря 1540-й год, видим, что и здесь можно было, при желании, в мае, а особенно в октябре не остаться без увиденного Меркурия. Поэтому, позволим себе усомниться в достоверности некоторых легенд. В 1631 году впервые наблюдалось прохождение Меркурия по диску Солнца, предсказанное Кеплером. Копернику, кстати, таких возможностей представилось только две: в 1506-м и в 1536-м годах. И, если погода подкачала, может, об этом и сокрушался великий муж? Но… рано еще было тогда для таких наблюдений, их не умели предсказывать. Первое наблюдение прохождения Меркурия по диску Солнца произошло 7-го ноября 1631-го года, спустя 88 с половиной лет после смерти Коперника. Только в 1965 году измерен период обращения планеты вокруг оси, раньше считалось, что она всегда повернута к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле. С помощью методов радиолокации выявлено, что Меркурий, все же, быстрее делает один оборот вокруг оси, чем виток вокруг Солнца. До пролетов "Маринера-10" в 1974 и 1975 гг. о поверхностных деталях Меркурия и о самой планете было известно очень мало. "Маринер-10" был выведен на такую орбиту вокруг Солнца, что до того, как были израсходованы необходимые для управления запасы топлива, он встретился с Меркурием три раза. Переданные на Землю изображения позволили составить карту, охватывающую около 35% поверхности Меркурия. Особенности вращения Меркурия Солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток. А период его обращения вокруг своей оси относительно звезд в точности равен 2/3 меркурианского года. При таких точных соотношениях вращение называют резонансным. Все особенности движения Меркурия во многом связаны с гравитационным влиянием Солнца, в том числе и изменения в ориентации орбиты планеты. Химический состав, физические условия и строение Меркурия Более двух третей изученной поверхности планеты сформировалось очень давно, около 4-х млрд. лет назад. Эти области покрывает великое множество кратеров. Наиболее известная деталь поверхности - Равнина Зноя - имеет сильное сходство с круговыми морями на Луне. Возникновению Равнины предшествовало столкновение Меркурия с большим небесным телом, на раннем этапе геологической истории планеты. Равнина образовалась в результате истечения лавы из недр планеты после столкновения. Ее плоское дно окаймлено разломами и извилистыми гребнями гор. Диаметр равнины - 1 300 км (четверть диаметра планеты). В той части поверхности Меркурия, которая диаметрально противоположна Равнине Зноя, ударные волны, ставшие следствием ее образования, достигли наибольшей силы, вызвав сильные возмущения в коре, взломав ее и создав нагромождения ее частей. Эта область имеет размеры около 100 километров в поперечнике. Есть еще один типичный вид поверхностных образований: протяженные обрывы (уступы) высотой от нескольких сотен до 3 000 м. В некоторых местах они пересекают стенки кратеров и разделяют собою ничем не отличающиеся друг от друга участки поверхности. Как предполагают, они сформировались при сжатии планетарной коры в процессе охлаждения. Повторимся, сказав еще раз, что период вращения планеты таков, что "сутки" на Меркурии продолжаются два "года". Это ведет к огромным температурным контрастам: в перигелии температура подсолнечной точки достигает 430° C, а ночные температуры опускаются до -170° C. Средняя плотность Меркурия почти равна плотности Земли. Меркурий имеет железное ядро, на долю которого приходится 70% массы и 75% общего диаметра планеты. Обнаружено и магнитное поле, по напряженности составляющее лишь около сотой части напряженности поля Земли, но его существование служит дополнительным доказательством существования металлического ядра. Высокие дневные температуры и небольшая масса планеты делают удержание ею атмосферы невозможным. Небольшие обнаруженные количества гелия, кислорода и натрия могли появиться в результате радиоактивного распада поверхностных пород или из-за захвата частиц солнечного ветра. Атмосферы на Меркурии почти нет, условия там никак не пригодны для жизни. Поверхность Меркурия напоминает лунную. Она покрыта кратерами, на ней есть образования, схожие с лунными морями. Лучшие изображения Меркурия получены американским "Маринером 10", выведенном на орбиту, двигаясь по которой, он трижды в 74-75-х годах с промежутками в 176 дней сближался с планетой и проводил ее фотографирование с разрешением деталей до 50-м. У Меркурия есть слабое магнитное поле и ни одного естественного спутника. Меркурий в цифрах: Масса 0,055 массы Земли (3,3.1023 кг) Диаметр 0,38 диаметра Земли (4 878 км) Плотность Плотность 5,43 г/см3 Температура поверхности от -180°С до +430°С Длительность звёздных суток 58,65 земных суток Среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е. (57,9 млн. км) Период обращения по орбите 87,97 земных суток Наклон экватора к орбите 2° Эксцентриситет орбиты 0,206 Наклонение орбиты к эклиптике 7° Долгота Восходящего Узла 47,53° Средняя скорость движения по орбите 48,89 км/сек Расстояние от Земли от 82 до 217 млн. км.
Венера Венера - вторая по удаленности от Солнца и по массе среди планет земной группы. Венера так же, как и Меркурий, не отходит на небе на большое расстояние от Солнца. В моменты элонгаций Венера может удалиться от нашей звезды максимум на 48°. Как и у Меркурия, у Венеры есть периоды утренней и вечерней видимости. Венера - третий по яркости объект на нашем небе. В периоды видимости ее блеск в максимуме составляет около -4,8. Снимок сделан не в видимых лучах. Изображение Венеры получено в ультрафиолетовом диапазоне 7 февраля 1974-го года "Маринером 10" Здесь отчетливо подчеркнута структура облаков планеты, неразличимая в видимом диапазоне из-за непрозрачной атмосферы.. Общие сведения Расстояние от Солнца - 0,72 а.е., экваториальный диаметр - 12,1 тыс. км, 0,95 земного, масса - 4,9.1024 кг, 0,82 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца - 225 дней. Планета названа так в честь богини любви. История открытий В телескоп, даже небольшой, можно без труда увидеть и пронаблюдать изменение видимой фазы диска планеты. Их впервые наблюдал в 1610-м году Галилей. Атмосферу на Венере открыл М.В. Ломоносов 6 июня 1761-го года (по новому стилю), когда планета проходила по диску Солнца. Это очень редкое явление, ближайшее состоится в 2004 году, 8 июня, а следующее за ним - 6 июня 2012-го года. Самые зоркие из нас, людей, могут увидеть серп Венеры и невооруженным глазом. Такие случаи документально отмечены. Чем Вы хуже? Первые две отечественные автоматические станции "Венера", направленные к планете в 60-х годах, не смогли достигнуть цели, сойдя с траектории. Первый же успешный в истории человечества межпланетный перелет совершила "Венера 3" Она достигла Венеры 1-го марта 1966-го года. Спускаемый аппарат "Венеры 4" на высоте 23 км от поверхности планеты разрушился, не выдержав суровых условий венерианской атмосферы. Спускаемые аппараты следующих двух "Венер" приблизились к поверхности еще на 3 км. Лишь спускаемый аппарат "Венеры 7" 15-го декабря 1970-го года достиг поверхности и проработал на ней 23 минуты, успев провести массу исследований в атмосфере, измерив температуру на поверхности (около 500°С) и давление (100 атмосфер). Впервые людям удалось увидеть поверхность Венеры 22 октября 1975-го года (в день, когда автору стукнуло 9 месяцев). Советская "Венера 9" и (позже) "Венера 10" приземлились (привенерились) и передали первые снимки. Аппараты садились на планету и раньше (первой была посадка "Венеры 7"), но тогда проводились другие исследования. Из-за высокой температуры аппаратура автоматических станций на поверхности может работать лишь несколько часов. Первую посадку на дневной стороне Венеры осуществила советская "Венера 8" (на черно-белом снимке). "Венера 13" и "Венера 14" исследовали состав венерианской поверхности, который оказался схож с химическим составом земной коры. Они же передали первые и до сих пор единственные цветные изображения поверхности Венеры. "Венера 15" и "Венера 16" в 1983-м году с помощью радиоволн произвели картографирование большей части северного полушария планеты. Американский "Магеллан" в 1990-м году произвел почти полное картографирование Венеры, более детальное. Именно полученные им данные радионабдюдений с помощью компьютеров превратили в многочисленные изображения поверхности планеты. Все они являются результатом долгих трудов сотрудников NASA, которому и принадлежит часть авторских прав на эти снимки. К Венере приближались и другие аппараты. Например, в 1984-м году "Вега 1" и "Вега 2" (международный проект с советским участием). Наблюдения планеты в видимом диапазоне длин волн затруднен близким расположением ее к Солнцу на небосклоне, а также (и в основном) плотной атмосферой Венеры, скрывающей поверхность. Радиолокоционные исследования наиболее информативны в этом плане. Особенности вращения Венеры С помощью радиоволн было установлено, что Венера вращается вокруг своей оси в направлении обратном направлению вращения почти всех планет - по часовой стрелке, если смотреть с северного полюса планеты. Вращается Венера очень медленно. Если исходить из общепринятой схемы образования Солнечной системы, следует ожидать вращения планет в одну сторону как по орбитам, так и вокруг оси. Для оправдания имеющихся исключений (Венеры и Урана), предполагают, в частности, возможные столкновения этих планет на ранних стадиях их формирования с крупными небесными телами. Катастрофа такого плана могла вполне повлечь за собою изменение ориентации оси вращения планет. Химический состав, физические условия и строение Венеры Венера - планета, ближе всех подходящая в движении своем к Земле. По своим размерам она схожа с Землей и так же обладает обширной атмосферой, хотя Венерианская воздушная оболочка куда как внушительнее Земной. Давление вблизи поверхности планеты составляет около 95 атмосфер! Состоит эта атмосфера, в основном, из углекислого газа с примесями азота и кислорода. Углекислый газ является причиной явления, которое называется парниковым эффектом. Сущность явления состоит в том, что углекислый газ, пропуская солнечные лучи позволяет нагреваться поверхности и воздуху в близи нее, но это тепло он не выпускает обратно в космос. Из-за этого поверхность Венеры сильно разогрета. На Земле этот эффект также наблюдается, но масштабы его гораздо скромнее. Венера в цифрах: Масса: 0,815 массы Земли Диаметр: 0,949 диаметра Земли (12 102 км) Плотность: 5,25 г/см3 Температура поверхности: +480°С Длительность звёздных суток: 243 земных суток Среднее расстояние от Солнца: 0,723 а.е. ( 108,2 млн. км) Период обращения по орбите: 224,7 земных суток Наклон экватора к орбите: 177°18′ Эксцентриситет орбиты: 0,007 Наклонение орбиты к эклиптике: 3°24′ Долгота восходящего узла: 76°42′ Средняя скорость движения по орбите: 35,03 км/сек Расстояние от Земли: от 40 до 259 млн. Км.
Земля Земля - третья планета от Солнца и пятая по массе среди планет. При наблюдении с других планет Земля - очень яркий объекет. В лучшие дни (в противостоянии) блеск Земли составляет на Меркурии около -4,8, на Венере (не будь у нее такой плотной атмосферы) - примерно -6,4. В элонгациях на Марсе Земля сияет, как звезда -2,4 величины. При сходных условиях, с одного из спутников Юпитера можно было бы попробовать увидеть поблизости от Солнца звезду с блеском 1,5. На Сатурне (или, скажем, в его окрестностях) если и удается рассмотреть возле яркого Солнца Землю, то как звездочку третьей величины. С Луны в “полноземлие” Голубая планета по яркости достигает -16,5. Как же увидеть свет Земли нам, простым смертным, не космонавтам? Предлагается три способа. (Не так плохо!). Свет, который отражается от Земли или прямо исходит с ее поверхности (в городах, к примеру), частично возвращается обратно облаками. Эстетики, конечно, мало. Более красочное явление - пепельный свет. В то время как на Земле Луна совсем молодая, на Луне Земля, наоборот, почти полная. Свет от Земли настолько сильно освещает скрытую от Солнца поверхность нашего спутника, что частенько эта неосвещенная часть делается видимой с самой Земли! Яркий серп Луны и тусклое свечение остальной части ее диска - вот как это выглядит. Повторимся, что явление носит название пепельного света. Да, с Солнцем не поспоришь, но все же… Кстати, тесно связана с Солнцем и третья возможность: красный свет Луны во время лунных затмений вызван попаданием на диск спутника свечения Земной атмосферы, которая преломляет солнечные лучи. Красные лучи хуже всего рассеиваются в атмосфере, поэтому именно красным выглядит солнечный свет после прохождения чрез воздушную оболочку нашей планеты. Остальные лучи, преимущественно, рассеиваются. Общие сведения Земля удалена от Солнца на 1 а.е., диаметр планеты - 12,8 тыс. км, масса - 6.1024кг. Период обращения вокруг центрального светила - 365 с четвертью дней. Средняя температура - 288 К (+15°С). Земля - единственная планета, на которой обнаружена {:э)} жизнь. Предлагаемый текст - одно из множества проявлений означенной формы организации материи. История открытий Знания наших предков о самой важной, родной планете на ранних порах были столь же разнообразными, насколько отличными друг от друга были культуры цивилизаций. Все слышали о китах, черепахах, а также о плоской тарелке, кубе - это некоторые из форм, приписывавшихся Земле в прошлом. В частности, Анаксагор (ок. 500-428 гг. до н. э.) представлял себе Землю плоским цилиндром. Однако в той же Древней Греции существовало понятие о Земле, как о шаре. Только вот шар этот помещался в центр всего Космоса - до эпохи возрождения и Коперника геоцентрическая система мира была общепринятой. Впрочем, первенство в переносе центра Мира с Земли на Солнце часто приписывают Аристарху Самосскому (ок. 310-230 гг. до н. э.) Химический состав, физические условия и строение Земли Во многом благодаря тому, что наша планета достаточно массивна для того, чтобы удержать возле себя атмосферу, состоящую сейчас, в основном, из тяжелых молекул азота и кислорода, на Земле смогла возникнуть жизнь. По самым свежим данным, это произошло 3,85 миллиарда лет тому назад, где-то через 700 млн. лет после образования самой планеты. Температура на Земле такова, что при разных условиях вода может находится на нашей планете в жидком, твердом и газообразном состоянии. Благодаря жидкой фазе (самой активной) на Земле более быстро проходят многие химические реакции - вода прекрасный катализатор. Это обстоятельство также сыграло немалую роль в образовании и развитии жизни на Земле. Мировой океан занимает 2/3 всей поверхности планеты. Из-за постоянного выветривания, поверхность на Земле все время обновляется, стираются следы прошлого, разрушаются метеоритные кратеры, которых на Земле по той же причине совсем немного. Материки и их части вовсе не неподвижны. Горы поднимаются и стираются в песок. Равнины заливаются морями и вновь предстают перед солнцем. Геологам и археологам, порой, стоит большого труда раскрыть тайны далеких времен. Многие секреты развития жизни на нашей планете, а также великая тайна ее зарождения, пожалуй, могут навсегда остаться за надежной вуалью тысячелетий. Влияние биосферы (в последние столетия - особенно человека) на земные условия также велико. Появление в море и на суше растений повлекло за собою обогащение атмосферы кислородом. Появился озоновый слой, защищающий все живое от вредного влияния лучей из космоса. Живые организмы изменили состав внешних слоев земной коры, где появились нефть, уголь. Человек активно влияет на планету в целом, на климат, на состав атмосферы, ему даже под силу уничтожить Землю. Биологические процессы вполне выросли по масштабам до космически значимых. Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы. Преобладают на нашей планете такие элементы как железо, кислород, кремний. Содержание легких элементов невелико, молекулы водорода и гелия, обладая большими скоростями, довольно легко преодолевали притяжение скромной по сравнению с планетами-гигантами Земли. Атмосфера Земли более чем на три четверти - азот. Из-за того, что в начальной стадии существования Земля была частично расплавлена, в ее недрах, как и в недрах других планет земной группы, произошло расслоение веществ: самые легкие образовали атмосферу, самые тяжелые образовали ядро. У Земли ядро - железное. На рисунке приведено строение земных недр. Земная кора в верхней своей части образована осадочными породами, т.е. породами, являющимися результатом переработки внешними влияниями горных пород. Такое влияние оказывают выветривание, жизнедеятельность организмов, гидросфера Земли. Дальше к центру планеты земная кора состоит из различных базальтов. Вещество внешней части верхней мантии находится в расплавленном или полурасплавленном состоянии. Можно сказать, что участки земной коры, тектонические плиты, а вместе с ними и материки, как бы плавают по поверхности этого очень вязкого океана. Внутренние слои верхней мантии - твердые. До этих слоев простираются снаружи тектонические разломы, здесь же находятся очаги землетрясений. Приближаясь мысленно к центру, мы будем наблюдать повышение плотности вещества. Тяжелые металлы, преимущественно железо, сосредоточены в ядре. К центру повышается и температура. В самом сердце Земли она выше, чем на поверхности Солнца. Так что у Земли есть и внутренний источник тепла. Атмосфера нашей планеты, как и ее недра, можно разделить на несколько слоев. Здесь все зависит от подхода. Если исходить из температуры воздуха, то атмосферу делят так, как это представлено на рисунке. Самый нижний и плотный слой называется тропосферой. Здесь проживают облака. Метеоры зажигаются в мезосфере, а полярные сияния и множество орбит искусственных спутников - обитатели термосферы. Там же парят призрачные серебристые облака (читайте дальше). Слева Вы видите километровую шкалу. Справа - температурную. С удалением от поверхности температура падает, но начиная с термосферы с высотою начинает расти. Излучение Солнца ионизирует атомы и молекулы атмосферы. Число ионизированных атомов делается ощутимым на высоте 60 километров и неуклонно растет с удалением от центра Земли. Слой атмосферы, лежащий выше 60-ти километров, принято называть ионосферой. Нижний слой при таком разделении атмосферы называют нейтросферой. Максимальная концентрация заряженных частиц достигается на высотах 300-400 км. Серебристые облака Серебристые облака - относительно редкое явление природы, наблюдающееся в летние месяцы на широтах, расположенных ближе к полюсам, чем 50-я параллель. В России такие облака видны низко на северном участке неба в сумерки. Они имеют тонкую структуру в виде волн, гребешков, полос, иногда вихрей или ровного поля - флера. Серебристые облака - это самые высокие облака земной атмосферы: они появляются в 70-90 км от поверхности. Время существования их от нескольких минут до нескольких часов. Наблюдения серебристых облаков следует производить в местности с чистым северным горизонтом, закрытым рельефом не более, чем на 5°. Облака этого типа открыты одновременно рядом ученых в 1885-м году, в том числе директором Московской астрономической обсерватории В.К.Цераским и эстонским астрономом Э.Гартвигом. Первоначально образование серебристых облаков связывали с извержениями вулканов и разрушением в верхних слоях атмосферы метеорных тел. Однако, позже выяснилось, что треки метеоров в атмосфере служат лишь центрами, на которых конденсируются кристаллы водяного льда. На высотах, где наблюдаются серебристые облака, как раз существует минимум атмосферных температур: -140°. Там есть все условия для образования облаков из кристаллов льда. Изучая серебристые облака с помощью спектроскопии, радиометодов, лазерной локации и фотографирования, астрономы исследуют структуру верхних слоев земной атмосферы и физические условия на таких высотах. Подобные образования найдены в атмосферах Венеры и Марса. Благодаря содействию профессора Виктора Тейфеля из Лаборатории физики Луны и планет Астрофизического института им.В.Г.Фесенкова в Казахстане Вы можете увидеть здесь небольшое собрание фотографий серебристых облаков. Наблюдения производились в1998-м году в ходе экспедиции сотрудников Лаборатории В.Д. Вдовиченко и Г.А. Кириенко при участии А.А. Солодовника, представлявшего в этой научной вылазке Казахстанский Университет. Исследования были связаны работой казахского космонавта Т. Мусабаева, который наблюдал серебристые облака с орбитальной станции “Мир”. Ниже Вы видите 3 снимка, сделанных в Петропавловске. Этот город находится в очень благоприятном для наблюдений такого атмосферного явления месте Земли. Земная атмосфера, благодаря присутствию небольшого озонового слоя, нейтрализует опасное для жизни коротковолновое солнечное и космическое излучение. Из-за содержащегося в атмосфере углекислого газа на нашей планете имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но все же поднимает среднюю (равновесную) температуру на Земле с теоретических минус 23 до плюс 15. Действуя подобно хорошей одежде, атмосфера оберегает земную поверхность и от температурных перепадов. В отсутствие атмосферы в некоторых точках Земли температура в течение суток колебалась бы между 160-ю тепла и 100 градусами мороза. Значение атмосферы для всего живого неизмеримо велико. Магнитное поле Земли Как было сказано ранее, внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл - проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным. Из-за того, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Только немногие помнят, что магнитная стрелка указывает не на истинный Северный полюс, а на Северный магнитный полюс. Он, кстати, медленно перемещается вместе с самой магнитной осью из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Земли несимметрично. В идеальном и гипотетическом предположении, в котором Земля была бы одинока в космическом пространстве, силовые линии магнитного поля планеты располагались бы таким же образом, как и силовые линии обычного магнита из школьного учебника физики, т.е. в виде симметричных дуг протянувшихся от южного магнитного полюса к северному. Плотность линий (напряженность магнитного поля) падала бы с удалением от планеты. На деле, магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за удаленности можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе - солнечным ветром, так не поступишь. Солнечный ветер представляет собою потоки мчащихся со скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли, сильно деформируя его, как это представлено на рисунке. Благодаря своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень вредны для всего живого. При взаимодействии упоминавшихся полей образуется граница (очерченная область в зеленых тонах), по одну сторону которой находится возмущенное (подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного ветра, по другую - возмущенное поле Земли. Эту границу стоит рассматривать как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы. Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место вытянутость до 1 000 радиусов Земли. Земля - для нас самая важная планета. На ней возникла и существует жизнь. Загадка возникновения живых организмов на нашей планете, а вместе с тем и уникальность Земли - вот то, что непременно долгие годы волнует человечество и безусловно будет волновать в дальнейшем. Необъяснимые повороты в развитии всего живого часто увязываются с влиянием Космоса. Эта проблема также нуждается в разработке, ведь Земля настолько мала по сравнению с бездонной пропастью космоса!.. Земля в цифрах: Масса 5,98.1024 кг Диаметр 12 756 км Плотность 5,52 г/см3 Температура поверхности от -96°С до +70°С Длительность звездных суток 23,56 часа Среднее расстояние от Солнца 1 а.е. (149,6 млн. км) Период обращения по орбите 365,25 земных суток Наклон экватора к орбите 23°27` Эксцентриситет орбиты 0,017 Долгота восходящего узла 102°31` Средняя скорость движения по орбите 29,77 км/сек Число известных спутников 1
Марс Марс - четвёртая планета Солнечной системы. На небе, как и все внешние планеты, он виден лучше всего в периоды противостояний, которые повторяются каждые 26 месяцев. Однако, не все противостояния одинаковы. Орбита Марса довольно сильно вытянута, отчего и расстояния до него в противостояния меняются значительно. Видимые диаметры планеты могут соотноситься как 1 к 2 в два разных противостояния, соотношение яркостей - ещё больше. Самые тесные сближения 3-й и 4-й планет называются великими противостояниями. Они повторяются каждые 15-17 лет. Марс может быть как ярче Юпитера, так и слабее его, хотя, обычно, в этом споре сильнее гигантская планета. В противостоянии 1997-го года Марс имел -1,3. В 1999-м - -1,6. Великое противостояние 2001-го года позволило Марсу дотянуть до блеска -2,3. Юпитер был близок к соединению с Солнцем, а потому на ночном небе в июне 2001-го года конкурентов у Марса не было. Детали на Марсе можно рассматривать в телескоп с приличным увеличением: х150 и выше. Марс - одна из планет земной группы, с диаметром немного больше половины диаметра Земли. Она долго рассматривалась как единственная (кроме Земли) планета, на которой вероятно существование жизни, что подкреплялось наблюдением полярных ледяных шапок и сезонных изменений. Наблюдатели., особенно Персиваль Лоуэлл, убедили сами себя в том, что они видят систему прямых русел - каналов, которые могли бы иметь искусственное происхождение, но учёные XX в. от этой идеи отказались. Высадка человека на Марс может произойти в самом начале XXI в. Общие сведения Расстояние от Солнца - 1,5 а.е., экваториальный диаметр - 6,7 тыс. км, в 0,53 земного,¬масса - 6,4.1023 кг, 0,1 массы Земли. Период обращения вокруг Солнца - 687 дней. Относительно низкая плотность Марса (в 3,95 раза выше плотности воды) позволяет предположить, что в железном ядре содержится всего 25% массы планеты. У планеты имеется слабое магнитное поле, сила которого составляет около 2% от поля Земли. Кора богата оливином и железистыми окислами, которые и придают планете ржавый цвет. Разреженная марсианская атмосфера содержит 95,3% углекислоты, 2,7% молекулярного азота и 1,6% аргона. Кислород присутствует только в виде следов. Атмосферное давление у поверхности составляет 0,7% давления у поверхности Земли. Однако сильные атмосферные ветры вызывают обширные пылевые бури, которые иногда охватывают всю планету. Планета названа в честь бога войны. История открытий Марс несколько веков пристально изучался с Земли. За красноватый свет ее прозвали Кровавой планетой. Не мудрено, что Марс имеет такое воинственное название. Отношение к назойливости людей, стремящихся всё разузнать, у красной планеты было соответствующим: ни к одной планете не было запущено такого числа космических аппаратов, и ни одна планета не несла таким запускам столько неудач. АМС (Автоматическая Межпланетная Станция) выходили из строя в полёте или при попытке сесть на поверхность. С Земли посылались ошибочные команды, сводившие на нет все усилия. Наконец, 1-й российский крупный межпланетный проект “Марс прервался у самой Земли: ошибка произошла при запуске. В соревновании кому больше не повезёт, бесспорно, отличились и отечественные космические аппараты. А всего же успешно выполнили свою задачу меньше трети всех запущенных к планете АМС. Но вернёмся к прошлому более далекому. При изучении Марса в телескоп на нём можно различить несколько потемнений на фоне красно-оранжевого фона. Эти тёмные участки впервые описал голландец Христиан Гюйгенс в 1659-м году. Как эти, так и другие видимые детали марсианского диска так и не поддались верному объяснению до полетов АМС. Почти в то же время, в 1704-м году, пока Гюйгенс слагал свои описания, итальянец Кассини Кассини Джан Домнико рассмотрел у полюсов Марса светлые участки, которые назвали полярными шапками. Два других примечательных события произошли в один год. В 1887-м году американец Асаф Холл открыл у планеты два спутника, которые прозвали Фобосом и Деймосом. Имена их означают соответственно “Страх” и “Ужас”. Эти крохотные (всего несколько километров) планетки удалось рассмотреть только благодаря великому противостоянию. Воспользовавшись тем же обстоятельством, итальянский астроном Джованни Скиапарелли составляет первую карту поверхности Марса. На светлых участках учёному привиделась сеть тёмных линий, которые он назвал протоками. Дальнейшие исследования Скиапарелли позволили ему уверовать в своё открытие. Он заявил, что протоки окутывают всю поверхность Марса. Все бы ничего, да вот эти самые протоки при переводе итальянского слова canali переименовали в каналы. Ничего не подозревавший Скиапарелли против своей воли поместил на четвёртую планету искусственные гидросооружения. Начиная с этого момента, главной проблемой Марса считалась жизнь на нём. Не привели ни к каким серьёзным открытиям все усовершенствования телескопов, которые принесли с собой шесть десятилетий 20-го века. Строились специальные обсерватории для изучения Марса (как никак, обитаемая планета), но всё больше становилось неясного. Тогда настала эра межпланетных станций: советских “Марсов” и “Фобосов”, американских “Маринеров”, “Викингов”… Отечественные исследования Марса: эра космонавтики Первой АМС, стартовавшей в сторону Марса, стал аппарат “Марс 1″. Этот полёт начался 01.11.1962г. года и ознаменовался первой неудачей: система управления АМС сработала ненадёжно, “Марс 1″ сошел с траектории. Достижением для того времени было расстояние, до которого “Марс 1″ поддерживал связь с Землей: 106 млн. километров! К великому противостоянию 10.08.1971г. года отечественные учёные подготовились и отметились запуском “Марса 2″ и “Марса 3″. 27.11 и 02.12 они достигли Марса и были выведены на околопланетные орбиты. Из-за поднявшейся пылевой бури, охватившей всю планету, из Космоса нельзя было рассмотреть какие-либо детали поверхности. Спускаемый аппарат “Марса 3″ при прохождении атмосферы передавал информацию, но в момент посадки связь оборвалась. “Марс 2″ и “Марс 3″ провели обширную программу исследований по 11 экспериментам. Именно эти АМС впервые сумели обнаружить у Марса магнитное поле, значительно более слабое, чем поле Земли. Дальше - больше. В июле-августе 1973-го года запускаются ещё 4 автоматические станции серии “Марс”. И снова бог войны в штыки принял поползновения неугомонных землян. “Марс 4″ не смог выйти на орбиту вокруг Марса и прошел в 2 200 км от поверхности, проводя её фотосъёмку. “Марс 5″ благополучно вышел на околопланетную орбиту и произвёл качественную фотосъёмку поверхности, выбирая места для спускаемых аппаратов станций “Марс 6″ и “Марс 7″. Однако последние так и не смогли добраться до поверхности планеты в рабочем состоянии, а спускаемый аппарат “Марса 7″ даже не смог выйти на посадочную траекторию. Неудачным оказался полёт и двух наших станций “Фобос” в 80-х годах. В 1996-м году неудачно стартовал “Марс 96″. Отечественные страницы исследования Марса полны горьких разочарований. Особенно досадным является неудача “Марса 96″ - первого крупного межпланетного проекта России. Теперь неизвестно, будут ли в состоянии наши учёные послать к Марсу или другому телу Солнечной системы другой аппарат. Материальная база отечественной космонавтики просто удручающе скудна, на этом фоне “Марс 96″ - просто трагедия. Впрочем, давайте верить. Американские исследования Марса В 60-х годах к Марсу были запущены четыре “Маринера”. “Маринер 3″ до Марса не добрался, остальные проследовали по пролётной траектории. Проект полёта к Марсу 8-го и 9-го “Маринеров” должен был состоять из запуска и полёта двух космических кораблей, задачи которых должны были бы дополнять друг друга. Но из-за неудачного старта “Маринера 8″, “Маринер 9″ объединил в себе обе программы: фотографирование 70% поверхности Марса и анализ временных изменений в марсианской атмосфере и на поверхности планеты. Следующий, и тоже успешный, американский проект связан с двумя АМС “Викинг”. “Викинг 1″ был запущен 20.08.1975 года и прибыл к Марсу 19 июня 1976-го. Первый месяц орбитальных исследований был посвящён изучению поверхности Марса с целью найти места для приземления спускаемых аппаратов. 20 июля 1976-го года спускаемый аппарат “Викинга 1″ приземлился в точке с координатами 22°27`с.ш., 49°97`з.д. “Викинг 2″ был запущен 9 сентября 1975-го года и выведен на орбиту Марса 7 августа 1976-го года. Спускаемый аппарат “Викинга 2″ приземлился в пункте 47°57`с.ш., 25°74`з.д. 03.09.1976г. Оставшиеся на орбите модули засняли почти всю поверхность с Разрешением 150-300 метров и избранные участки с разрешением до 8-ми метров. Самая низкая точка над поверхностью для обеих орбитальных станций находилась на высоте 300 км. “Викинг 2″ прекратил своё существование 25 июля 1978-го года после 706-ти оборотов, а “Викинг 1″ - 17 августа, после свыше 1 400-т оборотов вокруг Марса. Спускаемые аппараты “Викингов” передали изображения поверхности, взяли образцы грунта и исследовали их для выяснения состава и наличия признаков жизни, изучены погодные условия, проанализирована информация от сейсмометров. Основными результатами полёта “Викингов” стали наилучшие до 1997-го года изображения Марса, выяснение структуры его поверхности. Температура в месте посадок “Викингов” колебалась от 150 до 250 К. Признаков жизни найти не удалось. Химический состав, физические условия и строение Марса На Марсе наблюдаются разнообразные формы облаков и тумана. Рано утром туман сгущается в долинах, а по мере того, как ветры поднимают охлаждающиеся воздушные массы на возвышенные плато, облака появляются и над высокими горами Фарсида. Зимой северная полярная шапка окутывается завесой ледяного тумана и пыли, называемой полярным капюшоном. Подобное явление в несколько меньшей степени наблюдается и на юге. Полярные области покрыты тонким слоем льда, который, как полагают, является смесью водяного льда и твердой углекислоты. Изображения с высокой степенью разрешения показывают спиральные образования и страты нанесенного ветром вещества. Северная полярная область окружена рядами дюн. Полярные ледяные шапки увеличиваются и убывают в соответствии со сменой времён года. Смена времён года, как и на Земле, обусловлена наклоном оси вращения планеты (на 25°) к орбитальной плоскости. Марсианский год примерно вдвое длиннее земного, так что времена года также более длинные. Однако из-за относительно высокого эксцентриситета орбиты Марса они имеют неравную продолжительность: лето в южном полушарии (которое наступает, когда Марс находится около перигелия) короче и жарче лета на севере. Наблюдаемые с Земли сезонные изменения внешнего вида деталей объясняются физическими и химическими процессами. Атмосфера на Марсе разрежена, так как Марс не способен долго удерживать возле себя молекулы газов. В отдалённом будущем, атмосфера, видимо, совсем растворится в пространстве. А в настоящий момент её давление у поверхности в лучшем случае составляет лишь один процент от нормального земного атмосферного давления. Однако втрое меньшая сила тяжести на поверхности Марса позволяет даже такому разреженному воздуху поднимать миллионы тонн пыли. Пылевые бури на красной планете - не редкость. Астрономы, стремящиеся что-либо с Земли разглядеть на Марсе, борются уже с двумя атмосферами. Пылевые бури в марсианской атмосфере иногда могут бушевать месяцами. Состоит же эта марсианская воздушная накидка, в основном, из углекислого газа, с незначительными примесями водяных паров и кислорода. На Марсе, из-за низкого давления, не может быть жидкой воды. Она там присутствует либо в газообразном состоянии, либо в виде льда. Замерзающие углекислый газ и водяной пар образуют полярные шапки, размер которых с движением Марса по орбите меняется. На Марсе происходит смена времён года, по тем же причинам, что и на Земле. Зимой в Северном полушарии полярная шапка растёт, а в Южном почти исчезает: там лето. Через полгода полушария меняются местами. Однако, южная шапка зимой разрастается до половины расстояния полюс-экватор, а северная - только до трети. Почему же так неравноправно распределены роли? Так как орбита Марса весьма вытянута, то один и тот же сезон в разных полушариях Марса протекает по-разному. В южном полушарии планеты зима более холодная, а лето - более тёплое. Летом Южного полушария Марс проходит ближайший к Солнцу участок своей орбиты, а зимой - самый удалённый. С Землей, кстати, происходит то же самое. Интересно, что и наклоны осей вращения планет к плоскости орбит почти равны, а сутки различаются лишь на несколько минут. Небо на Марсе жёлтое или красноватое, из-за взвешенной в атмосфере пыли, рассеивающей свет. Это видно и на снимках, переданных спускаемыми аппаратами. Температура на поверхности планеты может колебаться от +25°С до -125°С. Атмосфера Марса является плохим защитником от холодного Космоса. Поверхность Марса имеет красноватый цвет из-за значительного количества примесей окислов железа. В целом, южное полушарие планеты в большей степени покрыто кратерами. Неведомая катастрофа, возможно, стерла почти все следы древних кратеров к северу от экватора. Вообще, если мысленно разделить планету пополам большим кругом, наклоненным на 35° к экватору, то между двумя половинами Марса можно обнаружить заметное различие в характере поверхности. Южная часть имеет в основном древнюю поверхность, сильно изрытую кратерами. В этом полушарии расположены главные ударные впадины - равнины Эллада, Аргир и Исиды. На севере доминирует более молодая и менее богатая кратерами поверхность, лежащая на 2-3 км ниже. Самые высокие области - большие вулканические купола гор Фарсида и равнины Элизий. Над обеими областями доминируют несколько огромных потухших вулканов, самым большим из которых является гора Олимп. Эти вулканические области расположены на восточном и западном концах огромной системы каньонов - долины Маринер, которая простирается на 5000 км вдоль экваториальной области и имеет среднюю глубину 6 км. Полагают, что она возникла в результате разлома, связанного с надвигом купола Фарсида. На Марсе раньше текли реки, от которых остались лишь сухие русла. Кроме этих ископаемых рек, на поверхности Марса есть высокие вулканы, один из которых - Олимп - высочайшая гора в Солнечной системе, его высота - 28 км. Планета изобилует именно щитовыми вулканами, образованными застывшими потоками лавы. Такие вулканы имеют очень пологие склоны и основания большой площади. В прошлом, Марс проявлял завидную вулканическую активность. На Марсе также засняты песчаные дюны, гигантские каньоны и разломы, метеоритные кратеры. Кроме воздействия ударов метеоритов, поверхность Красной планеты подвержена влиянию атмосферы и, пусть мало активной, гидросферы. На Марсе имеет место выветривание, пусть и не столь ощутимое, как на Земле. На Марсе присутствуют осадочные породы. Выветривание в прошлые времена, видимо, было заметнее, подкреплялось действием некогда существовавшей жидкой воды, более высокими температурами и атмосферным давлением. Некоторые разломы поверхности планеты - следствие тектонической активности Марса в далёком прошлом. У Марса есть слабое магнитное поле, в 800 раз уступающее по напряжённости земному. Это наводит на мысль о том, что у планеты есть хотя бы частично расплавленное металлическое ядро. По предварительным оценкам, диаметр ядра Марса составляет половину всего диаметра планеты. Спутники Марса Сравните с Луной! Фобос Деймос Луна Расстояние от планеты 9 400 км 23 500 км 3 476 км Период обращения 7 ч 39 м 30 ч 18 м 27,3 земных суток Размеры 19х21х27 км 11х12х15 км 3 476 км Два спутника Марса - Фобос и Деймос - бесформенны и совсем невелики, рассмотреть их в небольшой телескоп трудно. Спутники покрыты кратерами и изрыты бороздами неясного происхождения. Некоторые учёные полагают, что эти спутники - захваченные Марсом астероиды. Интересные подробности Четыре изображения Лица на Марсе - необычного рельефного образования. Во время съёмки этого участка поверхности лучи Солнца так осветили эту возвышенность, что она стала сильно походить на некую маску или таинственный лик (снимки “Викинга 1″). Снимки вызвали ещё один виток страстей вокруг жизни на Марсе и цивилизации на этой планете. Было написано множество книг, прочтено сотни лекций по поводу марсианского сфинкса. Однако, в рожицах на красной планете недостатка нет. Теперь же жизнь на Марсе нашли в… Антарктиде Группа учёных, ведомая Дэвидом Мак Кэем, в 90-х годах опубликовала статью, заявляющую об открытии существования (хотя бы в прошлом) бактериальной жизни на Марсе. Изучение метеорита, как предполагается, попавшего на Землю с Марса и упавшего в Антарктиде, дало интересные результаты. В веществе метеорита найдены органические соединения, схожие с продуктами жизнедеятельности земных бактерий. Там же обнаружены минеральные образования, соответствующие побочным продуктам бактериальной деятельности, и небольшие шарики карбонатов, которые могут быть микроископаемыми простых бактерий. Как же кусок Марса попал на Землю? Исследователи на это вопрос отвечают так. Исходные раскалённые горные породы затвердели на Марсе около 4,5 миллиардов лет тому назад,¬где-то 100 миллионов лет спустя после образования планеты. Эта информация основывается на изучении радиоизотопов метеорита. Между 3,6 и 4 миллиардов лет тому назад горная порода была разрушена, возможно, из-за падения метеорита. Вода, проникшая в трещины,¬позволила существовать простым бактериям в этих разломах. Приблизительно 3,6 миллиарда лет тому назад, бактерии и их побочные продукты стали ископаемыми в разломах. Эти сведения получены при изучении радиоизотопов в трещинах. 16 миллионов лет тому назад большой метеорит упал на Марс, выбив значительный кусок злосчастной породы, извергнув его в пространство. Обоснование именно такой давности события - исследование действия на метеорит космических лучей, под влиянием которых он находился всё время странствия в космосе. Это путешествие закончилось выпадением метеорита в Антарктиде. У учёных есть ответ и на то, каким образом было установлено именно марсианское происхождение небесного гостя. Метеорит весит 1,9 килограмма. Он - один из полутора десятков метеоритов,¬обнаруженных на Земле, которые считаются марсианскими. Большинство метеоритов сформировались в начале истории Солнечной системы, около 4,6 миллиардов лет тому назад. Одиннадцать из двенадцати марсианских метеоритов имеют возраст меньше, чем 1,3 миллиарда лет,¬а посланец жизни - 4,5 миллиарда лет, являясь единственным исключением. Все двенадцать - раскалённые прежде породы, кристаллизовавшиеся из расплавленной магмы, что говорит об их планетном происхождении, а не связанном, скажем, с астероидом. У них у всех схожий друг с другом состав. Все они также носят следы, подтверждающие нагрев от удара, выбросившего их в Космос, а в одном из них обнаружен пузырёк воздуха, состав которого схож с составом марсианской атмосферы, изученной “Викингами”. Все это, видимо, позволяет сказать, что эти метеориты родом с Марса. Оптимизму нет предела, но по поводу всей этой истории есть и другие мнения, загоняющие планету Земля в бездну одинокого существования в безжизненной Вселенной. Ещё рано горевать, но и радоваться надо с осторожностью. Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе - науке это не известно. Наука пока не в курсе дела. Планируется множество запусков АМС в начале грядущего тысячелетия. Поживём - увидим. В завершение, отметим, что при изучении снимков “Викингов”, были обнаружены два кратера, которые, в принципе, и могут являться следами падения того большого метеорита на Марс, который, якобы, извергнул горные породы в окружающее планету космическое пространство. Марс в цифрах: Масса 0,107 массы Земли (6,42.1023 кг) Диаметр 0,532 диаметра Земли (6 786 км) Плотность 3,95 г/см3 Температура поверхности от -125°С до +25°С Длительность звёздных суток 24,62 часа Среднее расстояние от Солнца 1,523 а.е. ( 227,9 млн. км) Период обращения по орбите 687,0 земных суток Наклон экватора к орбите 25°12′ Эксцентриситет орбиты 0,093 Наклонение орбиты к эклиптике 1°51′ Долгота Восходящего узла 49°38′ Средняя скорость движения по орбите 24,22 км/сек Расстояние от Земли от 56 до 400 млн. км Число известных спутников 2
Юпитер Пятая от Солнца и самая большая планета Солнечной системы. Юпитер, названный в честь царя римских Богов, господствует и среди девяти планет нашей Солнечной системы, соперничая с Солнцем в своём великолепии. Он более чем в два раза тяжелее, чем все другие планеты вместе взятые, и в 318 раз тяжелее Земли. Юпитер благоволит наблюдателям. Диск планеты достаточно велик для того, чтобы обладатели даже скромных телескопов смогли различать в его атмосфере простейшие структуры облаков. А Галилеевы спутники были бы видны невооружённым глазом, если бы их не затмевало сияние божественного хозяина. Юпитер на небе уступает в яркости только Солнцу, Луне, Венере и изредка Марсу. В противостояниях блеск планеты почти достигает -3. Уже пять АМС побывали у этой гигантской планеты. Это американские аппараты “Пионер 10″, “Пионер 11″, “Вояджер 1″, “Вояджер 2″ и “Галилео”. Последний на рубеже тысячелетий все еще кружился возле Юпитера, собирая важнейшие научные сведения. Общие сведения Бог Юпитер - древнеримский двойник древнегреческого громовержца Зевса. Юпитер отдалён о т Солнца на 778,3 млн. км (5,2 а.е.), его экваториальный диаметр - 143 тыс. км, что в 11 раз превышает земной. Юпитер представляет собой гигантский газовый шар, диаметр которого в десять раз превышает диаметр Земли, составляя одну десятую диаметра Солнца. Его масса равна 0,1% массы Солнца, а химический состав (по числу молекул) очень близок к составу Солнца: 90% водорода (находящегося на Юпитере в молекулярной форме) и 10% гелия. Вокруг своей оси он, в среднем, обращается за 10 часов. Причём, так как Юпитер не является твёрдым шаром, а состоит из газа и жидкости, то экваториальные его части быстрее вращаются, чем приполярные области, как это наблюдается у Солнца и других газовых планет. По той же причине Юпитер заметно сжат у полюсов. Ось вращения планеты почти перпендикулярна орбите. Следовательно, на Юпитере нет смены времён года. Среди следовых газов наиболее существенны водяной пар, метан и аммиак. Под слоем облаков нет никакой твёрдой поверхности. Вместо этого ниже внешних слоёв наблюдается (при увеличении давления с глубиной) постепенный переход от газа к жидкости. Затем следует резкий переход к металлической жидкости, в которой атомы лишены электронов. В самом центре, возможно, имеется маленькое ядро, остоящее из твёрдых пород и льда. Наличие источника внутренней энергии (тепло, выделившееся в результате гравитационного коллапса при образовании Юпитера) позволяет планете излучать в 1,5 - 2 раза больше тепла, чем она получает от Солнца. При визуальных наблюдениях диск Юпитера кажется пересечённым чередующимися светлыми зонами и тёмными поясами. Согласно данным, полученным четырьмя космическими зондами, пролетевшими мимо Юпитера в 1973 - 1981 гг. (”Пионер-10 и -11, “Вояж-1 и -2, и АМС “Галилео, внутри этих полос наблюдается очень сложная система потоков. В каждом полушарии имеется пять или шесть таких полос, по направлению совпадающих с ветровыми течениями. В строении своем Юпитер имеет сходство с небольшой звездой Внутреннее давление в его недрах может достигать 100 миллионов атмосфер. Магнитное поле Юпитера огромно, даже в сравнении с величиной самой планеты - оно простирается на миллионы километров. Если магнитосфера его была бы видима, она имела бы при рассмотрении с Земли угловой размер равный лунному. Относительно долговечными деталями планеты являются белые или цветные овалы. Наиболее известная и самая заметная из таких деталей Большое красное пятно, которое наблюдается уже около 300 лет. Происхождение этой детали точно не известно. Согласно одной из распространённых теорий утверждается, что она является огромным антициклоном. Цветные облака находятся в самых высоких слоях Юпитера (их глубина составляет около 0,1-0,3% радиуса планеты). Происхождение их окраски тоже остаётся тайной, хотя, по-видимому, можно утверждать, что она связана со следовыми составляющими атмосферы и свидетельствует о происходящих в ней сложных химических процессах. Цвет облаков коррелирует с высотой: синие структуры - самые глубокие, над ними лежат коричневые, затем белые. Красные структуры - самые высокие. Зонд с АМС “Галилео” в 1995 г. парашютировал сквозь верхние слои атмосферы Юпитера, передавая данные относительно состава и физических условий среды. Наземные наблюдения места вхождения зонда показали, что оно, по-видимому, было относительно свободно от облаков. Этим можно объяснить, почему не было получено почти никаких подтверждений существования ожидаемых трёх слоёв облаков (состоящих на самых больших высотах из кристаллов аммиака, гидросульфида аммония в середине, а внизу - из водяных и ледяных кристаллов). Скорость ветра, достигающая 530 км/час, оказалась даже больше, чем ожидалось. В то же время содержание гелия составило только около половины ожидаемого. Вероятное объяснение этого явления - увеличение концентрации гелия к центру планеты. Сопровождаемый своими спутниками и огромной сложной атмосферой, Юпитер обращается вокруг Солнца почти за 12 лет, являясь ближайшей к нему планетой-гигантом. Атмосфера его изобилует молниями и гигантскими вихрями, такими, как Большое Красное Пятно. Со своей системой спутников Юпитер подобен миниатюрной Солнечной системе, но хотя Юпитер и похож по своему химическому составу на звёзды, он не сияет, подобно Солнцу. Масса Юпитера составляет только одну восьмидесятую долю от необходимой для образования звезды. Меньшее значение массы не позволяет недрам Юпитера разогреться до нужной температуры. Зонд обнаружил также интенсивный радиационный пояс. Предположение о существовании слабого кольца вокруг Юпитера было впервые высказано на основании данных, полученных “Пионером-11″ в 1974 г. После проведенного “Вояджером” непосредственного фотографирования это предположение подтвердилось. Основная часть кольца лежит на расстоянии 1,72 - 1,81 радиуса от центра планеты. Исходя из характеристик кольца можно допустить, что оно состоит, главным образом, из частиц микронных размеров. Постоянным источником пополнения кольца могут быть движущиеся по орбите объекты размером с булыжник, постоянно бомбардируемые быстрыми частицами. Однако Юпитер и без того сильно влияет на небесные тела Солнечной системы. Некоторые спутники Юпитера, вероятно, являются астероидами, захваченными гравитационным притяжением гиганта. Пути неосторожно приблизившихся малых планет и комет по тем же причинам искажаются, что иногда приводит к катастрофическим последствиям. Кометы-неудачники могут быть выброшены Юпитером из Солнечной системы, либо пойманы им в смертельную ловушку, как это случилось с кометой Шумейкера-Леви-9 в 1994-м году. В настоящее время известно шестнадцать естественных спутников, вращающихся вокруг Юпитера. Они разделяются на четыре группы. По круговым орбитам в экваториальной плоскости движутся четыре маленьких внутренних спутника (Метида, Адрастея, Амальтея и Теба) и четыре больших галилеевых спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). Третья группа (Леда, Гималия, Лиситея и Элара) - маленькие спутники на круговых орбитах, наклонённых под углом 25° - 29° к экваториальной плоскости и лежащих на расстоянии 11 - 12 млн. км от Юпитера. Внешняя группа (Ананке, Карме, Пасифе и Синопе) - маленькие спутники с обратным движением по орбитам. Эти орбиты являются относительно вытянутыми эллипсами с существенным наклонением к экваториальной плоскости и лежат на расстоянии 21 - 24 млн. км от Юпитера. Четыре галилеевых спутника и их движения по орбите можно легко увидеть в маленький телескоп или бинокль. История открытий Юпитер - одна из планет, видимых невооруженным глазом, и путь её по ночному небу был наблюдаем тысячи лет. В 1610-м году, итальянский астроном Галилео Галилей обнаружил четыре самых больших спутника планеты: Ио, Европу, Ганимед, и Каллисто, известные также как Галилеевы спутники. Это было одно из самых ранних астрономических открытий, сделанных с телескопом. Оно сыграло свою роль, добавив уверенности сторонникам гелиоцентрической системы мира. В те далёкие дни борьба мировоззрений была очень остра. В течение последующих лет, с улучшением телескопов, становились известными и размер планеты, и существование Большого Красного Пятна, которое представлялось, по началу, островом в гигантском море на поверхности Юпитера. Земная астрономия всегда продолжала совершенствоваться, мы достигли истинного понимания некоторых “поверхностных” явлений (изменений в расположении деталей, их размеров, цвете), считая их уже атмосферными, а не относящимися к вовсе несуществующей твёрдой поверхности. С приходом радиоастрономии в науку (а именно в 1955-м году), мы обнаружили, что Юпитер - источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность гиганта. Юпитер изучается во всех длинах волн. Внизу Вы видите сравнение снимков Юпитера в тепловых и видимых лучах. Радиоизлучение Юпитера, обнаруженное в 1955г., послужило первым признаком наличия у него сильного магнитного поля, которое в 4000 раз сильнее земного. Следовательно, магнитосфера Юпитера в 100 раз больше земной. Закручивание электронов вокруг силовых линий порождает радиоизлучение, причём задержанные около планеты электроны дают синхротронное излучение в диапазоне дециметровых волн. Декаметровое излучение, наблюдаемое только от некоторых областей планеты, связано с взаимодействием ионосферы Юпитера со спутником Ио, орбита которого проходит внутри огромного плазменного тора. Это взаимодействие порождает также полярные сияния. Обнаруженное “Вояджерами” излучение в километровых длинах волн возникает в высоких широтах планеты и в плазменном торе. В марте 1972-го года была запущена АМС “Пионер 10″, для наблюдения пояса астероидов и Юпитера. Долетев до Юпитера в декабре 1973-го года, “Пионер 10″ обнаружил интенсивное излучение, исходящее от Юпитера, огромное магнитное поле, предполагающее наличие проводящей ток жидкости в недрах планеты. Годом позже, однотипный космический аппарат “Пионер 11″, пролетал Юпитер на своём пути к Сатурну и передал даже более подробные изображения гигантской планеты. Изучая данные, полученные этим аппаратом, учёные впервые заподозрили наличие у Юпитера колец. 31 марта 1997-го года был выключен космический аппарат “Пионер 10″, который ещё в 1973-м году первым преодолел пояс астероидов и достиг Юпитера. В 1983-м году он пересёк орбиту Нептуна - самой далекой на тот год планеты от Солнца - и направился к границам Солнечной системы. Находящееся в исправности оборудование “Пионера 10″ питалось энергией распада помещённых на спутник радиоактивных веществ. Теперь этот источник иссяк. “Пионер 10″ был выключен с расстояния в 9 световых часов, через 25 лет после запуска. В августе и сентябре 1977-го года, были запущенны два “Вояджера” для изучения внешней части Солнечной системы. “Вояджеры” побывали возле Юпитера в 1979-м году, подарив нам поразительные, красивые изображения царя планет, обнаружив тысячи деталей, до тех пор неизвестные. “Вояджеры” поведали нам, что процессы в атмосфере Юпитера - несоизмеримо более грандиозные подобия тех же явлений земной атмосферы. “Вояджеры” подтвердили догадки о кольцах планеты. Юпитер - третья планета, у которой открыли кольца. Запущенный в октябре 1989-го года с основной задачей изучения Юпитера, космический аппарат “Галилео” вернулся к Земле 8 декабря 1990-го года для совершения обычного гравитационного манёвра. После он направился к астероиду Гаспра, потом повстречался с другим астероидом - Идой, откуда уже попал в систему Юпитера. “Галилео” был нацелен на самые разнообразные исследования как самой планеты, так и её спутников. В 1995-м году от аппарата отделился специальный зонд, предназначенный для изучения атмосферы Юпитера. На рисунке вы видите красивое изображение, на котором запечатлен момент покорения планеты этим зондом. Образование Юпитера Юпитер хранит ключи от многих тайн Солнечной системы. Около 4, 5 млрд. лет тому назад, когда Солнечная система формировалась из вращающегося облака газов и пыли, ядро Юпитера, вероятно, зарождалось из льда и камней общей массой, превышающей в 15 раз земную. Давление солнечного света выталкивало атомы лёгких газов (водорода и гелия) из внутренней по отношению к орбите Юпитера части Солнечной системы, а притяжение больших ледяных ядер нашего гиганта и зарождавшегося по соседству Сатурна постаралось собрать эти атомы возле себя. Из гелия и водорода, в основном, и состоит атмосфера Юпитера сегодня. Юпитер “оброс” самой большой атмосферой среди всех планет, так как центральное внутреннее ядро его раньше достигло необходимой массы. Лик Юпитера, который мы видим, - это верхние слои его атмосферы. Химический состав, физические условия и строение Юпитера Если не считать его ядра, Юпитер на 90% - водород и на 10% - гелий по количеству атомов, и в соотношении 3 к 1-му - по массе. В атмосфере обнаружены метан, вода, аммиак и многие другие вещества. В ядре планеты преобладающими являются тяжёлые элементы, в основном, вода. Огромная атмосфера Юпитера создаёт и огромное давление. Оно увеличивается при приближении к центру планеты. В таких экстремальных условиях газы в атмосфере находятся в необычных состояниях. Находящийся достаточно глубоко водород под давлением атмосферы, возможно, сформировал слой в жидком металлическом состоянии. Это - и не океан, и не атмосфера. Такой слой водорода должен иметь свойства, которые не укладываются в наше привычное понимание. В отличие от простого газообразного водорода, жидкий металлический водород способен проводить электрический ток. Устойчивый радиошум и сильное магнитное поле Юпитера излучаются как раз этим слоем металлической жидкости. При удалении от ядра планеты, когда мы можем без сомнения считать, что речь идёт об атмосфере, мы увидим, что газы ведут себя более знакомым образом, перемещаясь в общих планетных циркуляциях, управляемых изначально вращением планеты. Полагают, что Юпитер имеет три слоя облаков в своей атмосфере. Наверху - облака из оледеневшего аммиака. Под ними - облака кристаллов сероводорода аммония, а в самом низком слое - собираются водяной лёд и, возможно, жидкая вода. Атмосферам Юпитера и других газовых планет свойственны ветры больших скоростей, дующие в пределах широких полос, параллельных экватору планеты. В смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп. Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км в час. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют в более низких её слоях, вплоть до тысячи километров от внешних облаков. Из этого сделан вывод, что они управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот. В атмосфере Юпитера возникают чудовищные бури и вихри, одним из которых и является Большое Красное Пятно, замеченное с Земли более 300 лет назад. Большое Красное Пятно (БКП) - овал размером 12 000 на 25 000 км, т.е. это достаточно большая область для того, чтобы вместить в себя две Земли. Исследования, проведённые в ИК-диапазоне,¬и визуальные наблюдения движений в самом вихре указывают на то, что он - область высокого давления, т.е. антициклон. Облака Пятна расположены значительно выше и более холодны, чем облака вокруг. Схожие структуры обнаружены на Сатурне и Нептуне. До сих пор неизвестно, как они могут существовать так долго. Как возникают такие красочные явления - также неизвестно, но учёные полагают, что они обусловлены потоками разогретых газов из недр планеты. Цвета потоков и прочих облаков, вероятно, вызваны их химическим составом. Например, хотя количество углерода в атмосфере Юпитера очень невелико, атомы этого вещества легко объединяются с атомами водорода и кислорода, образуя целый ряд газов, таких, как угарный, метан и другие органические соединения, вносящие разнообразие цветов. Оранжевые и коричневые цвета в облаках Юпитера могут быть соотнесены с органическими соединениями, включающими в себя серу и фосфор. Долгоживущий Белый Овал в атмосфере Юпитера в фиолетовых лучах. Этот вихрь образовался в 30-х годах уходящего столетия к югу от Большого Красного Пятна. С востока на запад он имеет размер 9 000 км и дрейфует вместе с другими подобными циклонами в направлении преобладающих вокруг него ветров. К югу (т. е. ниже) можно заметить меньший вихрь со своими циклоническими рукавами. Он движется со скоростью 0,4° в день относительно большего соседа. Взаимодействие между двумя вихрями породило своеобразный рисунок из облаков в атмосфере. Размер минимальных видимых деталей на снимке - десятки километров. Изображение получено 19-го февраля 1997-го года аппаратом “Галилео”. Движение ветров в атмосфере Юпитера видимые в ультрафиолете и фиолетовых лучах (Снимок телескопа имени Хаббла). Вверху в виде темных пятен, выстроившихся в линию в южном полушарии планеты, видны следы столкновения частей кометы Шумейкера-Леви 9 (слева направо: части С, А, Е). Эта пара изображений получена несколько часов спустя после падения части Е, 17-го июля 1994-го года. Пятна перемещались вместе с ветрами в атмосфере Юпитера. Особенно темными пятна кажутся на снимке справа, в ультрафиолете, потому что кометные осколки оставили в атмосфере частицы пыли и газ, поглощающие ультрафиолет. Все это вещество медленно оседало со временем в более нижние слои облаков. Внизу представлено то же полушарие 12-13 дней спустя. Пятна расползлись вдоль линий широт, по направлениям ветров. Благодаря содействию профессора Виктора Тейфеля из Лаборатории физики Луны и планет Астрофизического института им.В.Г.Фесенкова в Казахстане, мы можем представить здесь две фотографии Юпитера. Снимки получены с метровым телескопом в 1997-м году. Кольца Юпитера Из-за препятствий, создаваемых атмосферой и магнитным полем планеты, частицы колец вряд ли остаются в них долго. Вероятность того, что наблюдаемое теперь кольцо - остаток некогда более внушительного, - невелика. Слишком много времени прошло с тех пор, как возникла планета. Это значит, что кольца должны непрерывно пополняться. Небольшие спутники Метис и Адрастея, чьи орбиты лежат в пределах колец, - очевидные источники таких пополнений. Магнитосфера Юпитер имеет огромное магнитное поле, значительно превышающее по напряжённости Земное. Магнитосфера Юпитера простирается на 650 млн. км за орбиту Сатурна! Но в направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше. Даже на таком расстоянии от себя Солнце показывает, кто, на самом-то деле, в доме хозяин. Таким образом, форма магнитосферы Юпитера, как и других планет, далека от сферической. Спутники Юпитера лежат в области влияния поля, и это, возможно, объясняет относительно недавно открытую вулканическую деятельность Ио. Напомним, что магнитное поле захватывает заряженные частицы, летящие от Солнца (этот поток называют солнечным ветром), образуя радиационные пояса. Присутствие в таких областях незащищённого специальными средствами живого существа было бы для последнего губительным. Для космических аппаратов такая обстановка создаёт большие проблемы. Магнитное поле мешает работать приборам, и само по себе, и захваченными им частицами. С этим часто сталкиваются в настоящее время. Поле Юпитера очень сильно. “Галилео”, при изучении атмосферы планеты, обнаружил радиационный пояс, приблизительно в 10 раз мощнее земного, между кольцом Юпитера и самыми верхними атмосферными слоями. Юпитер в цифрах: Масса 317,9 массы Земли (1,9. 1027 кг) Диаметр 11,2 диаметра Земли (142 984 км) Плотность 1,33 г/см3 Температура видимой поверхности -160°С Длительность звёздных суток 9,93 часа Среднее расстояние от Солнца 5,20 а.е. ( 778,33 млн. км) Период обращения по орбите 11,86 земных лет Наклон экватора к орбите +3°05` Эксцентриситет орбиты 0,048 Наклонение орбиты к эклиптике 1,31° Долгота восходящего узла 100°31` Средняя скорость движения по орбите 13,06 км/сек Расстояние от Земли от 591 млн. до 965 млн. км Число спутников 17
Сатурн В античной мифологии Сатурн был божественным отцом Юпитера. Сатурн был богом Времени и Судьбы. Как известно, Юпитер в своем мифическом обличии пошел дальше отца. В Солнечной системе Сатурну отведена также вторая роль среди планет. Сатурн второй как по массе, так и по размерам. Однако он позади многих и многих тел околосолнечного пространства по плотности: она у Сатурна меньше плотности воды (около 700 кг на кубический метр). Известна одна романтическая иллюстрация этого обстоятельства: если бы было возможно где-то создать гигантский водный океан, то Сатурн мог бы в нём плавать. Сатурн, не желая смиряться с отставанием от Юпитера, обзавелся большим числом спутников и, главное, великолепным кольцом, благодаря которому шестая планета серьёзно оспаривает первое место в номинации Великолепие. Многие астрономические книги на обложках своих предпочитают иметь именно Сатурн, а не Юпитер. Случайный прохожий наверняка знает о кольцах Сатурна и может ничего не вспомнить о Большом Красном Пятне или Галилеевых спутниках. Наиболее поразительная структура Сатурна - его система колец. Кольца лежат в экваториальной плоскости планеты, которая наклонена к орбите обращения вокруг Солнца под углом 27°. Кольца можно легко увидеть даже в небольшой телескоп. По мере изменения относительного расположения Земли и Сатурна кольца предстают под разными углами, иногда полностью открываясь, а иногда (при наблюдении с ребра) почти исчезая из вида. Кольца Сатурна имеют ряд зон различной яркости, разделённых тёмными промежутками. Наиболее заметные промежутки - щели Кассини и Энке. Полученные "Вояджерами" изображения колец показали, что они состоят из многих тысяч узких концентрических колечек, так что кольца кажутся прорезанными многочисленными желобками. Но об этом мы подробно поговорим в конце статьи. Сатурн может достигать отрицательной звёздной величины в период противостояния планеты. Сатурн находился вблизи противостояния 6-го ноября 1999-го года. В эти дни его блеск составил -0,22. В небольшие инструменты легко разглядеть диск и кольцо, если оно хоть немного развёрнуто к Земле. Кольцо из-за движения планеты по орбите меняет свою ориентацию по отношению к Земле. Когда плоскость кольца пересекает Землю, даже в средние телескопы рассмотреть его не получается: оно очень тонкое. Последний раз такое происходило летом 1995-го года. После этого кольцо всё больше и больше разворачивается к нам, а Сатурн, соответственно, становится всё ярче и ярче в каждое следующее противостояние. В первый год третьего тысячелетия в день противостояния 3-го декабря Сатурн разгорелся до -0,45-й звёздной величины. В этот год кольца максимально развернулись к Земле. Не слишком тяжело заметить также и Титан - самый большой спутник планеты, он имеет блеск порядка 8, 5-й звездной величины. Из-за малой контрастности, облака Сатурна рассмотреть труднее, чем облачные полосы на Юпитере. Зато легко заметить сжатие планеты у полюсов, которое достигает 1:10. У Сатурна побывало 3 космических аппарата. Эти же АМС предварительно посетили Юпитер: "Пионер 11" и оба "Вояджера". Общие сведения Шестая от Солнца большая планета Солнечной системы. Сатурн - один из четырёх "газообразных гигантов", уступающий в размере только Юпитеру. Его экваториальный диаметр в 9,4 раза больше земного, а масса превышает земную в 95 раз. Однако средняя плотность вещества планеты составляет 0,7 от плотности воды. Большая часть массы представлена водородом и гелием. У планеты имеется центральное ядро, образованное твёрдыми породами или смесью твёрдых пород и льда. Масса ядра в десять или пятнадцать раз превышает массу Земли. В окружающей это ядро области высокого давления водород находится в металлической форме. Внешняя половина планеты состоит из мощной атмосферы, а видимые детали представляют собой полосы облаков в верхних атмосферных слоях. История Открытий Сатурн был замечен людьми, видимо, позднее таких ярких планет, как Юпитер, Марс и Венера. Но в древней Греции о нём уже знали. Его считали самым далёким из известных планет, то есть не ошибались. Визуальные наблюдения без телескопов не могли привести к серьёзным открытиям. И, возможно, Вы уже привыкли к тому, что первенство в астрономических открытиях принадлежит Галилео Галилею, человеку, который первый направил на небо телескоп. Зрительная труба учёного была настолько несовершенна, что не давала достаточно чёткого изображения. Это не позволило итальянцу рассмотреть кольцо Сатурна. Но по бокам от диска планеты Галилей видел неясные придатки. Он посчитал их спутниками Сатурна, по аналогии с уже открытыми им спутниками Юпитера. Однако Галилей не был авантюристом. Расплывчатый вид наблюдавшихся им объектов не позволял ему утверждать об открытии наверняка. Чтобы закрепить за собой первенство и в то же время не попасть в неловкое положение ошибившегося, Галилей прибегнул к модному в то время жесту: об открытии, правильность и достоверность которого вызывали сомнения, сообщалось в краткой шифровке, сложной для толкования всем, кроме автора. Если открытие подтверждалось дальнейшими исследованиями, сообщение об открытии расшифровывалось, и весь мир видел, кто же был первый. Галилей в 1610-м году опубликовал такую анаграмму: Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras Если бы нашлась умная голова, которая смогла бы переставить буквы в этой нелепице должным образом, то открытие Галилея можно было бы прочесть на латыни, языке бывшем тогда в ходу среди учёных умов. Число вариантов различных перестановок безумно велико (35-значное число), поэтому вероятность того, что подобное сообщение будет прочитано общественностью верно, ничтожна мала. Но Иоганн Кеплер решился-таки на попытку, достойную восхищенья. Выбросив из всего набора пару букв (иногда в анаграммы добавлялись и лишние символы, для большей путаницы), он составил фразу, в переводе означавшую: "Привет вам, близнецы, Марса порождение" (Salve, umbistineum geminatum Martia proles). Иначе говоря, получалось, что Галилей открыл 2 спутника Марса. Кеплер, ища во всем гармонию, сам считал, что их у Марса должно быть именно 2. Ну посудите сами: у Земли - 1 спутник, у Юпитера (как тогда считалось) - 4. Сколько же должно быть спутников у планеты, находящейся между Землею и Юпитером? Конечно же два! Обычная геометрическая прогрессия. Знал бы Кеплер, что лет через четыреста у Юпитера окажется спутников в четыре раза больше. Великий труд Кеплера пропал даром. Галилео Галилей расшифровал свое послание миру позднее, также исключив две буквы: Altissimum planetam tergeminum observavi ("Высочайшую планету тройную наблюдал"). "Высочайшую" значит "самую далекую". Но через несколько лет спутники пропали (догадайтесь, почему). Галилей усомнился в своем собственном открытии. И его, как такового, все же не произошло. Оно состоялось позднее, и прежде чем о нем рассказать, оговорим, что история об этих анаграммах была вычитана в книге Б.А. Воронцова-Вельяминова "Очерки о Вселенной". Книга и впрямь замечательная. Гюйгенс через много лет после невыразительных попыток Галилея во весь голос сообщил: Aaaaaaa, ccccc, d, eeeee, g, h, iiiiiii, llll, mm, nnnnnnnnn, oooo, pp, q, s, ttttt,¬uuuuu Через три года голландский ученый поверил в себя и расшифровал свое открытие: Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato, что означало: "кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным". Это произошло в 1658-м году. В год опубликования анаграммы Христиан Гюйгенс открывает также и самый большой спутник Сатурна - Титан. В 18-м веке Вильям Гершель сумел измерить период вращения планеты вокруг своей оси. Сделать это было не так просто из-за того, что детали на диске Сатурна различимы гораздо хуже, чем у Юпитера. Сатурн вращается быстро, совершая в среднем один оборот за 10 час. 32 мин., хотя скорость вращения изменяется с широтой. В результате появляется существенное сжатие у полюсов: полярный и экваториальный диаметры отличаются на 11%. В середине 20-го века была измерена температура верхних облаков Сатурна: около 100 К. Для облаков на Сатурне большие цветовые контрасты не характерны. Однако иногда наблюдается штормовая активность. В конце сентября 1990 г. в атмосфере появилось большое белое пятно, расширявшееся в течение нескольких недель, пока оно не заняло значительную часть экваториальной области планеты. Это извержение вещества из более низких атмосферных слоёв было очередным в цепи аналогичных явлений, происходящих с 30-летним циклом, соответствующим периоду обращения Сатурна. Подобные пятна отмечались в 1876, 1903, 1933 и 1960 гг. около середины сатурнианского лета в северном полушарии. Время от времени происходят и более слабые извержения. Одно из них наблюдалось телескопом "Хаббл" в 1994 г. Компьютерная обработка изображений, полученных "Вояджером 1 и 2" в 1980 и 1981 гг., выявила сложные циркуляционные потоки, подобные наблюдаемым на Юпитере. В 1979-м году к Сатурну подлетел "Пионер 11", пионер в прямом смысле слова. Он обнаружил магнитосферу планеты, показал тонкую структуру её кольца. "Вояджеры" (1 и 2) посетили Сатурн с разницей во времени в девять месяцев в ноябре 1980-го и в августе 1981-го годов. Эти три встречи с Сатурном пополнили наши знания и углубили понимания всего, что касается планеты и её системы Расширенные наблюдения с небольшого расстояния позволили получить самые качественные изображения Сатурна, его колец и спутников. Некоторые из последних были открыты "Вояджерами". Ниже Вы видите несколько снимков, на некоторых из которых хорошо видна тень от колец Сатурна на планету: Многое из того, что мы знаем о Сатурне - итог двух исследований "Вояджеров". В 2004-м году к Сатурну должен подлететь космический аппарат Кассини, работа которого рассчитана на 4 года. "Кассини" в пути уже с конца 1997-го года. В 1999-м году Кассини вернулся к Земле от ... Венеры, совершил, пользуясь гравитацией нашей планеты, необходимый маневр и направился к... Юпитеру, чтобы получить от него последний гравитационный "толчок" в сторону самого Сатурна. Это должно было случиться в декабре 2000-го года. Строение Планеты Благодаря содействию профессора Виктора Тейфеля из Лаборатории физики Луны и Планет Астрофизического института им. В.Г.Фесенкова в Казахстане, мы можем представить здесь снимок Сатурна, полученный сложением двух снимков, которые были сделаны через разные фильтры метровым телескопом 6-го сентября 1998-го года. Строение Всех планет-гигантов схоже. Не станем повторятся, остановимся лишь на особенностях. Атмосфера Сатурна, в основном, как уже было сказано выше - водород и гелий. Но из-за особенности образования планеты большая, нежели на Юпитере, часть Сатурна приходится на другие вещества. "Вояджер 1" выяснил, что около 7 процентов объёма верхней атмосферы Сатурна - гелий (по сравнению с 11-ю процентами в атмосфере Юпитера), в то время как почти всё остальное - водород. Невысокая контрастность цветов на видимом диске Сатурна могла бы быть результатом более сильного смешивания газов в направлении, перпендикулярном экватору, чего не наблюдается в атмосфере Юпитера, на котором полосы облаков различимы даже в 65-мм зрительную трубу с увеличением лишь 60 крат. Такая особенность в атмосфере Сатурна, видимо, связана с особенностями ветров на нем. Ветра на Сатурне очень сильны. Вблизи экватора, "Вояджеры" измерили их: скорость около 500 метров в секунду. Ветра дуют, по большей части, в восточном направлении (напомним, что, как и большинство планет, Сатурн вращается с запада на восток). Сила ветров ослабевает при удалении от экватора. Также, при удалении от экватора, появляется все больше западных течений. Преобладание восточных потоков (по направлению осевого вращения) указывает на то, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2 000 километров. Кроме того, измерения "Вояджера 2" показали, что ветра в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы. Когда "Вояджер 2" был по отношению к Земле за Сатурном, радиолуч прошёл через верхнюю атмосферу, позволив измерить её температуру и плотность. Минимальная температура на Сатурне - 82 Кельвина. Температура возрастает при погружении в атмосферу. "Вояджеры" обнаружили ультрафиолетовое излучение водорода в атмосфере средних широт и полярные сияния на широтах выше 65 градусов. Подобная активность может привести к образованию сложных углеводородных молекул. Полярные сияния средних широт, которые происходят только в освещённых Солнцем областях, возникают по тем же причинам, что и полярные сияния на Земле. Разница лишь в том, что на нашей планете это явление присуще, в значительной части, более высоким широтам. Магнитосфера Магнитосфера Сатурна, как и у других планет, определяется внешним давлением солнечного ветра. Когда "Вояджер 2" вошёл в магнитосферу планеты, давление солнечного ветра было высоким, и магнитосфера протянулась лишь на 19 радиусов Сатурна (1,1 миллиона километров) в направлении Солнца. Позже, когда "Вояджер" покидал Сатурн, ветер Солнца ослаб, и магнитосфера Сатурна должна была увеличиться на 70%. В отличие от всех других планет, чьи магнитные поля были измерены, поле Сатурна ориентировано так, что ось его симметрии совпадает с осью вращения планеты вокруг оси. Это редкое явление в Солнечной системе было открыто еще "Пионером 11" в 1979-м году, и было подтверждено "Вояджерами". В пределах магнитосферы Сатурна были определены отличающиеся друг от друга пояса. Они разнятся набором частиц, которые удерживаются в этих поясах, и их энергией. Частицы эти поставляются как Солнцем, так и спутниками планеты. Магнитосфера Сатурна излучает радиошумы, зафиксированные "Вояджером 1". Интересно, что когда магнитосферу изучал "Вояджер 2", шумы претерпели изменения и значительно ослабли. Возможно, это связано с сезонными изменениями, активностью Солнца, однако, в тот момент Сатурн также вошёл в магнитосферу Юпитера, как известно, раздувающуюся, порою, до таких пределов. И хотя влияние поля Юпитера на таком расстоянии мало, возможно, и он всё-таки причастен к изменениям в магнитосфере Сатурна. Кольца Сатурна Кольца Сатурна состоят из множества ледяных частиц с размерами от долей миллиметра до нескольких метров. Только это не лед в том виде, в котором его знают лезвия коньков жителей планеты Земля. Скорее, это снег, а не лед. Да, обычный водяной снег, причем, снег очень рыхлый, совсем не отличающийся известной прочностью льда. Кольцо Сатурна настолько широко, что по нему, будь такое возможно, мог бы катиться Нептун или Уран. Или оба сразу. Ширина кольца составляет 137 000 км. В то же время, кольцо имеет в толщину всего несколько десятков метров. Если представить себе Сатурн в виде футбольного мяча, кольца бы у такой планеты были гораздо тоньше волоса. Кольцо Сатурна, из-за своей большой ширины и высокой отражательной способности составляющих его частиц, очень яркое. Свет, идущий от кольца, мешает астрономам искать вблизи Сатурна его маленькие спутники. Но примерно раз в 15 лет Земля пересекает плоскость колец Сатурна, и в этот не продолжительный промежуток времени, когда кольца повернуты к Земле ребром, их почти невозможно разглядеть даже в самые большие телескопы. Такими случаями и пользуются астрономы, фотографируя Сатурн, изучая снимки, на которых нет помех от яркого кольца. Так были открыты новые спутники в 1966-м году. На фотографиях, сделанным на телескопе им. Хаббла, тоже были найдены четыре новых спутника в 1995-м году. Впрочем, как выяснилось позже, в этом случае открытие было, скорее всего, ошибочным. "Вояджер 1" позволил подробнее рассмотреть структуру колец. Множество щелей, кроме уже известной давно щели Кассини, побудили учёных выдвинуть гипотезу о наличии маленьких спутников, орбиты которых лежат внутри этих щелей, и, считалось, что такие спутники, как бы, собирают все частицы на своём пути. Однако, "Вояджер 2", проводивший систематический поиск таких спутников, ничего не обнаружил. Не смотря на то, что некоторые из астрономов по-прежнему предполагают найти подобное сосуществование спутника и щели, многочисленные исследования привели к выводу о том, что виновниками образования многих щелей действительно являются спутники, но только те, чьи орбиты лежат за пределами колец. Да и механизм образования щелей совсем иной. И частицы, и спутники обращаются вокруг Сатурна, подчиняясь законам Кеплера, из которых, в частности, следует, что чем дальше находится тело от центра, вокруг которого оно обращается, тем больше период его обращения. Это означает, что и внутри колец период обращения частиц вокруг Сатурна зависит только от расстояния до планеты. Для любого спутника найдётся такое кольцо, для которого больший период обращения спутника окажется кратным периоду обращения частиц, находящихся в этом кольце. Скажем, период обращения спутника окажется почти точно в три раза больше, чем период обращения частиц. Этот спутник через равные промежутки времени изменяет движение всех таких частиц, и те покидают, со временем, свою орбиту, образуя тонкую щель, почти свободную от частиц. Таким образом, за каждой щелью стоит влияние определённого спутника, "личность" которого легко выясняется. Астрономы говорят, что эту щель спутник пасёт. Здесь слово "пасёт" используется как термин, а спутники, присматривающие за щелями в кольце Сатурна, называют "пастухами". До 1980 г. были известны десять спутников Сатурна. С тех пор было открыто ещё несколько. Одна часть была обнаружена в результате телескопических наблюдений в 1980г., когда система колец была видна с ребра (и благодаря этому наблюдениям не мешал яркий свет), а другая - при пролётах АМС "Вояджер-1 и -2" в 1980 и 1981 гг. В настоящее время точно установлено наличие восемнадцати спутников, а для подтверждения существования ещё трёх (а возможно, и большего числа) спутников требуются дополнительные наблюдения. Существует три основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть имена и у более слабых колец - D, E, F. При ближайшем рассмотрении, как мы помним, колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи с хорошими телескопами можно увидеть менее заметные щели. Кольца являются остатками того допланетного облака, которое породило все тела Солнечной системы. На тех расстояниях от планеты, на которых вращается большая доля частиц кольца, возникновение спутников невозможно из-за гравитационного воздействия самой планеты, разрушающей все более или менее крупные тела. Частицы колец многократно сталкиваются, разрушаются и слипаются вновь. Напомним, что они настолько хрупки, что уступают в этом самому рыхлому снегу, который Вы можете себе вообразить. Сатурн в цифрах: Масса 95,2 массы Земли (5,7.1026 кг) Диаметр 9,45 диаметра Земли (120 536 км) Плотность 0,69 г/см3 Температура видимой поверхности -190°С Длительность звёздных суток 10,23 часа Среднее расстояние от Солнца 9,54 а.е. ( 1 426,98 млн. км) Период обращения по орбите 29,46 земных лет Наклон экватора к орбите +26°44` Эксцентриситет орбиты 0,056 Наклонение орбиты к эклиптике 2,49° Долгота восходящего узла 113°38` Средняя скорость движения по орбите 9,65 км/сек Расстояние от Земли от 1 199 млн. до 1 653 млн. км Число спутников 18
Уран Уран - седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, Уран больше в диаметре, чем Нептун, но уступает ему в массе. Его нетрудно увидеть в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой телескоп покажет небольшой диск. Уран, хотя и может быть увиден невооружённым глазом, требует, всё же, оптических инструментов для наблюдений. Звёздная величина его вблизи противостояний превышает 6. Диск планеты можно разглядеть с увеличением порядка 100 и больше. Спутники, самые яркие, имеют блеск на 8 величин меньше, чем сам Уран. Увидеть их нелегко. Кольцо Урана рассмотреть вообще очень сложно, обычными оптическими средствами здесь не обойтись. С Земли даже в самый большой телескоп он кажется зеленоватым диском, почти лишённым деталей. Общие сведения Расстояние от Солнца - 19.2 а.е., экваториальный диаметр - 51,1 тыс. км. Уран - один из четырёх "газовых гигантов" Солнечной системы. Его диаметр превосходит диаметр Земли в четыре раза, а масса превышает земную в пятнадцать раз. Предполагается, что в центре планеты имеется небольшое каменное ядро, которое окружено толстой ледяной мантией из замерзших масс воды, метана и аммиака. Внешний слой планеты - водородная и гелиевая атмосфера с небольшим количеством различных молекулярных соединений. Период обращения вокруг Солнца - 84 года. Средняя температура на Уране - около 60-ти Кельвинов. Уран - старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов). Был посещён единственным автоматическим космическим аппаратом "Вояджер 2". История открытий Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это комета. Как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самое ранняя запись о "звезде" была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал её как 34-ю Тельца - одно из принятых обозначений звёзд в созвездиях). Гершель назвал планету Georgium Sidus (Планета Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III; другие называли её планетой Гершеля. Имя же "Уран" было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году. Уран был посещён только одним космическим кораблём: недалеко от Урана пролетал "Вояджер 2". Корабль прошёл в 81.500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. Он передал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих планету. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу, которая велика настолько же, насколько и необычна. Современное исследование планеты затруднено из-за её удалённости. Однако крупные телескопы не оставляют её без внимания. За последние годы было открыто целых 6 новых спутников планеты. Особенности вращения Урана У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики, но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины "лежачего" обращения Урана точно неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана - северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы. Почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас всё больше полагают, что такое положение Урана - результат столкновения с большим небесным телом на ранних стадиях формирования планеты. Подобная же проблема связана и с Венерой, которая хоть и не лежит на боку, но так же вращается в обратную сторону. Химический состав, физические условия и строение Урана Уран сформировался из первоначальных твёрдых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лёд). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40 до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду. Толстый слой (дымка) - фотохимический смог - обнаруживается вокруг освещённого Солнцем полюса. Освещённое Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. На представленном изображении Урана справа контраст цветов искусственно усилён для выявления разницы между ними. Инструменты "Вояджера" обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже. Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно на 83% из водорода, на 15% из гелия и на 2% из метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они слишком плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанных "Вояджером 2". Недавние наблюдения с НST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Однако, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри. Обеднённость атмосферы планеты легкими газами - следствие недостаточной массы зародыша планеты. В ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия только потому, что к моменту, когда будущий Уран собрал достаточно массивное ядро, свободного водорода и гелия в Солнечной системе оставалось мало. Зато Уран содержит больше воды, метана, ацетилена. Кольца Урана Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть кольца, девять более или менее ярко выраженных. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры "Вояджера" обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца - общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это ещё одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии. Наблюдения также показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Количество известных колец может, в конечном счёте, возрасти, судя по наблюдениям "Вояджер 2". Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Предлагаемый снимок кольца сделан с Земли в ИК-диапазоне Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника - Корделия и Офелия - находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников. Магнитосфера Уран, как многие планеты, имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии её наклонена почти на 60 градусов оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля - неизвестен; существование гипотетического электропроводящего океана воды или аммиака пока не подтверждено исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расплавленных породах, расположенных недалеко от ядра. Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана. Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. "Вояждер 2" "чувствовал" поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километров от планеты Уран в цифрах: Масса: 14,53 массы Земли (8,68.10 25 кг) Диаметр: 4,00 диаметра Земли (51 118 км) Плотность: 1,29 г/см3 Температура поверхности: -220°С Длительность звёздных суток : 15,35 часа (обратное вращение) Среднее расстояние от Солнца: 19,19 а.е. ( 2 871 млн. км) Период обращения по орбите: 84,01 земных лет Наклон экватора к орбите: 97,86° Эксцентриситет орбиты: 0,046 Наклонение орбиты к эклиптике: 0,77° Долгота восходящего узла: 74°13` Средняя скорость движения по орбите: 6,81 км/сек Расстояние от Земли: от 2,6 до 3,2 млрд. км Число спутников: 21
Нептун Нептун - одна из больших планет Солнечной системы, обычно восьмая от Солнца (в период с 1979 по 1999 г. вытянутость орбиты Плутона привела к тому, что он оказалась к Солнцу ближе, чем Нептун). Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Через хороший телескоп с большим усилением Нептун выглядит как слегка голубоватый диск (этот цвет объясняется присутствием метана в верхней атмосфере планеты). Поверхностные детали наземными оптическими инструментами обнаружены быть не могут, хотя в инфракрасном свете наблюдаются яркие пятна. Это - довольно сложная планета для наблюдений. Её блеск в противостоянии едва переваливает за 8-ую звёздную величину. Тритон - самый большой и яркий спутник - ненамного ярче 14-й звёздной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально - почти невозможно. Несмотря на это он занимает 4-е место по величине и превосходит Уран в массе. Только одному космическому аппарату "Вояджер 2" удалось достичь столь удалённой планеты, как Нептун. Другие проекты пока... ещё только проекты. Вы видите один из необработанных снимков "Вояджера 2". Общие сведения Нептун удалён от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты - 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса - около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила - 165 неполных лет. Средняя температура - 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря. Совсем недавно можно было сказать, что Нептун - самая далёкая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находилась ближе к Солнцу. У обладавших небольшими оптическими инструментам была уникальная возможность разглядеть самую далёкую планету Солнечной системы. Нептун, один из четырёх "газовый гигантов", имеет небольшое каменное ядро, окруженное ледяной мантией из замёрзших воды, метана и аммиака. Диаметр планеты почти в четыре раза больше диаметра Земли. Внешняя атмосфера состоит главным образом из молекулярного водорода с добавлением гелия (15-20% по массе) и небольшого количества метана. История открытий Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 г. Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо Джоном К. Адамсом в Англии и Урбеном Ж. Леверрье во Франции. Их вычисления опирались на несоответствия между наблюдаемой и предсказанной орбитами Урана, начиная с его открытия в 1781 г., которые были приписаны гравитационным возмущениям неизвестной планеты. После открытия Урана было обращено внимание на то, что орбита его не соответствовала закону Ньютона, претерпевая постоянные отклонения. Это и навело на мысль о существовании ещё одной планеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения 7-й планеты. Нептун впервые наблюдался астрономами Галле и д'Аррестом 23-го сентября 1846-го года недалеко от тех положений, которые независимо друг от друга предсказывали англичанин Адамс и француз Леверрье. Вычисления их базировались на результатах наблюдений Юпитера, Сатурна и самого Урана. Открытие это было триумфом расчётной астрономии! Нептун был посещен только одним космическим кораблем: "Вояджером 2" 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече. Химический состав, физические условия и строение Нептуна Крупноплановые изображения Нептуна были получены "Вояджером-2" с пролётной траектории в августе 1989 г. Наблюдения с помощью космического телескопа "Хаббл" (HST), позволяющие различить отдельные детали атмосферы Нептуна, начались в 1994 г. Во многих отношениях (например, по размеру и строению) Нептун похож на Уран. Но, в отличие от Урана, в высокодинамичной атмосфере Нептуна имеются заметные и изменяющиеся облачные структуры. В верхней атмосфере Нептуна имеются два главных слоя облаков. Слой, состоящий из кристаллов метанового льда, лежит поверх непрозрачных облаков, которые, возможно, содержат замерзший аммиак или сероводород. Кроме того, в верхних слоях атмосферы имеется углеводородная дымка, возникшая в результате действия солнечного излучения на метан. Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно также подобны Урану: различные "льды" или отвердевшие газы с содержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет чёткого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твёрдое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна - это, по большей части, метан: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране. >Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2 200 км/час. Ветры дуют в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках Вы видите облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла - он излучает более, чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца. Большое Тёмное Пятно Наиболее выделяющаяся структура в южном полушарии, обнаруженная "Вояджером- 2", была названа Большим тёмным пятном. Оно в два раза меньше, чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Располагаясь на 20° к югу от экватора, оно вращается против часовой стрелки с периодом около 16 дней. Над ним, как и над другими тёмными пятнами формируются яркие "перистые" облака. Ветры Нептуна несли это Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. "Вояджер 2" также видел меньшее тёмное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако (внизу). Оно могло быть потоком, восходящим от нижних слоёв атмосферы к верхним, но истинная природа его остаётся пока тайной. Однако к 1994 г., когда были проведены наблюдения с помощью HST, это пятно полностью исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое тёмное пятно в северном полушарии Нептуна, не замеченное "Вояджером". Этому пятну также сопутствовали яркие облака. Последующие наблюдения HST показали, что характер облаков изменялся, хотя в целом структура атмосферы оставалась устойчивой. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за лёгких изменений в температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках показано движение облаков в районе Пятна. Кольца Нептуна Наблюдения, сделанные с Земли во время покрытий Нептуном других небесных тел, позволили предположить наличие у него неполных кольцевых "дуг". "Вояджер-2" обнаружил четыре незначительных кольца, одно из которых "сдвоено" именно так, как требуется для объяснения результатов наблюдений при покрытиях. Позже, при затмении Нептуном одной из звёзд, в 1981-м году, были открыты кольца. Это сначала наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии "Вояджера 2" в августе 1989-го года показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень тёмны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена: самое крайнее - Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем - безымянное кольцо, совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом - Леверрье (чьи внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку к открытию Нептуна. Магнитосфера Регулярные радиовсплески, обнаруженные "Вояджером-2", говорят о том, что Нептун имеет магнитное поле и окружен магнитосферой. Всплески разделены интервалом времени в 16,11 часа, что, по всей видимости, соответствует периоду вращения планетарного ядра. Атмосферные детали вращаются с различными скоростями, при этом происходит их смещение по широте. Измеренная скорость ветра составляла 2200 км/час. Магнитная ось планеты наклонена к оси вращения под углом в 47°, что позволяет думать, что асимметричное поле возникает в мантии, а не в ядре и что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки: по её мнению "Северный полюс" мог бы находиться южнее Москвы… Основываясь на общем количестве излучаемой энергии, можно оценить среднюю температуру планеты в 59 K., но при этом остается непонятным, почему Нептун излучает энергии в 2,7 раза больше, чем получает от Солнца. Также магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно. Оно, вероятно, создаётся движениями проводящего вещества (возможно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более, чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных её местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлёте к Нептуну, "Вояждер" двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность учёным провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, "Вояджеру" удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси - 16 часов 7 минут. Нептун в цифрах: Масса 17,14 массы Земли (1,02. 1026 кг) Диаметр 3,88 диаметра Земли (49 520 км) Плотность 1,64 г/см3 Температура поверхности -231°С Длительность звёздных суток 19,2 часа Среднее расстояние от Солнца 30,06 а.е. ( 4.497 млн. км) Период обращения по орбите 164,79 земных лет Наклон экватора к орбите +29°34` Эксцентриситет орбиты 0,008 Наклонение орбиты к эклиптике 1,77° Долгота восходящего узла 131°01` Средняя скорость движения по орбите 5,43 км/сек Расстояние от Земли от 4,3 до 4,6 млрд. км Число спутников: 8 Плутон (выведен из статуса планет) Плутон - девятая планета Солнечной системы, открытая в Обсерватории Лоуэлла 18 февраля 1930 г. Клайдом Томбо (умершем в 1997-м году) как объект 15-й звездной величины. Это - самая дальняя из известных больших планет Солнечной системы. Увидеть ее можно либо на фотографиях, либо в мощные телескопы, т.к. в дальнейшем, больше столетия среднегодовое ее значение будет только падать. Из-за своего медленного движения по орбите, яркость Плутона мало меняется за год. Но удобнее, как и все внешние планеты, его наблюдать вблизи противостояний. Если же брать большие промежутки времени, за которые Плутон сможет пройти значительную часть своей орбиты, яркость его изменится сильно, так как орбита значительно вытянута. В конце 20-го века условия его наблюдения были наилучшими, Плутон в это время находился ближе к Солнцу, чем Нептун. Девятая планета Солнечной системы самая далекая от Солнца, самая маленькая, имеющая самые большие эксцентриситет и наклонение орбиты. Возможно, Плутон является самым большим небесным телом из пояса Койпера. Общие сведения Орбита Плутона имеет самое большое наклонение к эклиптике и самый большой эксцентриситет среди всех планет. Расстояние Плутона от Солнца составляет 30 - 50 а.е., экваториальный диаметр - 2,3 тыс. км, в 0,18 земного, масса - 1,3.1022 кг, 0,002 массы Земли. Период обращения вокруг Солнца - 249 лет. Через перигелий Плутон прошел в 1989г. и в течение 1979 - 1999гг. будет находиться ближе к Солнцу, чем Нептун. Название свое планета получила в честь бога подземного царства. История открытий Поиски планеты за Нептуном начались в 1905 г.; стимулом для них послужило очевидное несоответствие между расчетными и наблюдаемыми орбитами Урана и Нептуна. Астрономы решили, что это происходит из-за влияния более дальней планеты. Надо сказать, что маленькая масса Плутона недостаточна, чтобы вызвать наблюдаемые отклонения Урана и Нептуна, поэтому многие ученые еще надеются отыскать десятую планету. Между 1985 и 1990 гг. для Плутона имела место редкая серия покрытий и прохождений. При наблюдениях с Земли такие события за 248-летний период обращения планеты случаются только дважды. Благодаря им появилась возможность различить спектральные картины Плутона и Харона и построить первые приближенные карты альбедо поверхности Плутона. Например, во время покрытия Плутоном звезды в 1988-м году удалось обнаружить у Плутона протяженную, но разряженную атмосферу. В 1978-м году на фотографии Плутона обнаружен выступ, который помог открыть спутник Плутона - Харон. Также они подтвердили существовавшие предположения о крайней неоднородности и изменчивости поверхности планеты, которые основывались на изменении яркости в течение периода обращения и в более длительные сроки. Всего несколько лет назад, в 1996-м году впервые удалось получить снимок, на котором Плутон и Харон видны раздельно. Еще позднее удалось получить информацию о самых больших деталях поверхности Плутона, отличие которых состоит для нас лишь в отражательной способности. На изображении справа показаны компьютерные обработки снимков обоих полушарий Плутона в сравнении с необработанными снимками (HST). Химический состав, физические условия и строение Плутона Считается, что эта планета - ледяной мир, состоящий из замерзших газов. Плутону при такой низкой температуре, какая царит так далеко от Солнца (-235 по Цельсию), под силу удержать атмосферу из тяжелых газов, и, судя по всему, она у него есть. Вообще, с этим далеким миром еще связано много загадок, очень уж далеко он расположен. По сегодняшним данным, плотность Плутона где-то в два раза превышает плотность воды. Возможно, у него есть ядро из "пропитанных" водой (гидрированных) горных пород. Ядро покрывает толстый слой водяного льда. В 1976 году на Плутоне обнаружили метановый лед. В 1992-м - азот и углерод, тоже замерзшие. Поверхностная температура составляет около 40 K. В 1996 г. при наблюдениях с Космического телескопа "Хаббл" впервые удалось разрешить широкие светлые и темные детали на поверхности Плутона. Подобно Урану, Плутон вращается в обратном обычному направлении. Ось его вращения наклонена к плоскости эклиптики на 122, так что планета движется "лежа на боку". Спутник Плутона - Харон Открытие в 1978 г. спутника Плутона Харона дало возможность уточнить величину диаметра и массу планеты. Ее диаметр оказался равным 2300 ± 40 км. Общая плотность Плутона приблизительно вдвое превышает плотность воды, поэтому считается вероятным, что он состоит из толстого слоя водяного льда, покрывающего ядро из частично гидратированных горных пород. Спутник отстоит от Плутона не больше, чем на 20 000 километров. Масса его составляет всего три десятитысячные массы Земли, но это без малого в 10 раз меньше массы самого Плутона. По сравнению со своей центральной планетой Харон очень велик (Луна легче Земли в 81 раз, но уже это считается несильным различием. Подобные системы еще принято называть двойными планетами). Диаметр Харона больше радиуса Плутона и составляет 1 212 км. Он обладает, по-видимому, той же плотностью и состоит из тех же компонентов, что и Плутон. Харон и Плутон находятся во взаимном вращении с периодом 6,39 суток. Из-за достаточно большой массы Харона центр масс системы, вокруг которого происходит указанное вращение, расположен за пределами Плутона. В противоположность Плутону, который выглядит красноватым, поверхность Харона имеет серый цвет. Открытые вопросы В виду удаленности, Плутон можно назвать планетой вопросов. Ни одного космического аппарата даже близко не было рядом с Плутоном. О рельефе этой планеты можно гадать. То же можно сказать и о спутнике Хароне. Остается с оптимизмом или пессимизмом (по выбору) смотреть в будущее. Плутон в цифрах: Масса 0,0022 массы Земли (1,29.1022 кг) Диаметр 0,18 диаметра Земли (2 324 км) Плотность 2 г/см3 Температура поверхности -233°С Длительность звездных суток 6,39 земных суток (обратное вращение) Среднее расстояние от Солнца 39,53 а.е. ( 2 871 млн. км) \29,65-49,28а.е.\ Период обращения по орбите 248,54 земных лет Наклон экватора к орбите 122,46° Эксцентриситет орбиты 0,25 Наклонение орбиты к эклиптике 17,14° Долгота восходящего узла 110°18` Средняя скорость движения по орбите 4,74 км/сек Расстояние от Земли от 4,3 до 7,5 млрд. км Число спутников: 1 (3?) Вскоре после открытия в 1930 году, Плутон был классифицирован как планета Международным Астрономическим Союзом. Однако на основании сделанных впоследствии открытий Плутон был лишён этого статуса.
Просьба к администрации удалить сообщение написанное между Венерой и Землей. И это сообщение тоже Если вы открываете книжку для просмотра картинок - это не мои проблемы. Другим интересно будет читать!
