Що являє собою Сонячна система? Що таке сонячна система - планети (скільки їх, найбільша і маленька), малі тіла і сонце Внутрішня Сонячна система

Безкрайній космос, який нас оточує, - це не просто величезна безповітряний простір і порожнеча. Тут все підпорядковано єдиному і строгому порядку, все має свої правила і підпорядковується законам фізики. Все знаходиться в постійному русі і знаходиться в постійно взаємозв'язку один з одним. Це система, в якій кожне небесне тіло займає своє певне місце. Центр Всесвіту оточений галактиками, серед яких знаходиться і наш Чумацький Шлях. Нашу галактику в свою чергу формують зірки, навколо яких крутяться великі і малі планети зі своїми природними супутниками. Доповнюють картину вселенського масштабу блукаючі об'єкти - комети і астероїди.

У цьому безкрайньому скупченні зірок знаходиться і наша Сонячна система - крихітний за космічними мірками астрофізичний об'єкт, до якого належить і наш космічний дім - планета Земля. Для нас землян, розміри Сонячної системи колосальні і важко піддаються сприйняттю. З точки зору масштабів Всесвіту це крихітні цифри - всього 180 астрономічних одиниць або 2,693e + 10 км. Тут також все підпорядковано своїми законами, має своє чітко визначене місце і послідовність.

Коротка характеристика і опис

Міжзоряне середовище і стійкість Сонячної системи забезпечує розташування Сонця. Його місце розташування - міжзоряний хмара, що входить в рукав Оріона-Лебедя, який в свою чергу є частиною нашої галактики. З наукової точки зору наше Сонце знаходиться на периферії, в 25 тис. Світлових років від центру Чумацького Шляху, якщо розглядати галактику в діаметральної площині. У свою чергу, рух Сонячної системи навколо центру нашої галактики здійснюється по орбіті. Повний оборот Сонця навколо центру Чумацького Шляху здійснюється по-різному, в межах 225-250 млн. Років і становить один галактичний рік. Орбіта Сонячної системи має нахил до галактичної площини в 600. Поруч, по сусідству з нашою системою, здійснюють біг навколо центру галактики інші зірки і інші сонячні системи зі своїми великими і малими планетами.

Приблизний вік Сонячної системи становить 4,5 млрд. Років. Як і більшість об'єктів у Всесвіті, наша зірка утворилася в результаті Великого вибуху. Походження Сонячної системи пояснюється дією тих же законів, які діяли і продовжують діяти сьогодні в області ядерної фізики, термодинаміки і механіки. Спочатку утворилася зірка, навколо якої в силу відбуваються доцентрових і відцентрових процесів почалося формування планет. Сонце сформувалося з щільного скупчення газів - молекулярного хмари, яке стало продуктом колосального Вибуху. В результаті доцентрових процесів відбувалося стиснення молекул водню, гелію, кисню, вуглецю, азоту та інших елементів в одну суцільну і щільну масу.

Результатом грандіозних і настільки масштабних процесів стало освіту протозвезди, в структурі якої почався термоядерний синтез. Цей тривалий процес, що почався набагато раніше, ми спостерігаємо сьогодні, дивлячись на наше Сонце через 4,5 млрд. Років з моменту його утворення. Масштаби процесів, що відбуваються під час формування зірки можна уявити, оцінивши щільність, розміри і масу нашого Сонця:

• щільність становить 1,409 г / см3;
• обсяг Сонця становить практично ту ж цифру - 1,40927х1027 м3;
• маса зірки - 1,9885х1030кг.

Сьогодні наше Сонце - це рядовий астрофізичний об'єкт у Всесвіті, не найменша зірка в нашій галактиці, але і далеко не найбільша. Сонце перебуває в своєму зрілому віці, будучи не тільки центром Сонячної системи, але і головним фактором появи і існування життя на нашій планеті.

Остаточне будова Сонячної системи припадає на цей же період, з різницею, плюс-мінус півмільярда років. Маса всієї системи, де Сонце взаємодіє з іншими небесними тілами Сонячної системи, становить 1,0014 M☉. Іншими словами, все планети, супутники і астероїди, космічний пил і частинки газів, що обертаються навколо Сонця, в порівнянні з масою нашої зірки, - крапля в морі.

У тому вигляді, в якому ми маємо уявлення про нашій зірці і планетах, що обертаються навколо Сонця - це спрощений варіант. Вперше механічна геліоцентрична модель Сонячної системи з годинниковим механізмом була представлена ​​науковому співтовариству в 1704 році. Слід враховувати, що орбіти планет Сонячної системи не лежать все в одній площині. Вони обертаються навколо під певним кутом.

Модель Сонячної системи була створена на основі більш простого і старовинного механізму - телуру, за допомогою якого було змодельовано ситуацію і рух Землі по відношенню до Сонця. За допомогою телуру вдалося пояснити принцип руху нашої планети навколо Сонця, розрахувати тривалість земного року.

Найпростіша модель Сонячної системи представлена ​​в шкільних підручниках, де кожна з планет і інші небесні тіла займають певне місце. При цьому слід враховувати, що орбіти всіх об'єктів, що обертаються навколо Сонця, розташовані під різним кутом до діаметральної площині Сонячної системи. Планети Сонячної системи розташовані на різній відстані від Сонця, роблять оборот з різною швидкістю і по-різному звертаються навколо власної осі.

Карта - схема Сонячної системи - це малюнок, де всі об'єкти розташовані в одній площині. В даному випадку таке зображення дає уявлення тільки про розміри небесних тіл і відстанях між ними. Завдяки такому трактуванні стало можливим зрозуміти розташування нашої планети в ряду інших планет, оцінити масштаби небесних тіл і дати уявлення про тих великих відстанях, які відділяють нас від наших небесних сусідів.

Планети і інші об'єкти Сонячної системи

Практично весь всесвіт - це міріади зірок, серед яких зустрічаються великі і малі сонячні системи. Наявність у зірки своїх планет-супутників - явище буденне для космосу. Закони фізики скрізь однакові і наша Сонячна система не є винятком.

Якщо шукати відповіді на запитання, скільки планет в Сонячній системі було і скільки є сьогодні, відповісти однозначно досить складно. В даний час відомо точне розташування 8 великих планет. Крім цього навколо Сонця крутяться 5 малих карликових планет. Існування дев'ятої планети на даний момент в наукових колах заперечується.

Вся Сонячна система поділена на групи планет, які розташовуються в наступному порядку:

Планети земної групи:

• Меркурій;
• Венера;
• Марс.

Газові планети - гіганти:

• Юпітер;
• Сатурн;
• уран;
• Нептун.

Всі планети, представлені в списку, відрізняються будовою, мають різні астрофізичні параметри. Яка планета більше або менше за інших? Розміри планет Сонячної системи різні. Перші чотири об'єкти, схожих за своєю будовою із Землею, мають тверду кам'яну поверхню, наділені атмосферою. Меркурій, Венера і Земля є внутрішніми планетами. Марс замикає цю групу. Слідом за ним йдуть газові гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун - щільні, кулясті газові освіти.

Процес життя планет Сонячної системи не припиняється ні на секунду. Ті планети, які сьогодні ми бачимо на небосхилі - це те розташування небесних тіл, яке має планетарна система нашої зірки на поточний момент. Той стан, яке було на зорі формування Сонячної системи разюче відрізняється від того, що вивчено сьогодні.

Про астрофізичних параметрах сучасних планет свідчить таблиця, де вказано також і відстань планет Сонячної системи до Сонця.

Існуючі планети Сонячної системи мають приблизно однаковий вік, проте є теорії про те, що спочатку планет було більше. Про це свідчать численні стародавні міфи і легенди, що описують присутність інших астрофізичних об'єктів і катастрофи, що призвели до загибелі планети. Це підтверджує і структура нашої зоряної системи, де поряд з планетами присутні об'єкти, які є продуктами бурхливих космічних катаклізмів.

Яскравим прикладом такої діяльності є пояс астероїдів, що знаходиться між орбітами Марса і Юпітера. Тут сконцентровані в величезній кількості об'єкти позаземного походження, в основному представлені астероїдами і малими планетами. Саме ці уламки неправильної форми в людській культурі вважаються залишками протопланети Фаетон, яка загинула в мільярди років тому в результаті масштабного катаклізму.

Насправді, в наукових колах існує думка, що пояс астероїдів утворився в результаті руйнування комети. Астрономи виявили на великому астероїді Феміда і на малих планетах Церера і Веста, є найбільшими об'єктами пояса астероїдів, присутність води. Знайдений на поверхні астероїдів лід може свідчити про кометної природі освіти цих космічних тіл.

Раніше, відноситься до числа великих планет Плутон, сьогодні не вважається повноцінною планетою.

Плутон, який раніше був зарахований до великих планет Сонячної системи, сьогодні переведений в розмір карликових небесних тіл, що обертаються навколо Сонця. Плутон разом з Хаумеа і Макемаке, найбільшими карликовими планетами, знаходиться в поясі Койпера.

Ці карликові планети Сонячної системи розташовуються в поясі Койпера. Область між поясом Койпера і хмарою Оорта є найвіддаленішій від Сонця, однак і там космічний простір не пустує. У 2005 році там виявили найдальше небесне тіло нашої Сонячної системи - карликову планету Еріду. Процес дослідження найвіддаленіших областей нашої Сонячної системи триває. Пояс Койпера і Хмара Оорта, гіпотетично є прикордонними областями нашої зоряної системи, видимою межею. Ця хмара з газу знаходиться на відстані одного світлового року від Сонця і є районом, де народжуються комети, мандрівні супутники нашого світила.

Характеристика планет Сонячної системи

Земна група планет представлена ​​найближчими до Сонця планетами - Меркурієм і Венерою. Ці два космічних тіла Сонячної системи, незважаючи на схожість у фізичному будові з нашою планетою, є ворожою для нас середовищем. Меркурій - найменша планета нашої зоряної системи, ближче за всіх розташована до Сонця. Тепло нашої зірки буквально спопеляє поверхню планети, практично знищили на ній атмосферу. Відстань від поверхні планети до Сонця становить 57 910 000 км. За своїми розмірами, всього 5 тис. Км в діаметрі, Меркурій поступається більшості великих супутників, які є при владі Юпітера і Сатурна.

Супутник Сатурна Титан має діаметр понад 5 тис. Км, супутник Юпітера Ганімед має діаметр 5265 км. Обидва супутники за своїми розмірами поступаються тільки Марсу.

Найперша планета мчить навколо нашої зірки з величезною швидкістю, здійснюючи повний оборот навколо нашого світила за 88 земних днів. Помітити цю маленьку і спритну планету на зоряному небосхилі практично неможливо через близької присутності сонячного диска. Серед планет земної групи саме на Меркурії спостерігаються найбільші добові перепади температур. Тоді як поверхня планети, звернена до Сонця, розжарюється до 700 градусів за Цельсієм, зворотна сторона планети занурена у всесвітній холод з температурами до -200 градусів.

Головна відмінність Меркурія від всіх планет Сонячної системи - його внутрішню будову. У Меркурія найбільше железонікелевое внутрішньо ядро, на яке припадає 83% маси всієї планети. Однак навіть нехарактерне якість не дозволило Меркурію мати власні природні супутники.

Слідом за Меркурієм розташовується сама найближча до нас планета - Венера. Відстань від Землі до Венери становить 38 млн. Км, і вона дуже схожа на нашу Землю. Планета має практично таким же діаметром і масою, трохи поступаючись за цими параметрами нашій планеті. Однак в усьому іншому, наша сусідка в корені відрізняється від нашого космічного будинку. Період обороту Венери навколо Сонця становить 116 земних днів, а навколо власної осі планета крутиться вкрай повільно. Середня температура поверхні що обертається навколо своєї осі за 224 земних діб Венери становить 447 градусів Цельсія.

Як і її попередниця, Венера позбавлена ​​фізичних умов, що сприяють існуванню відомих форм життя. Планету оточує щільна атмосфера, що складається в основному з вуглекислого газу і азоту. І Меркурій, і Венера - єдині з планет Сонячної системи, які позбавлені природних супутників.

Земля є останньою з внутрішніх планет Сонячної системи, перебуваючи від Сонця приблизно на відстані в 150 млн. Км. Наша планета робить один оборот навколо Сонця за 365 днів. Обертається навколо власної осі за 23,94 години. Земля є першим з небесних тіл, розташованих на шляху від Сонця до периферії, яке має природний супутник.

Відступ: Астрофізичні параметри нашої планети добре вивчені і відомі. Земля є найбільшою і найщільнішою планетою з усіх інших внутрішніх планет Сонячної системи. Саме тут збереглися природні фізичні умови, за яких можливе існування води. Наша планета має стабільним магнітним полем, що утримує атмосферу. Земля є самою добре вивченою планетою. Подальше вивчення в основному має не тільки теоретичний інтерес, але і практичний.

Замикає парад планет земної групи Марс. Подальше вивчення цієї планети має в основному не тільки теоретичний інтерес, але і практичний, пов'язаний з освоєнням людиною позаземних світів. Вчених-астрофізиків приваблює не тільки відносна близькість цієї планети до Землі (в середньому 225 млн. Км), але і відсутність складних кліматичних умов. Планета оточена атмосферою, правда перебуває в украй розрідженому стані, має в своєму розпорядженні власним магнітним полем і перепади температур на поверхні Марса не настільки критичні, як на Меркурії і на Венері.

Як і Земля, Марс має два супутники - Фобос і Деймос, природна природа яких останнім часом піддається сумніву. Марс є останньою четвертою планетою з твердою поверхнею в Сонячній системі. Слідом за поясом астероїдів, який є своєрідною внутрішньої кордоном Сонячної системи, починається царство газових гігантів.

Найбільші космічні небесні тіла нашої Сонячної системи

Друга група планет, що входять до складу системи нашої зірки має яскравих і великих представників. Це найбільші об'єкти нашої Сонячної системи, які вважаються зовнішніми планетами. Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун найбільш віддалені від нашої зірки, величезні за земними мірками і їх астрофізичні параметри. Відрізняються ці небесні тіла своєю масивністю і складом, який в основному має газову природу.

Головні красені Сонячної системи - Юпітер і Сатурн. Загальної маси цієї пари гігантів цілком би вистачило, щоб вмістити в ній масу всіх відомих небесних тіл Сонячної системи. Так Юпітер - найбільша планета Сонячної системи - важить 1876.64328 · 1024 кг, а маса Сатурна становить 561.80376 · 1024 кг. Ці планети мають найбільше природних супутників. Деякі з них, Титан, Ганімед, Каллісто і Іо - найбільші супутники Сонячної системи і за своїми розмірами можна порівняти з планетами земної групи.

Найбільша планета Сонячної системи - Юпітер - має діаметр, що становить 140 тис. Км. За багатьма параметрами Юпітер більше нагадує не відбулася зірку - яскравий приклад існування малої Сонячної системи. Про це говорять розміри планети і астрофізичні параметри - Юпітер всього в 10 разів менше нашої зірки ,. Планета обертається навколо власної осі досить швидко - всього 10 земних годин. Вражає і кількість супутників, яких на сьогоднішній день виявлено 67 штук. Поведінка Юпітера і його супутників дуже схоже на модель Сонячної системи. Така кількість природних супутників у однієї планети ставить нове запитання, скільки було планет Сонячної системи на ранньому етапі її формування. Передбачається, що Юпітер, володіючи потужним магнітним полем, перетворив деякі планети в свої природні супутники. Деякі з них - Титан, Ганімед, Каллісто і Іо - найбільші супутники Сонячної системи і за своїми розмірами можна порівняти з планетами земної групи.

Трохи поступається за своїми розмірами Юпітеру його менший брат - газовий гігант Сатурн. Ця планета, як і Юпітер, складається в основному з водню і гелію - газів, які є основою нашої зірки. При своїх розмірах, діаметр планети становить 57 тис. Км, Сатурн також нагадує протозірку, яка зупинилася в своєму розвитку. Кількість супутників у Сатурна трохи поступається кількості супутників Юпітера - 62 проти 67. На супутнику Сатурна Титані, так само як і на Іо - супутнику Юпітера - є атмосфера.

Іншими словами, найбільші планети Юпітер і Сатурн зі своїми системами природних супутників сильно нагадують малі сонячні системи, зі своїм чітко вираженим центром і системою руху небесних тіл.

За двома газовими гігантами йдуть холодні і темні світи, планети Уран і Нептун. Ці небесні тіла знаходяться на видаленні 2,8 млрд. Км і 4,49 млрд. Км. від Сонця відповідно. В силу величезної віддаленості від нашої планети, Уран і Нептун були відкриті порівняно недавно. На відміну від двох інших газових гігантів, на Урані і Нептуні присутня у великій кількості замерзлі гази - водень, аміак і метан. Ці дві планети ще називають крижаними гігантами. Уран менше за розмірами, ніж Юпітер і Сатурн і займає третє місце в Сонячній системі. Планета є полюс холоду нашої зоряної системи. На поверхні Урана зафіксована середня температура -224 градусів Цельсія. Від інших небесних тіл, що обертаються навколо Сонця, Уран відрізняється сильним нахилом власної осі. Планета немов котиться, обертаючись навколо нашої зірки.

Як і Сатурн, Уран оточує воднево-гелієва атмосфера. Нептун на відміну від Урана, має інший склад. Про присутність в атмосфері метану говорить синій колір спектру планети.

Обидві планети повільно і величаво рухаються навколо нашого світила. Уран обертається навколо Сонця за 84 земних років, а Нептун оббігає навколо нашої зірки вдвічі довше - 164 земних року.

На закінчення

Наша Сонячна система являє собою величезний механізм, в якому кожна планета, всі супутники Сонячної системи, астероїди і інші небесні тіла рухаються по чітко заставленому маршруту. Тут діють закони астрофізики, які не змінюються ось уже 4,5 млрд. Років. По зовнішніх краях нашої Сонячної системи рухаються в поясі Койпера карликові планети. Частими гостями нашої зоряної системи є комети. Ці космічні об'єкти з періодичністю 20-150 років відвідують внутрішні області Сонячної системи, пролітаючи в зоні видимості від нашої планети.

Якщо у вас виникли питання - залишайте їх у коментарях під статтею. Ми або наші відвідувачі з радістю відповімо на них

Привіт, шановні читачі блогу сайт. Сонячна система - це сукупність планет, що обертаються навколо Сонця по орбітах, Сонце і ряд інших небесних тіл менших розмірів.

До складу входять лише природні об'єкти, що роблять оборот навколо зірки або будь-якої планети. Зрозуміло, супутники, запущені з Землі, до них не відносяться.

Але давайте докладніше подивимося, що таке сонячна система і яке її будову. Дізнаємося, які малі і великі тіла її утворюють. Яка найбільша планета, а яка найменша. Перерахуємо їх все по порядку, подивимося на її і макети.

Планети Сонячної системи

Про саме сонце (центральну зірку системи) ви можете почитати за наведеною вище посиланням або коротко ознайомитися з інформацією по ньому внизу цієї статті. З цікавих фактів можна додати, що маса Сонця складає 99,86% маси всієї Сонячної системи, що говорить про його незаперечною важливості.

Скільки планет у Сонячній системі і їх порядок

Наступними за величиною після Сонця тілами є планети. Скільки планет у Сонячній системі? Ще недавно вважалося, що навколо нашої зірки обертаються 9 планет:

Для дітей існують спеціальні макети або малюнки сонячної системи, що допомагають їм зрозуміти, що значить обертання навколо Сонця, як, наприклад, зображена вище модель.

Найбільша і найменша планета сонячної системи

Плутон - це планета чи вже ні?

Плутонзізнавався найменшою планетою Сонячної системи. Однак останнім часом виникало чимало запитань про те, чи правильно вважати Плутон планетою. Чому? Ось кілька фактів, які дали привід засумніватисяв тому, чи можна цей об'єкт називати планетою:

1. Маса Плутона менше маси Місяця - супутника Землі. Її недостатньо для того, щоб Плутон розчистив простір на орбіті від інших тіл. Орбіта ж Плутона населена багатьма об'єктами, які мають такий же склад.
2. Виявлення за орбітою Плутона тіла, що має велику масу і. Цей об'єкт отримав назву Еріда.
3. Центр мас системи Плутон-Харон (Харон - супутник) лежить поза цими двома тел.

Багато що стало зрозуміло після детальних досліджень пояса Койпера. Він складається з безлічі крижаних об'єктів діаметром від 100 км. Сам же Плутон має діаметр 2400 км.

Після ряду подібних відкриттів перед астрономами виникла задача заново дати визначення поняттю планета.

Однією з вимог було те, що планета повинна зумітирозчистити простір навколо своєї орбіти. Саме це і стало причиною виключення Плутона зі списку планет і присвоєння йому назви карликової планети.

Планети земної групи включаючи найменшу

Планети сонячної системи обертаються по орбітах. Перші 4 по порядку планети сонячної системи узагальнюють як земну групу:

1. Меркурій - це найменшаі найближча до світила планета. Період її обертання навколо зірки займає 88 днів.
2. Венера. Вона обертається навколо своєї осі в протилежному напрямку щодо руху по орбіті. Ще однією такою планетою є Уран. Венера - найгарячіша планета. Температура атмосфери досягає + 470 ° С.
3. Земля - ​​третя по порядку від Сонця планета Сонячної системи. Вона має найбільшу щільність і діаметр в своїй групі. Тут в атмосфері є вільний кисень. Земля має один природний супутник - Місяць.
4. Марс. Атмосфера четвертої планети складається з вуглекислого газу. Через наявність оксиду заліза в грунті, планета має червонуватий відтінок.

Планети гіганти включаючи найбільшу

За чотирма планетами земної групи слідують зовнішні планети сонячної системи:

1. Юпітер - найбільша планета. Її маса в 318 разів перевищує масу нашої планети. Вона складається з Н (гідрогену) і Чи не (гелію), має безліч супутників, один з яких за розміром більше навіть Меркурія.
2. Сатурн. Він відомий нам завдяки своїм кільцям. Планета має безліч супутників.
3. Уран. Ця планета має найменшу масу серед гігантів. Вона відрізняється тим, що кут нахилу її осі до площини дорівнює майже 100 °. Тому про цю планету можна сказати, що вона не стільки обертається, скільки котиться по своїй орбіті.
4. Нептун. Період обертання - 248 років. Вона є останньою планетою, проте далеко не останнім тілом в Сонячній системі.

Вище на фото зображені планети сонячної системи і реальне співвідношення їх розмірів.

Малі тіла Сонячної системи

Це невеликі тіла, що роблять оборот навколо нашого світила. Найчастіше вони не мають сферичну форму, а виглядають як кам'яні брили. У них . Астероїди можуть мати супутники. Вони не включені в модель сонячної системи.

Після орбіти четвертої планети знаходиться пояс астероїдів. Він закінчується до орбіти п'ятої планети - Юпітера. Астероїди - це найпоширеніші малі тіла сонячної системи. Їх розміри можуть варіюватися від декількох метрів до сотень кілометрів. Хоча вони набагато менші, ніж планети, однак такі тіла можуть мати супутники.

Крім пояса астероїдів, є й інші астероїди. Шляхи деяких таких тел перетинаються з орбітою нашої планети. Однак ми можемо не турбуватися, що рух астероїда порушить розташування планет в Сонячній системі.

карликові планети

Ряд астероїдів, які мають велику масу і діаметр стали класифікувати як карликові планети. Серед них:

1. Церера.
2. Плутон (раніше вважався планетою).
3. Еріда (знаходиться за Плутоном).

Це небесний об'єкт, що світився з яскраво вираженою головою і хвостом. Яскравість комети безпосередньо залежить від її відстані до Сонця.

Комета складається з наступних частин:

1. Ядро. У ньому міститься практично вся вага комети.
2. Кома - туманна оболонка, навколишнє ядра.
3. Хвіст. Він розташовується в зворотному від Сонця напрямку.

Одна з відомих комет - це комета Галлея. Вона то наближається до Сонця, то віддаляється від нього. Голова комети складається із замерзлої води, частинок металу і різних сполук. Діаметр ядра цієї комети - 10 км. Період проходження орбіти (еліпса) - близько 75 років.

Точка на орбіті, в якій тіло максимально наближене до Зірки називається перигелій, а протилежна (найдальша) - афелій.

метеорити

Це порівняно невеликі тіла, які падають на поверхню інших небесних об'єктів більшої величини. можуть бути залізними, кам'яними або залізно-кам'яними. На поверхню нашої планети падає близько 2 000 тонн метеоритів на рік. Деякі мають масу в кілька грам, а інші - в кілька десятків тонн. Наприклад, що впав на Землю в 1908 році Тунгуський метеорит, повалив лісу.

Дослідження нашої Сонячної системи буде тривати ще багато років, тому напевно в майбутньому нам будуть ставати відомими все нові факти і відомості про планети, комети, астероїди і інших космічних тілах.

Сонце - зірка сонячної системи

, Що знаходиться в центрі нашої системи і є основою макета сонячної системи. Його маса - 1, 989 ∙ 10 30 кг, що займає 99,86% маси системи. Діаметр світила - 1,391 млн. Км Воно є вогненним газовим кулею. Завдяки процесам, що відбуваються в ядрі, виділяється величезна кількість енергії.

Сонце відноситься до ряду зірок, які називають «жовтими карликами». Жовтими називають зірки, температура на поверхні яких становить від 5000 до 7500 К.

будова Сонця

Розглядаючи будову Сонячної системи, варто почати з її центру, а саме з центру Сонця. Світило можна розділити на кілька шарів:

1. Ядро. У надрах відбувається розрив атомів водню, що супроводжується виділенням величезної енергії. Там також відбувається злиття протонів і нейтронів в ядра атомів гелію. В ядрі температура досягає 15 млн К, що в 2,5 рази більше, ніж на поверхні. Ядро простягається на 173 тис. Км від центру Сонця, що становить близько 20% зірки.
2. Радіаційна зона. У ній випроменені ядром фотони, блукають близько 200 тисяч років і втрачають свою енергію через зіштовхування з частинками плазми.
3. Конвективная зона. Вона схожа на киплячу масу, в якій постійно відбувається піднімання до поверхні частинок, що знаходяться на кордоні радіаційної та конвективної зон. Тут шлях частинок до поверхні світила займає набагато менше часу, ніж тривалість процесів в радіаційній зоні. Конвективная зона простягається від 70% і практично до поверхні світила.
4. Фотосфера. Вона має надзвичайно малу товщину - лише 100 км (в порівнянні з розмірами Сонця - це дійсно небагато). Це видима поверхня світила.
5. Хромосферою називають неоднорідний шар сонячної атмосфери, який розташовується прямо над фотосферою. Тут температура збільшується від 6 000 К до 20 000 К.
6. Корона - це зовнішній шар атмосфери. З огляду на те що її блиск набагато менше, ніж у зірки, неозброєним оком корону не видно (без додаткового обладнання її видно лише при затемнення). Температура тут найвища в усій Сонячній системі - 1 000 000 К.

Удачі вам! До швидких зустрічей на сторінках блогу сайт

Вам може бути цікаво

Що таке сонце (зірка або планета), яке його будова і діаметр, скільки йому років, де і чому воно сходить (встає) Що таке метеорит і метеор Що таке зірка Що таке атмосфера - шари, будова і склад атмосфери Землі Марс - скільки летіти до планети (відстань), яка там температура і чи можна буде жити на Марсі Природні ресурси: що це, їх види і закон про природокористуванні Що таке моделі і моделювання - 5 етапів моделювання, коли і які моделі застосовуються Що таке істина - шукаємо справжнє трактування, визначаємо її критерії і вивчаємо види (абсолютна і відносна істини) Екзальтація - це сильне наснагу, яке не всі можуть контролювати Що таке екосистема - її типи, структура, компоненти та вплив людини на екосистеми

сонячна система- це спаяна силами взаємного тяжіння система небесних тіл. У неї входять: центральна зірка - Сонце, 8 великих планет зі своїми супутниками, кілька тисяч малих планет, або астероїдів, кілька сот комет і незліченну безліч метеорних тіл, пилу, газу і дрібних частинок . Вона сформувалася шляхом гравітаційного стисненнягазопилової хмари приблизно 4,57 млрд років тому.

Крім Сонця в систему входить вісім наступних великих планет:

сонце

Сонце - найближча до Землі зірка, всі інші перебувають від нас незмірно далі. Наприклад, найближча до нас зірка Проксима з системи a Центавра в 2500 разів далі Сонця. Для Землі Сонце потужне джерело космічної енергії. Воно дає світло і тепло, необхідні для рослинного і тваринного світу, і формує найважливіші властивості атмосфери Землі. В цілому Сонце визначає екологію планети. Без нього - не було б і повітря, необхідного для життя: він перетворився б на рідкий азотний океан навколо завмерлих вод і обледенілій суші. Для нас, землян, найважливіша особливість Сонця в тому, що біля нього виникла наша планета і на ній з'явилося життя.

Меркур ий

Меркурій - найближча до Сонця планета.

Стародавні римляни вважали Меркурія покровителем торгівлі, мандрівників і злодіїв, а також вісником богів. Не дивно, що невелика планета, швидко переміщається по небу слідом за Сонцем, отримала його ім'я. Меркурій був відомий ще з давніх часів, однак древні астрономи не відразу зрозуміли, що вранці і ввечері бачать одну і ту ж зірку. Меркурій ближче до Сонця, ніж Земля: середня відстань від Сонця становить 0,387 а.о., а відстань до Землі коливається від 82 до 217 млн. Км. Нахил орбіти до екліптики i = 7 ° - одне з найбільших в Сонячній системі. Ось Меркурія майже перпендикулярна до площини його орбіти, а сама орбіта дуже витягнута (ексцентриситет е = 0,206). Середня швидкість руху Меркурія по орбіті - 47,9 км / с. Через приливної дії Сонця Меркурій потрапив в резонансну пастку. Виміряний в 1965 році період його обертання навколо Сонця (87,95 земної доби) відноситься до періоду обертання навколо осі (58,65 земної доби) як 3/2. Три повних обороту навколо осі Меркурій завершує за 176 діб. За той же термін планета робить два оберти навколо Сонця. Таким чином, Меркурій займає відносно Сонця те ж саме положення на орбіті, і орієнтування планети залишається колишньою. Супутників Меркурій не має. Якщо вони і були, то в процесі формування планети впали на Протомеркурій. Маса Меркурія майже в 20 разів менше маси Землі (0,055M або 3,3 10 23 кг), а щільність майже така ж, як у Землі (5,43 г / см3). Радіус планети становить 0,38R (2440 км). Меркурій менше деяких супутників Юпітера і Сатурна.

Венера

Друга планета від Сонця, має майже кругову орбіту. Вона проходить до Землі ближче, ніж будь-яка інша планета.

Але щільна, хмарна атмосфера не дозволяє безпосередньо бачити її поверхню. Атмосфера: СО 2 (97%), N2 (бл. 3%), H 2 O (0,05%), домішки CO, SO 2, HCl, HF. Завдяки парниковому ефекту, температура поверхні розігрівається до сотень градусів. Атмосфера, що представляє собою щільне ковдру з вуглекислого газу, утримує тепло, яке прийшло від Сонця. Це призводить до того, що температура атмосфери набагато вище, ніж в духовці. Знімки, отримані за допомогою радара, демонструють дуже велика різноманітність кратерів, вулканів і гір. Є кілька дуже великих вулканів, заввишки до 3 км. і шириною сотні кілометрів. Вилив лави на Венері відбувається набагато довше, ніж на Землі. Тиск на поверхні близько 107 Па. Поверхневі породи Венери близькі за складом до земних осадових порід.
Знайти Венеру на небі простіше, ніж будь-яку іншу планету. Її щільні хмари добре відбивають сонячне світло, роблячи планету яскравою на нашому небі. Кожні сім місяців протягом декількох тижнів Венера являє собою найяскравіший об'єкт в західній частині неба вечорами. Три з половиною місяці по тому вона сходить на три години раніше Сонця, стає блискучою "ранкової зіркою" східної частини неба. Венеру можна спостерігати через годину після заходу Сонця або за годину до сходу. У Венери немає супутників.

земля

Третя від Сол нца планета. Швидкість обертання Землі по еліптичній орбіті навколо Сонця дорівнює - 29,765 км / с. Нахил земної осі до площини екліптики 66 o 33 "22" ". У Землі є природний супутник - Місяць. Земля має магнітним і електричним полями. Земля утворилася 4,7 млрд. Років тому з розсіяного в протосонячній системі газо-пилевого речовини. У складі Землі переважають: залізо (34,6%), кисень (29,5%), кремній (15,2%), магній (12,7%). Тиск у центрі планети - 3,6 * 10 11 Па, щільність близько 12 500 кг / м 3, температура 5000-6000 o C. Більшу частину поверхностей займає Світовий океан (361,1 млн.км2; 70,8%); суша складає 149,1 млн.км2 і утворює шість матеріков і острова. Вона піднімається над рівнем світового океану в середньому на 875 метрів (найбільша висота 8848 метрів - г.Джомолунгма). Гори займають 30% суші, пустелі закривають близько 20% поверхні суші, савани і рідколісся - близько 20%, ліси - близько 30%, льодовики - 10%. Середня глибина океану близько 3800 метрів, найбільша - 11022 метри (Маріанський жолоб у Тихому океані), об'єм води 1370 млн.км 3, середня солоність 35г / л. Атмосфера Землі, загальна маса якої 5,15 * 10 15 тонн, складається з повітря - суміші в основному азоту (78,1%) і кисню (21%), решта - водяної пари, вуглекислий газ, благородні і інші гази. Близько 3-3,5 млрд. Років тому в результаті закономірної еволюції матерії на Землі виникло життя, почався розвиток біосфери.

Марс

Четверта планета від Сонця, схожа на Землю, але менше за величиною і холодніше. На Марсі є глибокі каньйони,гігантські вулкани і великі пустелі. Навколо Червоної планети, як ще називають Марс, літають дві невеликі місяця: Фобос і Деймос. Марс - це наступна за Землею планета, якщо рахувати від Сонця, і єдиний, крім Місяця космічний світ, який вже можна досягти за допомогою сучасних ракет. Для астронавтів це подорож довжиною в 4 роки могло б з'явитися наступним кордоном в дослідженні космічного простору. Поблизу екватора Марса, в районі званому Тарсис, розташовані вулкани колосальних розмірів. Тарсис - назва, яке астрономи дали височини, що має 400 км. в ширину і близько 10 км. у висоту. На цьому плато розташовано чотири вулкана, кожен з яких просто гігант в порівнянні з будь-яким земним вулканом. Найграндіозніший вулкан Тарсиса, Гора Олімп, підноситься над навколишньою місцевістю на 27 км. Близько двох третин поверхні Марса є гірську місцевість з великою кількістю кратерів, що виникли від ударів і оточених уламками твердих порід. Поблизу вулканів Тарсиса зміїться велика система каньйонів довжиною близько чверті екватора. Долина Марінер має ширину 600 км., А глибина її така, що гора Еверест цілком опустилася б на її дно. Стрімкі скелі височіють на тисячі метрів, від дна долини до плато нагорі. У стародавні часи на Марсі було багато води, по поверхні цієї планети текли великі річки. На Південному і Північному полюсах Марса лежать крижані шапки. Але цей лід складається не з води, а з застиглого атмосферного вуглекислого газу (застигає при температурі -100 o C). Вчені вважають, що поверхневі води зберігаються у вигляді похованих в грунті крижаних брил, особливо в полярних областях. Склад атмосфери: CO 2 (95%), N 2 (2,5%), Ar (1,5 - 2%), CO (0,06%), H 2 O (до 0,1%); тиск у поверхні 5-7 гПа. Всього до Марса було надіслано близько 30 міжпланетних космічних станцій.

Юпітер

П'ята планета від Сонця, найбільша планета Сонячної системи. Юпітер - не твердая планета. На відміну від чотирьох твердих планет, ближче інших розташованих до Сонця, Юпітер є газовий шар.Состав атмосфери: H 2 (85%), CH 4, NH 3, He (14%). Газовий склад Юпітера дуже схожий на сонячний. Юпітер - потужне джерело теплового радіовипромінювання. Юпітер має 16 супутників (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Іо, Лиситея, Елара, Ананке, Карме, Пасіфе, Cінопе, Європа, Ганімед, Каллісто, Леда, Гімалія), а також кільце шириною 20000 км., Майже впритул примикають до планеті. Швидкість обертання Юпітера настільки велика, що планета випинається уздовж екватора. Крім того, таке швидке обертання є причиною дуже сильних вітрів у верхніх шарах атмосфери, де хмари витягуються довгими барвистими стрічками. В хмарах Юпітера є дуже велика кількість вихрових плям. Найбільше з них - так зване Велике Червоне пляма, перевершує за своїми розмірами Землю. Велика Червона пляма представляє собою величезних розмірів бурю в атмосфері Юпітера, яку спостерігають ось уже 300 років. Усередині планети під величезним тиском водень з газу перетворюється в рідину, а далі з рідини в тверде тіло. На глибині 100 км. розташований безмежний океан рідкого водню. Нижче 17000 км. водень виявляється стиснутий настільки сильно, що його атоми руйнуються. І тоді він починає вести себе, як метал; в цьому стані він легко проводить електрику. Висока напруга, яка в металевому водні, створює навколо Юпітера сильне магнітне поле.

Сатурн

Шоста від Сонця планета, має вражаючу систему кілець. Через швидке обертання навколо своєї осі Сатурн як би сплюснут біля полюсів. Швидкість вітрів на екваторі досягає 1800 км / год. Ширина кілець Сатурна 400 000 км., Але в товщину вони мають всього декілька десятків метрів. Внутрішні частини кілець обертаються навколо Сатурна швидше, ніж зовнішні. Кільця в основному складаються з мільярдів дрібних частинок, кожна з яких звертається по орбіті навколо Сатурна як окремий мікроскопічний супутник. Ймовірно, ці «мікросупутники» складаються з водяного льоду або з каменів, покритих льодом. Розмір їх коливаються від декількох сантиметрів до десятків метрів. У кільцях є і більш великі об'єкти - кам'яні брили і фрагменти до сотень метрів в поперечнику. Щілини між кільцями виникають під дією сил тяжіння сімнадцяти місяців (Гіперіон, Мимас, Тефия, Титан, Енцелад і ін.), Які змушують кільця розщеплюватися. До складу атмосфери входять: CH 4, H 2, He, NH 3.

уран

Сьома від Сонця планета. Була відкрита в 1781 році англійським астрономом Вільямом Гершелем, і названа на честьгреческог про бога неба Урана. Орієнтація Урана в просторі відрізняється від інших планет Сонячної системи - його вісь обертання лежить як би «на боці» щодо площині звернення цієї планети навколо Сонця. Вісь обертання нахилена на кут 98 o. Внаслідок цього планета буває звернена до Сонця поперемінно то північним полюсом, то південним, то екватором, то середніми широтами. Уран має більше 27 супутників (Міранда, Аріель, Умбріель, Титанія, Оберон, Корделія, Офелія, Біанка, Крессида, Дездемона, Джульєта, Порція, Розалінда, Белінда, Пек і ін.) І систему кілець. У центрі Урана знаходиться ядро, що складається з каменю і заліза. До складу атмосфери входять: H 2, He, CH 4 (14%).

Нептун

Е го орбіта перетинається з орбітою Плутона в деяких місцях. Екваторіальний діаметр такої ж, як і у Урана, хочара сположен Нептун на 1627 млн. км далі від Урана (Уран розташований в 2869 млн. км від Сонця). Виходячи з цих даних, можна зробити висновок, що цю планету не змогли помітити в XVII столітті. Одним з яскравих досягнень науки, одним із свідчень необмеженої пізнаванності природи було відкриття планети Нептун шляхом обчислень - "на кінчику пера". Уран - планета, наступна за Сатурном, що багато століть вважався самої з далеких планет, була відкрита В. Гершелем наприкінці XVIII в. Уран насилу видно неозброєним оком. До 40-х років XIX ст. точні спостереження показали, що Уран ледь помітно ухиляється від того шляху, по якому він повинен слідувати з урахуванням збурень з боку усіх відомих планет. Таким чином, теорія руху небесних тіл, настільки строга й точна, зазнала випробування. Леверье (у Франції) і Адамс (в Англії) висловили припущення, що, якщо обурення з боку відомих планет не пояснюють відхилення в русі Урана, значить, на нього діє притягання ще не відомого тіла. Вони майже одночасно розрахували, де за Ураном має бути невідоме тіло, яке виробляє своїм тяжінням ці відхилення. Вони вирахували орбіту невідомої планети, її масу і вказали місце на небі, де в даний час повинна була знаходитися невідома планета. Ця планета і була знайдена в телескоп на зазначеному ними місці в 1846 р Її назвали Нептуном. Нептун непомітний неозброєним оком. На цій планеті дують вітри зі швидкостями до 2400 км / год, спрямовані проти обертання планети. Це найсильніші вітри в Сонячній системі.
Склад атмосфери: H 2, He, CH 4. Має 6 супутників (один з них Тритон).
Нептун - в римській міфології бог морів.

Зміст статті

СОНЯЧНА СИСТЕМА,Сонце і обертаються навколо нього небесні тіла - 8 планет (Плутон визнаний в 2006 на 26 Асамблеї Міжнародного астрономічного союзу карликовою планетою.), Більше 63 супутників, чотири системи кілець у планет-гігантів, десятки тисяч астероїдів, незліченна кількість метеороідов розміром від валунів до пилинок , а також мільйони комет. У просторі між ними рухаються частинки сонячного вітру - електрони і протони. Досліджено ще не вся Сонячна система: наприклад, більшість планет і їх супутників лише побіжно оглянуті з прогонових траєкторій, сфотографовано тільки одна півкуля Меркурія, а до Плутона поки не було експедицій. Але все ж за допомогою телескопів і космічних зондів зібрано вже багато важливих даних.

Майже вся маса Сонячної системи (99,87%) зосереджена в Сонці. Розміром Сонце також значно перевершує будь-яку планету її системи: навіть Юпітер, який в 11 разів більша за Землю, має радіус в 10 разів менше сонячного. Сонце - звичайна зірка, яка світить самостійно за рахунок високої температури поверхні. Планети ж світять відбитим сонячним світлом (альбедо), оскільки самі досить холодні. Вони розташовані в наступному порядку від Сонця: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і карликова планета Плутон. Відстані в Сонячній системі прийнято вимірювати в одиницях середньої відстані Землі від Сонця, званого астрономічної одиницею (1 а.о. = 149,6 млн. Км). Наприклад, середня відстань Плутона від Сонця 39 а.о., але іноді він видаляється на 49 а.о. Відомі комети, які відлітають на 50 000 а.о. Відстань від Землі до найближчої зірки aКентавра 272 000 а.о., або 4,3 світлових роки (т. Е. Світло, що рухається зі швидкістю 299 793 км / с, проходить цю відстань за 4,3 року). Для порівняння, від Сонця до Землі світло доходить за 8 хв, а до Плутона - за 6 год.

Планети обертаються навколо Сонця по майже кругових орбітах, лежачих приблизно в одній площині, в напрямку проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку північного полюса Землі. Площина орбіти Землі (площину екліптики) лежить близько до середньої площини орбіт планет. Тому видимі шляхи планет, Сонця і Місяця на небі проходять поблизу лінії екліптики, а самі вони завжди видно на тлі сузір'їв Зодіаку. Нахили орбіт відраховуються від площини екліптики. Кути нахилу менш 90 ° відповідають прямому орбітальному руху (проти годинникової стрілки), а кути більш 90 ° - зворотного руху. Всі планети Сонячної системи рухаються в прямому напрямку; найбільший нахил орбіти Плутона (17 °). Багато комети рухаються в зворотному напрямку, наприклад, нахил орбіти комети Галлея 162 °.

З точки зору земного спостерігача планети Сонячної системи ділять на дві групи. Меркурій і Венеру, які ближче до Сонця, ніж Земля, називають нижніми (внутрішніми) планетами, а більш далекі (від Марса до Плутона) - верхніми (зовнішніми). У нижніх планет існує граничний кут віддалення від Сонця: 28 ° у Меркурія і 47 ° у Венери. Коли така планета максимально віддалена на захід (схід) від Сонця, кажуть, що вона знаходиться в найбільшій західній (східній) елонгації. Коли нижня планета видна прямо перед Сонцем, кажуть, що вона знаходиться в нижньому сполученні; коли прямо за Сонцем - у верхньому з'єднанні. Подібно Місяці, ці планети проходять через всі фази освітлення Сонцем протягом синодического періоду P s- часу, за яке планета повертається до вихідного положення щодо Сонця з точки зору земного спостерігача. Істинний орбітальний період планети ( P) Називають сидерическим. Для нижніх планет ці періоди пов'язані співвідношенням:

1/P s = 1/P – 1/P o

де P o- орбітальний період Землі. Для верхніх планет подібне співвідношення має інший вигляд:

1 / P s= 1 / P o- 1 / P

Для верхніх планет характерний обмежений діапазон фаз. Максимальний фазовий кут (Сонце-планета-Земля) у Марса 47 °, у Юпітера 12 °, у Сатурна 6 °. Коли верхня планета видна за Сонцем, вона знаходиться в з'єднанні, а коли в протилежному Сонцю напрямку - в протистоянні. Планета, яка спостерігається на кутовій відстані 90 ° від Сонця, знаходиться в квадратурі (східної чи західної).

Пояс астероїдів, що проходить між орбітами Марса і Юпітера, ділить планетну систему Сонця на дві групи. Усередині нього розташовуються планети земної групи (Меркурій, Венера, Земля і Марс), схожі тим, що це невеликі, кам'янисті і досить щільні тіла: їх середні щільності від 3,9 до 5,5 г / см 3. Вони порівняно повільно обертаються навколо осей, позбавлені кілець і мають мало природних супутників: земну Місяць і марсіанські Фобос і Деймос. Поза пояса астероїдів знаходяться планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Для них характерні великі радіуси, низька щільність (0,7-1,8 г / см 3) і глибокі атмосфери, багаті воднем і гелієм. Юпітер, Сатурн і, можливо, інші гіганти позбавлені твердої поверхні. Всі вони швидко обертаються, мають багато супутників і оточені кільцями. Далекий маленький Плутон і великі супутники планет-гігантів багато в чому схожі з планетами земної групи.

Стародавні люди знали планети, видимі неозброєним оком, тобто всі внутрішні і зовнішні аж до Сатурна. В.Гершель відкрив в 1781 Уран. Перший астероїд виявив Дж.Піацці в 1801. Аналізуючи відхилення в русі Урана, У.Леверье і Дж.Адамс теоретично відкрили Нептун; на розрахунковому місці його виявив І.Галле в 1846. Найбільш далекий Плутон відкрив в 1930 К.Томбо в результаті тривалих пошуків занептуновой планети, організованих П.Ловеллом. Чотири великих супутника Юпітера виявив Галілей в 1610. З тих пір за допомогою телескопів і космічних зондів у всіх зовнішніх планет знайдені численні супутники. Х. Гюйгенс в 1656 встановив, що Сатурн оточений кільцем. Темні кільця Урана були відкриті з Землі в 1977 при спостереженні покриття зірки. Прозорі кам'яні кільця Юпітера виявив в 1979 міжпланетний зонд "Вояджер-1». З 1983 в моменти покриття зірок відзначалися ознаки неоднорідних кілець у Нептуна; в 1989 зображення цих кілець було передано «Вояджером-2» ЗОДИАК; КОСМІЧНИЙ ЗОНД; НЕБЕСНА СФЕРА).

СОНЦЕ

У центрі Сонячної системи розташоване Сонце - типова одиночна зірка радіусом близько 700 000 км і масою 2Ч10 30 кг. Температура видимої поверхні Сонця - фотосфери - ок. 5800 К. Щільність газу в фотосфері в тисячі разів менше щільності повітря біля поверхні Землі. Усередині Сонця температура, щільність і тиск збільшуються з глибиною, досягаючи в центрі відповідно 16 млн. К, 160 г / см 3 і 3,5Ч10 11 бар (тиск повітря в кімнаті ок. 1 бар). Під впливом високої температури в ядрі Сонця водень перетворюється в гелій з виділенням великої кількості тепла; це утримує Сонце від стиснення під дією власної силою тяжіння. Виділяється в ядрі енергія залишає Сонце в основному у вигляді випромінювання фотосфери з потужністю 3,86Ч10 26 Вт. З такою інтенсивністю Сонце випромінює вже 4,6 млрд. Років, переробивши за цей час 4% свого водню в гелій; при цьому 0,03% маси Сонця перетворилося в енергію. Моделі еволюції зірок вказують, що Сонце зараз знаходиться в середині свого життя.

Щоб визначити зміст різних хімічних елементів на Сонці, астрономи вивчають лінії поглинання і випромінювання в спектрі сонячного світла. Лінії поглинання - це темні проміжки в спектрі, що вказують на відсутність в ньому фотонів даної частоти, поглинених певним хімічним елементом. Лінії випромінювання, або емісійні лінії, - це більш яскраві ділянки спектра, що вказують на надлишок фотонів, випромінюваних будь-яким хімічним елементом. Частота (довжина хвилі) спектральної лінії вказує, який атом або молекула відповідальні за її виникнення; контраст лінії свідчить про кількість випромінює або поглинає світло речовини; ширина лінії дозволяє судити про його температурі і тиску.

Вивчення тонкої (500 км) фотосфери Сонця дозволяє оцінити хімічний склад його надр, оскільки зовнішні області Сонця добре перемішані конвекцією, спектри Сонця мають високу якість, а відповідальні за них фізичні процеси цілком зрозумілі. Однак потрібно зазначити, що до сих пір ідентифікована лише половина ліній в сонячному спектрі.

У складі Сонця переважає водень. На другому місці - гелій, назва якого ( «Геліос» по-грецьки «Сонце») нагадує, що він був відкритий спектроскопічно на Сонце раніше (1899), ніж на Землі. Оскільки гелій - інертний газ, він вкрай неохоче вступає в реакції з іншими атомами і також неохоче проявляє себе в оптичному діапазоні Сонця - всього однією лінією, хоча багато менш рясні елементи представлені в спектрі Сонця численними лініями. Ось склад «сонячного» речовини: на 1 млн. Атомів водню доводиться: 98 000 атомів гелію, 851 кисню, 398 вуглецю, 123 неону, 100 азоту, 47 заліза, 38 магнію, 35 кремнію, 16 сірки, 4 аргону, 3 алюмінію, по 2 атома нікелю, натрію і кальцію, а також трохи всіх інших елементів. Таким чином, за масою Сонце приблизно на 71% складається з водню і на 28% з гелію; на частку інших елементів припадає трохи більше 1%. З точки зору планетології примітно, що деякі об'єкти Сонячної системи мають практично такий же склад, як Сонце ( див. нижчерозділ про метеоритах).

Подібно до того, як погодні явища змінюють зовнішній вигляд планетних атмосфер, вид сонячної поверхні теж змінюється з характерним часом від годин до десятиліть. Однак є суттєва відмінність між атмосферами планет і Сонця, яке полягає в тому, що рух газів на Сонце контролює його потужне магнітне поле. Сонячні плями - це ті області поверхні світила, де вертикальне магнітне поле настільки велике (200-3000 Гс), що перешкоджає горизонтальному руху газу і тим самим пригнічує конвекцію. В результаті температура в цій області опускається приблизно на 1000 К, і виникає темна центральна частина плями - «тінь», оточена більш гарячої перехідною областю - «півтінню». Розмір типового сонячної плями трохи більше діаметру Землі; існує таке пляма кілька тижнів. Кількість плям на Сонці то збільшується, то зменшується з тривалістю циклу від 7 до 17 років, в середньому 11,1 року. Звичайно чим більше плям з'являється в циклі, тим коротше сам цикл. Напрямок магнітної полярності плям змінюється на протилежне від циклу до циклу, тому істинний цикл плямовиникною активності Сонця становить 22,2 року. На початку кожного циклу перші плями з'являються на високих широтах, ок. 40 °, і поступово зона їх народження зміщується до екватора до широти ок. 5 °. СОНЦЕ.

У Сонячній системі 5 величезних обертових водородо-гелієвих кульок: Сонце, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. У надрах цих гігантських небесних тіл, недоступних для прямого дослідження, зосереджено майже вся речовина Сонячної системи. Земні надра також недоступні для нас, але, вимірюючи час поширення сейсмічних хвиль (довгохвильових звукових коливань), порушуваних в тілі планети землетрусами, сейсмологи склали детальну карту земних надр: дізналися розміри і щільності ядра Землі і її мантії, а також методом сейсмічної томографії отримали тривимірні зображення переміщаються плит її кори. Подібні методи можна застосувати і до Сонця, оскільки на його поверхні існує хвилі з періодом бл. 5 хв, викликані безліччю сейсмічних коливань, що поширюються в його надрах. Ці процеси вивчає геліосейсмологія. На відміну від землетрусів, які народжують короткі сплески хвиль, енергійна конвекція в надрах Сонця створює постійний сейсмічний шум. Геліосейсмології виявили, що під конвективного зоною, що займає зовнішні 14% радіуса Сонця, речовина обертається синхронно з періодом 27 діб (про обертання сонячного ядра поки нічого не відомо). Вище, в самій конвективного зоні обертання відбувається синхронно тільки уздовж конусів рівній широти і чим далі від екватора, тим повільніше: екваторіальні області обертаються з періодом 25 діб (випереджають середнє обертання Сонця), а полярні - з періодом 36 діб (відстають від середнього обертання) . Недавні спроби застосувати методи сейсмології до газових планет-гігантів не принесли результатів, оскільки прилади поки не в змозі зафіксувати виникають коливання.

Над фотосферою Сонця розташовується тонкий гарячий шар атмосфери, який можна побачити тільки в рідкісні моменти сонячних затемнень. Це хромосфера товщиною в кілька тисяч кілометрів, названа так за свій червоний колір, зобов'язаний лінії випромінювання водню H a. Температура майже подвоюється від фотосфери до верхніх шарів хромосфери, з яких по не зовсім зрозумілих причин покидає Сонце енергія виділяється у вигляді тепла. Над хромосферою газ нагрітий до 1 млн. К. Ця область, названа короною, тягнеться приблизно на 1 радіус Сонця. Щільність газу в короні дуже низька, але температура настільки велика, що корона є потужним джерелом рентгенівських променів.

Іноді в атмосфері Сонця виникають гігантські освіти - вулканічні протуберанці. Вони схожі на арки, що здіймаються з фотосфери на висоту до половини сонячного радіуса. Спостереження ясно вказують, що форма протуберанців визначається силовими лініями магнітного поля. Ще одне цікаве і надзвичайно активне явище - це сонячні спалахи, потужні викиди енергії і часток тривалістю до двох годин. Породжений такою сонячним спалахом потік фотонів досягає Землі зі швидкістю світла за 8 хв, а потік електронів і протонів - за кілька діб. Сонячні спалахи відбуваються в місцях різкої зміни напрямку магнітного поля, викликаного рухом речовини в сонячних плямах. Максимум спалахової активності Сонця зазвичай настає за рік до максимуму плямовиникною циклу. Така передбачуваність дуже важлива, бо шквал заряджених частинок, народжених потужної сонячної спалахом, може пошкодити навіть наземні засоби зв'язку і енергетичних мереж, не кажучи вже про космонавтів і космічній техніці.

Під напором сонячного вітру в міжзоряному середовищі навколо Сонця утворилася гігантська каверна - геліосфера. На її кордоні - геліопаузой - повинна існувати ударна хвиля, в якій сонячний вітер і міжзоряний газ стикаються і ущільнюються, надаючи один на одного рівне тиск. Чотири космічних зонда наближаються зараз до геліопаузой: «Піонер-10 і -11», «Вояджер-1 і -2». Жоден з них не зустрів її на відстані 75 а.о. від сонця. Це досить драматична гонка з часом: «Піонер-10» припинив роботу в 1998, а інші намагаються досягти геліопаузой раніше, ніж вичерпається запас енергії в їх батареях. Судячи з розрахунків, «Вояджер-1» летить якраз в тому напрямку, звідки дме міжзоряний вітер, і тому першим досягне геліопаузой.

ПЛАНЕТИ: ОПИС

Меркурій.

Із Землі спостерігати Меркурій в телескоп складно: він не віддаляється від Сонця на кут більше 28 °. Його вивчали за допомогою радіолокації з Землі, а міжпланетний зонд «Маринер-10» сфотографував половину його поверхні. Навколо Сонця Меркурій звертається за 88 земних діб по досить витягнутій орбіті з відстанню від Сонця в перигелії 0,31 а.о. і в афелії 0,47 а.о. Навколо осі він обертається з періодом 58,6 сут, в точності рівним 2/3 орбітального періоду, тому кожна точка його поверхні повертається до Сонця лише один раз за 2 меркуріанський року, тобто сонячні добу там тривають 2 роки!

З великих планет менше Меркурія лише Плутон. Але за середньою густиною Меркурій знаходиться на другому місці після Землі. Ймовірно, у нього велике металеве ядро, яке складає 75% радіуса планети (у Землі воно займає 50% радіуса). Поверхня Меркурія подібна місячної: темна, абсолютно суха і вкрита кратерами. Середній коефіцієнт відбиття світла (альбедо) поверхні Меркурія близько 10%, приблизно як у Місяця. Ймовірно, його поверхня теж покрита реголітом - спеченого роздробленим матеріалом. Найбільше ударне освіту на Меркурії - басейн Калоріс розміром 2000 км, що нагадує місячні моря. Однак на відміну від Місяця на Меркурії є своєрідні структури - простягнулися на сотні кілометрів уступи висотою в кілька кілометрів. Можливо, вони утворилися в результаті стиснення планети при охолодженні її великого металевого ядра або під дією потужних сонячних припливів. Температура поверхні планети вдень близько 700 К, а вночі близько 100 К. За даними радіолокації, на дні полярних кратерів в умовах вічної темряви й холоду, можливо, лежить лід.

У Меркурія практично немає атмосфери - лише вкрай розріджена гелієва оболонка з щільністю земної атмосфери на висоті 200 км. Ймовірно, гелій утворюється при розпаді радіоактивних елементів в надрах планети. У Меркурія є слабке магнітне поле і немає супутників.

Венера.

Це друга від Сонця і найближча до Землі планета - найяскравіша «зірка» на нашому небі; часом вона видна навіть вдень. Венера в чому схожа на Землю: її розмір і щільність лише на 5% менше, ніж у Землі; ймовірно, і надра Венери схожі на земні. Поверхня Венери завжди закрита товстим шаром жовтувато-білих хмар, але за допомогою радарів вона досліджена досить докладно. Навколо осі Венера обертається в зворотному напрямку (за годинниковою стрілкою, якщо дивитися з північного полюса) з періодом 243 земних діб. Її орбітальний період 225 діб; тому венерианские добу (від сходу до наступного сходу сонця) тривають 116 земних діб.

Атмосфера Венери складається в основному з вуглекислого газу (CO 2), а також невеликої кількості азоту (N 2) і пари води (H 2 O). У вигляді малих домішок виявлені соляна кислота (HCl) і плавикова кислота (HF). Тиск у поверхні 90 бар (як в земних морях на глибині 900 м); температура близько 750 К по всій поверхні і вдень, і вночі. Причина такої високої температури біля поверхні Венери в тому, що не зовсім точно називають «парниковим ефектом»: сонячні промені порівняно легко проходять крізь хмари її атмосфери і нагрівають поверхню планети, але теплове інфрачервоне випромінювання самої поверхні виходить крізь атмосферу назад в космос з великими труднощами.

Хмари Венери складаються з мікроскопічних крапельок концентрованої сірчаної кислоти (H 2 SO 4). Верхній шар хмар віддалений від поверхні на 90 км, температура там ок. 200 К; нижній шар - на 30 км, температура ок. 430 К. Ще нижче так спекотно, що хмар немає. Зрозуміло, на поверхні Венери немає рідкої води. Атмосфера Венери на рівні верхнього шару хмар обертається в тому ж напрямі, що і поверхня планети, але значно швидше, здійснюючи оборот за 4 доби; це явище називають суперротаціей, і пояснення йому поки не знайдено.

Автоматичні станції опускалися на денний і нічний сторонах Венери. Днем поверхню планети освітлена розсіяним сонячним світлом приблизно з такою інтенсивністю, як у похмурий день на Землі. Вночі на Венері помічено багато блискавок. Станції «Венера» передали зображення невеликих ділянок в місцях посадки, на яких видно скелястий грунт. В цілому топографія Венери вивчена по радіолокаційним зображенням, переданим орбітальними апаратами «Піонер-Венера» (1979), «Венера-15 і -16» (1983) і «Магеллан» (1990). Найдрібніші деталі на кращих з них мають розмір близько 100 м.

На відміну від Землі на Венері немає чітко виражених континентальних плит, але відзначається кілька глобальних височин, наприклад земля Іштар розміром з Австралію. На поверхні Венери безліч метеоритних кратерів і вулканічних куполів. Очевидно, кора Венери тонка, так що розплавлена ​​лава підходить близько до поверхні і легко виливається на неї після падіння метеоритів. Оскільки дощів і сильних вітрів у поверхні Венери не буває, ерозія поверхні відбувається дуже повільно, і геологічні структури залишаються доступними для спостереження з космосу сотні мільйонів років. Про внутрішню будову Венери відомо мало. Ймовірно, у неї є металеве ядро, що займає 50% радіуса. Але магнітного поля у планети немає внаслідок її дуже повільного обертання. Немає у Венери і супутників.

Земля.

Наша планета - єдина, у якій велика частина поверхні (75%) покрита рідкою водою. Земля - ​​активна планета і, можливо, єдина, у якій оновлення поверхні зобов'язана процесам тектоніки плит, котрі виявляють себе серединно-океанічними хребтами, острівними дугами і складчастими гірськими поясами. Розподіл висот твердої поверхні Землі бімодальне: середній рівень океанічного дна на 3900 м нижче рівня моря, а континенти в середньому підносяться над ним на 860 м.

Сейсмічні дані вказують на наступну будову земних надр: кора (30 км), мантія (до глибини 2900 км), металеве ядро. Частина ядра розплавлена; там генерується земне магнітне поле, яке вловлює заряджені частинки сонячного вітру (протони й електрони) і формує навколо Землі дві заповнені ними тороїдальні області - радіаційні пояси (пояси Ван-Аллена), локалізовані на висотах 4000 і 17 000 км від поверхні Землі геомагнетизм).

Існують вказівки, що клімат Землі змінюється в короткій (10 000 років) і довгою (100 млн. Років) шкалах. Причиною цього можуть бути зміни орбітального руху Землі, нахилу осі обертання, частоти вулканічних вивержень. Не виключені і коливання інтенсивності сонячного випромінювання. В нашу епоху на клімат впливає і діяльність людини: викиди газів і пилу в атмосферу ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ; ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ; НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ДЕГРАДАЦІЯ). У Землі є супутник - Місяць, походження якої досі не розгадано.

Місяць.

Один з найбільших супутників, Місяць знаходиться на другому місці після Харона (супутника Плутона) по відношенню мас супутника і планети. Її радіус в 3,7, а маса в 81 разів менше, ніж у Землі. Середня щільність Місяця 3,34 г / см 3, що вказує на відсутність у неї значного металевого ядра. Сила тяжіння на поверхні Місяця в 6 разів менша за земну.

Місяць обертається навколо Землі по орбіті з ексцентриситетом 0,055. Нахил площини її орбіти до площини земного екватора змінюється від 18,3 ° до 28,6 °, а по відношенню до екліптики - від 4 ° 59ў до 5 ° 19ў. Добове обертання і орбітальне звернення Місяця синхронізовані, тому ми завжди бачимо тільки одне її півкуля. Правда, невеликі похитування (лібрації) Місяця дозволяють протягом місяця побачити близько 60% її поверхні. Основна причина лібрацій в тому, що добове обертання Місяця відбувається з постійною швидкістю, а орбітальне звернення - зі змінною (внаслідок ексцентричності орбіти).

Ділянки місячної поверхні здавна умовно ділять на «морські» і «материкові». Поверхня морів виглядає темніше, лежить нижче і значно рідше покрита метеоритними кратерами, ніж материкова поверхню. Моря залиті базальтовими лавами, а материки складені анортозитових породами, багатими польового шпату. Судячи по великій кількості кратерів, материкові поверхні значно старше морських. Інтенсивна метеоритне бомбардування зробила верхній шар місячної кори дрібно роздробленим, а зовнішні кілька метрів перетворила в порошок, званий реголітом.

Астронавти і автоматичні зонди доставили з Місяця зразки скельного грунту і реголіту. Аналіз показав, що вік морської поверхні близько 4 млрд. Років. Отже, період інтенсивного метеоритного бомбардування доводиться на перші 0,5 млрд. Років після утворення Місяця 4,6 млрд. Років тому. Потім частота падіння метеоритів і освіти кратерів практично не змінювалася і становить до сих пір один кратер діаметром 1 км за 10 5 років.

Місячні породибідні летючими елементами (H 2 O, Na, K, і т.п.) і залізом, але багаті тугоплавкими елементами (Ti, Ca і т.п.). Лише на дні місячних полярних кратерів можуть бути поклади льоду, такі, як на Меркурії. Атмосфери у Місяця практично немає і немає свідчень, що місячний грунт коли-небудь піддавався впливу рідкої води. Немає в ньому і органічних речовин - лише сліди вуглистих хондритів, що потрапили з метеоритами. Відсутність води і повітря, а також сильні коливання температури поверхні (390 До днем ​​і 120 К вночі) роблять Місяць непридатною для життя.

Доставлені на Місяць сейсмометри дозволили дізнатися дещо про місячних надрах. Там часто відбуваються слабкі «лунотрясения», ймовірно, пов'язані з приливні впливом Землі. Місяць досить однорідна, має маленьке щільне ядро ​​і кору товщиною близько 65 км з більш легких матеріалів, причому верхні 10 км кори роздроблені метеоритами ще 4 млрд. Років тому. Великі ударні басейни розподілені по місячній поверхні рівномірно, але товщина кори на видимій стороні Місяця менше, тому саме на ній зосереджено 70% морської поверхні.

Історія місячної поверхні в цілому відома: після закінчення 4 млрд. Років тому етапу інтенсивного метеоритного бомбардування ще близько 1 млрд. Років надра були досить гарячими і базальтова лава виливалася в моря. Потім лише рідкісне падіння метеоритів змінювало лик нашого супутника. А ось про походження Місяця до цих пір сперечаються. Вона могла сформуватися самостійно і потім бути захопленої Землею; могла сформуватися разом з Землею як її супутник; нарешті, могла відокремитися від Землі в період формування. Друга можливість ще недавно була популярна, але в останні роки серйозно розглядається гіпотеза освіти Місяця з речовини, викинутого прото-Землею при зіткненні з великим небесним тілом.

Марс.

Марс схожий на Землю, але майже вдвічі менше її і мають дещо меншу середню щільність. Період добового обертання (24 год 37 хв) і нахил осі (24 °) майже не відрізняються від земних.

Земного спостерігача Марс здається червонуватою зірочкою, блиск якої помітно змінюється; він максимальний в періоди протистоянь, що повторюються через два з невеликим роки (наприклад, в квітні 1999 і в червні 2001). Особливо близький і ярок Марс в періоди великих протистоянь, що відбуваються, якщо він в момент протистояння проходить поблизу перигелію; це трапляється через кожні 15-17 років (найближчим в серпні 2003).

У телескоп на Марсі видно яскраві помаранчеві області і темніші райони, тон яких змінюється в залежності від сезону. На полюсах лежать яскраво-білі снігові шапки. Червоний колір планети пов'язаний з великою кількістю оксидів заліза (іржі) в її грунті. Склад темних областей, ймовірно, нагадує земні базальти, а світлі складені дрібнодисперсним матеріалом.

В основному наші знання про Марс отримані автоматичними станціями. Найрезультативнішими виявилися два орбітальних і два посадкових апарату експедиції «Вікінг», які опустилися на Марс 20 липня і 3 вересня 1976 областях Хриса (22 ° пн.ш., 48 ° з.д.) і Утопія (48 ° пн.ш. ., 226 ° з.д.), причому «Вікінг-1» працював до листопада 1982. Обидва вони сіли в класичних світлих областях і опинилися в червоній піщаній пустелі, посипаної чорними каменями. 4 липня 1997 зонд «Марс Пасфайндер» (США) доставив в долину Ареса (19 ° пн.ш., 34 ° з.д.) перший автоматичний самохідний апарат, який знайшов змішані породи і, можливо, обточені водою і перемішану з піском і глиною гальку, що вказує на сильні зміни марсіанського клімату і наявність в минулому великої кількості води.

Розріджена атмосфера Марса складається на 95% з вуглекислого газу і на 3% з азоту. У малій кількості присутні водяна пара, кисень і аргон. Середній тиск у поверхні 6 мбар (т. Е. 0,6% земного). При такому низькому тиску не може бути рідкої води. Середня денна температура 240 К, а максимальна влітку на екваторі досягає 290 К. Добові коливання температури близько 100 К. Таким чином, клімат Марса - це клімат холодної, збезводненої високогірній пустелі.

У високих широтах Марса взимку температура опускається нижче 150 К і атмосферне вуглекислий газ (CO 2) замерзає і випадає на поверхню білим снігом, утворюючи полярну шапку. Періодична конденсація і сублімація полярних шапок викликає сезонні коливання тиску атмосфери на 30%. До кінця зими межа полярної шапки опускається до 45 ° -50 ° широти, а влітку від неї залишається невелика область (300 км діаметром біля південного полюса і 1000 км біля північного), ймовірно, що складається з водяного льоду, товщина якого може досягати 1-2 км.

Іноді на Марсі дмуть сильні вітри, що піднімають в повітря хмари дрібного піску. Особливо потужні пилові бурі бувають в кінці весни в південній півкулі, коли Марс проходить через перигелій орбіти і сонячне тепло особливо велике. На тижні і навіть місяці атмосфера стає непрозорою від жовтої пилу. Орбітальні апарати «Вікінгів» передали зображення потужних піщаних дюн на дні великих кратерів. Відкладення пилу так сильно змінюють вигляд марсіанської поверхні від сезону до сезону, що це помітно навіть з Землі при спостереженні в телескоп. У минулому ці сезонні зміни кольору поверхні деякі астрономи вважали ознакою рослинності на Марсі.

Геологія Марса вельми різноманітна. Великі простору південної півкулі покриті старими кратерами, що залишилися від епохи давньої метеоритного бомбардування (4 млрд. Років тому). Значна частина північної півкулі покрита молодшими лавовимипотоками. Особливо цікава височина Фарсида (10 ° пн.ш., 110 ° з.д.), на якій розташовані кілька гігантських вулканічних гір. Найвища серед них - гора Олімп - має діаметр біля основи 600 км і висоту 25 км. Хоча ознак вулканічної активності зараз немає, вік лавових потоків не перевищує 100 млн. Років, що трохи в порівнянні з віком планети 4,6 млрд. Років.

Хоча стародавні вулкани вказують на колись потужну активність марсіанських надр, ознак тектоніки плит немає: відсутні складчасті гірські пояси та інші покажчики стиснення кори. Однак є потужні рифтові розломи, найбільший з яких - долини Маринер - тягнеться від Фарсида на схід на 4000 км при максимальній ширині 700 км і глибині 6 км.

Одним з найцікавіших геологічних відкриттів, зроблених зі знімків з космічних апаратів, стали розгалужені звивисті долини довжиною в сотні кілометрів, що нагадують висохлі русла земних річок. Це наводить на думку про більш сприятливому кліматі в минулому, коли температура і тиск могли бути вище і по поверхні Марса текли річки. Правда, розташування долин в південних, сильно кратерірованних районах Марса вказує на те, що річки на Марсі були дуже давно, ймовірно, в перші 0,5 млрд. Років його еволюції. Тепер вода лежить на поверхні у вигляді льоду полярних шапок і, можливо, під поверхнею у вигляді шару вічної мерзлоти.

Внутрішня будова Марса вивчено слабо. Його низька середня щільність свідчить про відсутність значного металевого ядра; у всякому разі воно не розплавлене, що випливає з відсутності у Марса магнітного поля. Сейсмометр на посадковому блоці апарату «Вікінг-2» не зафіксував сейсмічної активності планети за 2 роки роботи (на «Вікінг-1» сейсмометр не діяли).

Марс має два маленьких супутника - Фобос і Деймос. Обидва вони неправильної форми, покриті метеоритними кратерами і, ймовірно, є астероїдами, захопленими планетою в далекому минулому. Фобос обертається навколо планети по дуже низькій орбіті і продовжує наближатися до Марса під дією припливів; пізніше він буде зруйнований тяжінням планети.

Юпітер.

Найбільша планета Сонячної системи, Юпітер, в 11 разів більша за Землю і в 318 разів масивніше її. Його низька середня щільність (1,3 г / см 3) вказує на склад, близький до сонячного: в основному це водень і гелій. Швидке обертання Юпітера навколо осі викликає його полярне стиснення на 6,4%.

У телескоп на Юпітері видно хмарні смуги, паралельні екватору; світлі зони в них перемежовуються червоними поясами. Ймовірно, світлі зони - це області висхідних потоків, де видно верхівки аміачні хмари; червонуваті пояса пов'язані з спадними потоками, яскравий колір яких визначають гидросульфат амонію, а також сполуки червоного фосфору, сірки і органічні полімери. Крім водню і гелію в атмосфері Юпітера спектроскопічно виявлені CH 4, NH 3, H 2 O, C 2 H 2, C 2 H 6, HCN, CO, CO 2, PH 3 і GeH 4. Температура на рівні верхівок аміачні хмари 125 К, але з глибиною вона збільшується на 2,5 К / км. На глибині 60 км повинен бути шар водяних хмар.

Швидкості руху хмар в зонах і сусідніх поясах істотно розрізняються: так, в екваторіальному поясі хмари рухаються на схід на 100 м / с швидше, ніж в сусідніх зонах. Різниця швидкостей викликає сильну турбулентність на кордонах зон і поясів, що робить їх форму досить хитромудрої. Одним з проявів цього служать овальні обертові плями, найбільше з яких - Велика Червона Пляма - було відкрито понад 300 років тому Кассіні. Це пляма (25 000ґ15 000 км) більше диска Землі; воно має спіральну циклонічну структуру і робить один оборот навколо осі за 6 діб. Решта плями меншого розміру і чомусь всі білі.

У Юпітера немає твердої поверхні. Верхній шар планети протяжністю 25% радіуса складається з рідкого водню і гелію. Нижче, де тиск перевищує 3 млн. Бар, а температура 10 000 К, водень переходить в металевий стан. Можливо, поблизу центру планети є рідке ядро ​​з більш важких елементів із загальною масою близько 10 мас Землі. У центрі тиск близько 100 млн. Бар і температура 20-30 тис. К.

Рідкі металеві надра і швидке обертання планети стали причиною її потужного магнітного поля, яке в 15 разів сильніше земного. Величезна магнітосфера Юпітера з потужними радіаційними поясами простягається за орбіти його чотирьох великих супутників.

Температура в центрі Юпітера завжди була нижчою, ніж необхідно для протікання термоядерних реакцій. Але внутрішні запаси тепла у Юпітера, що залишилися з епохи формування, великі. Навіть зараз, через 4,6 млрд. Років, він виділяє приблизно стільки ж тепла, скільки отримує від Сонця; в перший мільйон років еволюції потужність випромінювання Юпітера була в 10 4 разів вище. Оскільки це була епоха формування великих супутників планети, не дивно, що їх склад залежить від відстані до Юпітера: два найближчих до нього - Іо та Європа - мають досить високу щільність (3,5 і 3,0 г / см 3), а більш далекі - Ганімед і Каллісто - містять багато водяного льоду і тому менш щільні (1,9 і 1,8 г / см 3).

Супутники.

У Юпітера не менше 16 супутників і слабке кільце: воно віддалене на 53 тис. Км від верхнього шару хмар, має ширину 6000 км і складається, по-видимому, з дрібних і дуже темних твердих частинок. Чотири найбільших супутника Юпітера називають галилеевой, оскільки їх відкрив Галілей в 1610; незалежно від нього в тому ж році їх виявив німецький астроном Марій, який дав їм нинішні імена - Іо, Європа, Ганімед і Каллісто. Найменший з супутників - Європа - трохи менше Місяця, а Ганімед більше Меркурія. Всі вони видні в бінокль.

На поверхні Іо «Вояджери» виявили кілька діючих вулканів, що викидають речовину на сотні кілометрів вгору. Поверхня Іо покрита рудуватим відкладеннями сірки і світлими плямами двоокису сірки - продуктами вулканічних вивержень. У вигляді газу двоокис сірки утворює вкрай розріджену атмосферу Іо. Енергія вулканічної діяльності черпається з приливної впливу планети на супутник. Орбіта Іо проходить в радіаційних поясах Юпітера, і давно вже встановлено, що супутник сильно взаємодіє з магнітосферою, викликаючи в ній радіовсплесков. У 1973 вздовж орбіти Іо виявлено тор з світяться атомів натрію; пізніше там були знайдені іони сірки, калію і кисню. Ці речовини вибиваються енергійними протонами радіаційних поясів або прямо з поверхні Іо, або з газових «плюмажів» вулканів.

Хоча приливної вплив Юпітера на Європу слабкіше, ніж на Іо, його надра теж можуть бути частково розплавлені. Спектральні дослідження показують, що на поверхні Європи лежить водяний лід, а його червонуватий відтінок, ймовірно, пов'язаний із забрудненням сірої від Іо. Майже повна відсутність ударних кратерів вказує на геологічну молодість поверхні. Складки і розломи крижаної поверхні Європи нагадують крижані поля земних полярних морів; ймовірно, на Європі під шаром льоду знаходиться рідка вода.

Ганімед - найбільший супутник в Сонячній системі. Його щільність невелика; ймовірно, він складається наполовину з кам'яних порід і наполовину з льоду. Його поверхня виглядає дивно і зберігає сліди розширення кори, можливо, що супроводжував процес диференціації надр. Ділянки древньої кратерірованной поверхні розділені більш молодими жолобами, довжиною в сотні кілометрів і шириною 1-2 км, що лежать на відстані 10-20 км один від одного. Ймовірно, це більш молодий лід, що утворився при злитті води крізь тріщини відразу після диференціації близько 4 млрд. Років тому.

Каллісто схожий на Ганімед, але на його поверхні немає слідів розломів; вся вона дуже стара і сильно кратерірованних. Поверхня обох супутників покрита льодом упереміж з гірськими породами типу реголіту. Але якщо на Ганімеді лід становить близько 50%, то на Каллісто - менше 20%. Склад гірських порід Ганімеда і Каллісто, ймовірно, схожий на склад вуглецевих метеоритів.

Супутники Юпітера позбавлені атмосфери, якщо не брати до уваги розрідженого вулканічного газу SO 2 на Іо.

З дюжини малих супутників Юпітера чотири розташовані ближче галілєєвих до планети; найбільший з них Амальтея - кратерірованних об'єкт неправильної форми (розміри 270ґ166ґ150 км). Його темна поверхня - дуже червона - можливо, покрита сірою з Іо. Зовнішні малі супутники Юпітера діляться на дві групи відповідно до їх орбітами: 4 ближчих до планети звертаються в прямому (щодо обертання планети) напрямку, а 4 більш далеких - в зворотному. Всі вони маленькі і темні; ймовірно, вони захоплені Юпітером з числа астероїдів групи Троянців ( см. АСТЕРОИД).

Сатурн.

Друга за розміром планета-гігант. Це воднево-гелієва планета, проте відносний вміст гелію у Сатурна менше, ніж у Юпітера; нижче і його середня щільність. Швидке обертання Сатурна призводить до його великий сплюснутости (11%).

У телескоп диск Сатурна виглядає не так ефектно, як Юпітер: він має коричнево-оранжеве забарвлення і слабо виражені пояса і зони. Причина в тому, що верхні області його атмосфери заповнені розсіює світло аміачним (NH 3) туманом. Сатурн далі від Сонця, тому температура його верхньої атмосфери (90 К) на 35 К нижче, ніж у Юпітера, і аміак знаходиться в сконденсованому стані. З глибиною температура атмосфери зростає на 1,2 К / км, тому хмарна структура нагадує юпітеріанскую: під шаром хмар з гідросульфату амонію знаходиться шар водяних хмар. Крім водню і гелію в атмосфері Сатурна спектроскопічно виявлені CH 4, NH 3, C 2 H 2, C 2 H 6, C 3 H 4, C 3 H 8 і PH 3.

За внутрішньою будовою Сатурн також нагадує Юпітер, хоча через меншої маси має менший тиск і температуру в центрі (75 млн. Бар і 10 500 К). Магнітне поле Сатурна порівняно із земним.

Як і Юпітер, Сатурн виділяє внутрішнє тепло, причому вдвічі більше, ніж отримує від Сонця. Правда, це відношення більше, ніж у Юпітера, тому, що розташований вдвічі далі Сатурн отримує від Сонця вчетверо менше тепла.

Кільця Сатурна.

Сатурн оперезаний унікально потужною системою кілець до відстані 2,3 радіуса планети. Вони легко помітні при спостереженні в телескоп, а при вивченні зблизька демонструють виняткову різноманітність: від масивного кільця Bдо вузького кільця F, Від спіральних хвиль щільності до абсолютно несподіваних радіально витягнутих «спиць», відкритих «Вояджер».

Частинки, що заповнюють кільця Сатурна, значно краще відбивають світло, ніж речовина темних кілець Урана і Нептуна; їх дослідження в різних спектральних діапазонах показує, що це «брудні сніжки» з розмірами порядку метра. Три класичних кільця Сатурна по порядку від зовнішнього до внутрішнього позначають буквами A, Bі C. кільце Bдосить щільне: радіосигнали від «Вояджера» проходили через нього з працею. Проміжок в 4000 км між кільцями Aі B, Званий розподілом (або щілиною) Кассіні, насправді не порожній, а по щільності порівняємо з блідим кільцем C, Яке раніше називали креповим кільцем. Поблизу зовнішнього краю кільця Aє менш помітна щілина Енке.

У 1859 Максвелл зробив висновок, що кільця Сатурна повинні складатися з окремих частинок, які звертаються по орбітах навколо планети. В кінці 19 ст. це було підтверджено спектральними спостереженнями, які показали, що внутрішні частини кілець обертаються швидше зовнішніх. Оскільки кільця лежать в площині екватора планети, а значить, нахилені до орбітальної площині на 27 °, Земля двічі за 29,5 років потрапляє в площину кілець, і ми спостерігаємо їх з ребра. У цей момент кільця «пропадають», що доводить їх дуже малу товщину - не більше кількох кілометрів.

Детальні зображення кілець, отримані «Піонером-11» (1979) і «Вояджер» (1980 і 1981), показали значно більш складну їх структуру, ніж очікувалося. Кільця розділені на сотні окремих кілець з типовою шириною в кілька сотень кілометрів. Навіть в щілини Кассіні виявилося не менше п'яти кілець. Детальний аналіз показав, що кільця неоднорідні як за розміром, так, можливо, і за складом частинок. Складна структура кілець, ймовірно, зобов'язана гравітаційному впливу маленьких близьких до них супутників, про які раніше і не підозрювали.

Ймовірно, найбільш незвичайним є найтонше кільце F, Відкрите в 1979 «Піонером» на відстані 4000 км від зовнішнього краю кільця A. «Вояджер-1» виявив, що кільце Fперекручено і заплетене, як коса, але пролітав 9 міс. через «Вояджер-2» знайшов будова кільця Fзначно простішим: «пасма» речовини вже не перепліталися між собою. Така структура і її швидка еволюція частково пояснюються впливом двох маленьких супутників (Прометей і Пандора), що рухаються у зовнішнього і внутрішнього країв цього кільця; їх називають «сторожовими псами». Не виключено, однак, присутність ще більш дрібних тел або тимчасових скупчень речовини всередині самого кільця F.

Супутники.

У Сатурна не менше 18 супутників. Більшість з них, ймовірно, крижані. У деяких дуже цікаві орбіти. Наприклад, у Януса і Епіметея майже однакові радіуси орбіт. За орбіті Діони на 60 ° попереду неї (це положення називають лідируючої точкою Лагранжа) рухається менший супутник Олена. Тефию супроводжують два маленьких супутника - Телесто і Каліпсо - в лідируючій і відстає точках Лагранжа її орбіти.

З хорошою точністю виміряно радіуси і маси семи супутників Сатурна (Мимас, Енцелад, Тефія, Діона, Рея, Титан і Япет). Всі вони в основному крижані. Ті, що трохи менше, мають щільності 1-1,4 г / см 3, що близько до щільності водяного льоду з більшою або меншою домішкою гірських порід. Чи містять вони метановий і аміачний лід, поки не ясно. Більш висока щільність Титана (1,9 г / см 3) є результат його великої маси, що викликає стиснення надр. По діаметру і щільності Титан дуже схожий на Ганімеда; ймовірно, і внутрішня структура у них схожа. Титан другий за розміром супутник в Сонячній системі, а унікальний він тим, що має постійну потужну атмосферу, що складається в основному з азоту і невеликої кількості метану. Тиск у його поверхні 1,6 бар, температура 90 К. При таких умовах на поверхні Титана може бути рідкий метан. Верхні шари атмосфери до висот 240 км заповнені помаранчевими хмарами, ймовірно, що складаються з частинок органічних полімерів, синтезуються під впливом ультрафіолетових променів Сонця.

Решта супутники Сатурна дуже малі, щоб мати атмосферу. Їх поверхні покриті льодом і сильно кратерірованних. Лише на поверхні Енцелада значно менше кратерів. Ймовірно, приливної вплив Сатурна підтримує його надра в розплавленому стані, а удари метеоритів призводять до виливу води і заповнення кратерів. Деякі астрономи вважають, що частинки з поверхні Енцелада утворили широке кільце E, Яке простягнулося уздовж його орбіти.

Дуже цікавий супутник Япет, у якого заднє (щодо направлення орбітального руху) півкуля покрито льодом і відображає 50% падаючого світла, а переднє півкуля таке темне, що відображає тільки 5% світла; воно вкрите чимось на зразок речовини вуглистих метеоритів. Можливо, на переднє півкуля Япета потрапляє речовина, викинуте під дією метеоритних ударів з поверхні зовнішнього супутника Сатурна Феби. В принципі це можливо, оскільки Феба рухається по орбіті у зворотному напрямку. До того ж поверхня Феби досить темна, але точних даних про неї поки немає.

Уран.

Уран має колір морської хвилі і виглядає невиразно, оскільки верхні шари його атмосфери заповнені туманом, крізь який пролітав поблизу нього в 1986 зонду «Вояджер-2» насилу вдалося побачити кілька хмар. Ось планети нахилена до орбітальної осі на 98,5 °, тобто лежить майже в площині орбіти. Тому кожен з полюсів деякий час звернений прямо на Сонце, а потім на півроку (42 земних роки) йде в тінь.

Атмосфера Урана містить в основному водень, 12-15% гелію і трохи інших газів. Температура атмосфери близько 50 К, хоча в верхніх розріджених шарах вона піднімається до 750 К днем ​​і 100 К вночі. Магнітне поле Урана за напруженістю у поверхні трохи слабше земного, а його вісь нахилена до осі обертання планети на 55 °. Про внутрішню структуру планети відомо мало. Ймовірно, хмарний шар простягається до глибини 11 000 км, потім слід гарячий водяний океан глибиною 8000 км, а під ним розплавлене кам'яне ядро ​​радіусом 7000 км.

Кільця.

У 1976 були відкриті унікальні кільця Урана, що складаються з окремих тонких кілець, найширша з яких має товщину 100 км. Кільця розташовані в діапазоні відстаней від 1,5 до 2,0 радіусів планети від її центру. На відміну від кілець Сатурна кільця Урана складаються з великих темних каменів. Вважають, що в кожному кільці рухається маленький супутник або навіть два супутника, як в кільці FСатурна.

Супутники.

Відкрито 20 супутників Урана. Найбільші - Титания і Оберон - діаметром по 1500 км. Є ще 3 великих, розміром більше 500 км, решта дуже маленькі. Спектри поверхні п'яти великих супутників вказують на велику кількість водяного льоду. Поверхні всіх супутників покриті метеоритними кратерами.

Нептун.

Зовні Нептун схожий на Уран; в його спектрі також домінують смуги метану і водню. Потік тепла від Нептуна помітно перевищує потужність падаючого на нього сонячного тепла, що вказує на існування внутрішнього джерела енергії. Можливо, значна частина внутрішнього тепла виділяється в результаті припливів, викликаних потужним супутником Тритоном, який звертається в зворотному напрямку на відстані 14,5 радіуса планети. «Вояджер-2», пролетівши в 1989 на відстані 5000 км від хмарного шару, виявив у Нептуна ще 6 супутників і 5 кілець. В атмосфері були відкриті Велика Темна Пляма і складна система вихрових потоків. На рожевою поверхні Тритона виявилися дивні геологічні деталі, включаючи потужні гейзери. Відкритий «Вояджером» супутник Протей виявився більше Нерєїди, виявленої з Землі ще в 1949.

Плутон.

У Плутона сильно витягнута і нахилена орбіта; в перигелії він наближається до Сонця на 29,6 а.о. і віддаляється в афелії на 49,3 а.о. У 1989 Плутон пройшов перигелій; з 1979 по 1999 він був ближче до Сонця, ніж Нептун. Однак через велику нахилу орбіти Плутона його шлях ніколи не перетинається з Нептуном. Середня температура поверхні Плутона 50 К, вона змінюється від Офелія до перигелію на 15 К, що досить помітно при таких низьких температурах. Зокрема, це призводить до появи розрідженій метанової атмосфери в період проходження планетою перигелію, але її тиск в 100 000 разів менше тиску земної атмосфери. Плутон не може довго утримувати атмосферу - адже він менше Місяця.

Супутник Плутона Харон звертається за 6,4 сут близько від планети. Його орбіта дуже сильно нахилена до екліптики, так що затемнення відбуваються лише в рідкісні епохи проходження Землі через площину орбіти Харона. Яскравість Плутона регулярно змінюється з періодом 6,4 діб. Отже, Плутон обертається синхронно з Хароном і на поверхні у нього є великі плями. По відношенню до розміру планети Харон дуже великий. Часто пару Плутон - Харон називають «подвійний планетою». У свій час Плутон вважали «втік» супутником Нептуна, але після відкриття Харона це виглядає малоймовірним.

ПЛАНЕТИ: Порівняльний аналіз

Внутрішня будова.

Об'єкти Сонячної системи з точки зору їх внутрішньої будови можна розділити на 4 категорії: 1) комети, 2) малі тіла, 3) планети земного типу, 4) газові гіганти. Комети - прості крижані тіла з особливим складом і історією. До категорії малих тіл відносять всі інші небесні об'єкти з радіусами менше 200 км: міжпланетні порошинки, частки планетних кілець, малі супутники і більшість астероїдів. За час еволюції Сонячної системи всі вони втратили тепло, що виділилося в ході первинної акреції, і охололи, не маючи достатнього розміру, щоб нагрітися через що відбувається в них радіоактивного розпаду. Планети земного типу досить різноманітні: від «залізного» Меркурія до загадкової крижаної системи Плутон - Харон. До категорії газових гігантів крім найбільших планет за формальними ознаками іноді відносять і Сонце.

Найважливішим параметром, що визначає склад планети, служить середня щільність (повна маса, поділена на повний обсяг). Її значення відразу вказує, яка планета - «кам'яна» (силікати, метали), «крижана» (вода, аміак, метан) або «газова» (водень, гелій). Хоча поверхні Меркурія і Місяця разюче схожі, їх внутрішній склад абсолютно різний, оскільки середня щільність Меркурія в 1,6 рази вище, ніж у Місяця. При цьому маса Меркурія невелика, а значить, його висока щільність в основному зобов'язана не стиску речовини під дією сили тяжіння, а особливому хімічному складу: Меркурій містить по масі 60-70% металів і 30-40% силікатів. Вміст металів на одиницю маси у Меркурія значно вище, ніж у будь-який іншої планети.

Венера обертається настільки повільно, що її екваторіальна здуття вимірюється лише частками метра (у Землі - 21 км) і абсолютно не може повідомити що-небудь про внутрішню структуру планети. Її гравітаційне поле корелює з топографією поверхні, на відміну від Землі, де континенти «плавають». Можливо, континенти Венери фіксуються жорсткістю мантії, але не виключено, що рельєф Венери динамічно підтримується енергійної конвекцією в її мантії.

Поверхня Землі істотно молодше поверхонь інших тіл Сонячної системи. Причиною цього в основному служить інтенсивна переробка речовини кори в результаті тектоніки плит. Помітно впливає і ерозія під дією рідкої води. На поверхнях більшості планет і супутників домінують кільцеві структури, пов'язані з ударними кратерами або вулканами; на Землі тектоніка плит привела до того, що її найбільші височини і низовини носять лінійний характер. Прикладом служать гірські хребти, які виростають у місцях зіткнення двох плит; океанічні жолоби, що позначають місця, де одна плита йде під іншу (зони субдукції); а також серединно-океанічні хребти в тих місцях, де дві плити розходяться під дією спливаючій з мантії молодої кори (зони спрединга). Таким чином, рельєф земної поверхні відображає динаміку її надр.

Невеликі зразки верхньої мантії Землі стають доступні для лабораторного вивчення, коли вони піднімаються до поверхні в складі магматичних порід. Відомі ультраосновні включення (ультрабазити, бідні силікатами і багаті Mg і Fe), що містять мінерали, які формуються тільки при високому тиску (наприклад, алмаз), а також парні мінерали, здатні співіснувати тільки в тому випадку, якщо вони сформувалися при високому тиску. Ці включення дозволили з достатньою точністю оцінити склад верхньої мантії до глибини ок. 200 км. Мінералогічний склад глибинної мантії відомий не так добре, оскільки поки немає точних даних про розподіл температури з глибиною і не відтворені в лабораторії основні фази глибинних мінералів. Ядро Землі підрозділяють на зовнішнє і внутрішнє. Зовнішнє ядро ​​не пропускає поперечні сейсмічні хвилі, отже, воно рідке. Однак на глибині 5200 км речовина ядра знову починає проводити поперечні хвилі, але з низькою швидкістю; це означає, що внутрішнє ядро ​​частково «заморожено». Щільність ядра нижче, ніж була б у чистій залізо-нікелевої рідини, ймовірно, через домішки сірки.

Чверть марсіанської поверхні займає височина Фарсида, що піднялася на 7 км щодо середнього радіуса планети. Саме на ній розташовано більшість вулканів, при формуванні яких лава розтікалася на велику відстань, що характерно для розплавлених порід, багатих на залізо. Одна з причин величезного розміру марсіанських вулканів (найбільших в Сонячній системі) полягає в тому, що, на відміну від Землі, у Марса немає плит, що рухаються щодо гарячих осередків в мантії, тому вулкани довго ростуть на одному місці. У Марса немає магнітного поля і не виявлена ​​сейсмічна активність. У його грунті виявилося багато оксидів заліза, що вказує на слабку диференціацію надр.

Внутрішнє тепло.

Багато планети випромінюють більше тепла, ніж отримують від Сонця. Кількість тепла, вироблена і збереглося в надрах планети, залежить від її історії. Для формується планети головним джерелом тепла служить метеоритне бомбардування; потім тепло виділяється в ході диференціації надр, коли найбільш щільні компоненти, такі, як залізо і нікель, осідають до центру і формують ядро. Юпітер, Сатурн і Нептун (але, за деякими причин - не Уран) все ще випромінюють тепло, запасеної ними в період формування 4,6 млрд. Років тому. У планет земного типу важливим джерелом нагрівання в нинішню епоху служить розпад радіоактивних елементів - урану, торію і калію, - входили в невеликій кількості в вихідний хондрітний (сонячний) склад. Розсіювання енергії руху в приливних деформаціях - так звана «приливна диссипация» - служить головним джерелом нагрівання Іо і відіграє помітну роль в еволюції деяких планет, обертання яких (наприклад, Меркурія) забарилися припливи.

Конвекція в мантії.

Якщо підігрівати рідину досить сильно, в ній розвивається конвекція, оскільки теплопровідність і випромінювання не справляються з напругою, що підводиться локально потоком тепла. Може здатися дивним твердження, що надра планет земного типу охоплені конвекцією, як рідина. Хіба ми не знаємо, що за даними сейсмології в земній мантії поширюються поперечні хвилі і, отже, мантія складається не з рідини, а з твердих порід? Але візьмемо звичайну скляну замазку: при повільному натиску вона поводиться як в'язка рідина, при різкому натиску - як еластичне тіло, а при ударі - як камінь. Значить, щоб зрозуміти, як поводиться речовина, ми повинні брати до уваги, в якій шкалі часу відбуваються процеси. Поперечні сейсмічні хвилі проходять крізь земні надра за хвилини. В геологічній шкалі часу, вимірюваної мільйонами років, породи деформуються пластично, якщо до них постійно додаватися значне напруження.

Вражаюче, що земна кора все ще випрямляється, повертаючись до колишньої форми, яку вона мала до останнього заледеніння, що закінчився 10 000 років тому. Вивчивши вік піднялися берегів Скандинавії, Н.Хаскель обчислив в 1935, що в'язкість земної мантії в 10 23 раз більше в'язкості рідкої води. Але і при цьому математичний аналіз показує, що земна мантія знаходиться в стані інтенсивної конвекції (такий рух земних надр можна було б побачити в прискореному кінофільмі, де за секунду проходить мільйон років). Аналогічні обчислення показують, що конвективними мантіями, ймовірно, мають також Венера, Марс і, в меншій мірі, Меркурій і Місяць.

Природу конвекції в газових планетах-гігантах ми тільки починаємо розгадувати. Відомо, що на конвективні руху сильно впливає швидке обертання, яке існує у планет-гігантів, але експериментально вивчити конвекцію під обертається сфері з центральним тяжінням дуже нелегко. До цих пір найбільш точні експерименти такого роду проводили в умовах мікрогравітації на навколоземній орбіті. Ці досліди разом з теоретичними розрахунками і чисельними моделями показали, що конвекція відбувається в трубках, витягнутих уздовж осі обертання планети і вигнутих відповідно до її сферичністю. Такі конвективні осередки за їх форму прозвали «бананами».

Тиск у газових планет-гігантів змінюється від 1 бар на рівні верхівок хмар до приблизно 50 Мбар в центрі. Тому їх основний компонент - водень - перебуває на різних рівнях в різних фазах. При тиску вище 3 Мбар звичайний молекулярний водень стає рідким металом, подібним літію. Обчислення показують, що Юпітер в основному складається з металевого водню. А Уран і Нептун, мабуть, мають протяжну мантію з рідкої води, що також є непоганим провідником.

Магнітне поле.

Зовнішнє магнітне поле планети несе важливу інформацію про рух її надр. Саме магнітне поле задає систему відліку, в якій вимірюють швидкість вітру в хмарної атмосфері планети-гіганта; саме воно вказує, що в рідкому металевому ядрі Землі існують потужні потоки, а в водяних мантіях Урана і Нептуна відбувається активне перемішування. Навпаки, відсутність сильного магнітного поля у Венери і Марса накладає обмеження на їх внутрішню динаміку. Серед планет земної групи магнітне поле Землі має видатну інтенсивність, вказуючи на активний динамо-ефект. Відсутність сильного магнітного поля у Венери не означає, що її ядро ​​затверділо: швидше за все, повільне обертання планети перешкоджає динамо-ефекту.

Уран і Нептун мають однакові магнітні диполі з великим нахилом до осей планет і зміщенням щодо їх центрів; це вказує, що їх магнетизм народжується в мантіях, а не в ядрах. Власні магнітні поля мають супутники Юпітера - Іо, Європа і Ганімед, а у Каллісто його немає. Остаточний магнетизм виявлений у Місяця.

Атмосфера.

Атмосферу мають Сонце, вісім з дев'яти планет і три з шістдесяти трьох супутників. Кожна атмосфера має свій особливий хімічний склад і тип поведінки, званий «погодою». Атмосфери ділять на дві групи: у планет земного типу щільна поверхня материків або океану визначає умови на нижній межі атмосфери, а у газових гігантів атмосфера практично бездонна.

У планет земного типу тонкий (0,1 км) шар атмосфери поблизу поверхні постійно відчуває від неї нагрів або охолодження, а при русі - тертя і турбулентність (через нерівності рельєфу); цей шар називають приземним або прикордонним. У самій поверхні молекулярна в'язкість як би «приклеює» атмосферу до землі, тому навіть легкий вітерець створює сильний вертикальний градієнт швидкості, який може викликати турбулентність. Зміна температури повітря з висотою контролюється конвективного нестійкістю, оскільки знизу повітря нагрівається від теплої поверхні, стає легше і спливає; піднімаючись в області низького тиску, він розширюється і випромінює тепло в космос, чому охолоджується, стає щільніше і тоне. В результаті конвекції в нижніх шарах атмосфери встановлюється адіабатичний вертикальний градієнт температури: наприклад, в атмосфері Землі температура повітря зменшується з висотою на 6,5 К / км. Така ситуація існує аж до Тропопауза (грец. «Тропо» - поворот, «паузіс» - припинення), яка обмежує нижній шар атмосфери, званий тропосферою. Саме тут відбуваються ті зміни, які ми називаємо погодою. У Землі тропопауза проходить на висотах 8-18 км; у екватора вона на 10 км вище, ніж біля полюсів. Унаслідок експоненціального зменшення щільності з висотою 80% маси атмосфери Землі укладено в тропосфері. У ній же знаходиться майже весь водяний пар, а значить, і хмари, що створюють погоду.

На Венері двоокис вуглецю і водяна пара разом із сірчаною кислотою і двоокисом сірки поглинають майже всі інфрачервоне випромінювання, що випускається поверхнею. Це викликає сильний парниковий ефект, тобто призводить до того, що температура поверхні Венери на 500 К вища за ту, яку вона мала б при прозорою для інфрачервоного випромінювання атмосфері. Головними «парниковими» газами на Землі служать водяна пара і діоксид вуглецю, що підвищують температуру на 30 К. На Марсі двоокис вуглецю і атмосферна пил викликають слабкий парниковий ефект всього в 5 К. Гаряча поверхня Венери перешкоджає виходу сірки зі складу атмосфери шляхом її зв'язування в поверхневих породах. Двоокисом сірки збагачена нижня атмосфера Венери, тому в ній на висотах від 50 до 80 км присутній щільний шар сірчанокислотних хмар. Незначна кількість сірковмісних речовин виявляється і в земній атмосфері, особливо після потужних вулканічних вивержень. В атмосфері Марса сірка не зареєстрована, отже, його вулкани в нинішню епоху неактивні.

На Землі стабільне зниження температури з висотою в тропосфері cменяется вище тропопаузи на зростання температури з висотою. Тому там існує надзвичайно стійкий шар, названий стратосферой (лат. Stratum - шар, настил). Існування постійних тонких аерозольних шарів і тривале перебування там радіоактивних елементів від ядерних вибухів є доказом відсутності перемішування в стратосфері. У земній стратосфері температура продовжує рости з висотою аж до стратопауза, що проходить на висоті бл. 50 км. Джерелом тепла в стратосфері служать фотохімічні реакції озону, концентрація якого максимальна на висоті бл. 25 км. Озон поглинає ультрафіолетове випромінювання, тому нижче 75 км майже все воно перетворюється в тепло. Хімія стратосфери складна. Озон в основному утворюється над екваторіальними областями, але його найбільша концентрація виявляється над полюсами; це вказує, що на вміст озону впливає не тільки хімія, а й динаміка атмосфери. У Марса концентрація озону також вище над полюсами, особливо над зимовим полюсом. У сухій атмосфері Марса відносно мало гідроксильних радикалів (OH), що руйнують озон.

Температурні профілі атмосфер планет-гігантів визначені по наземним спостереженнями покрить планетами зірок і за даними зондів, зокрема, щодо ослаблення радіосигналів при заході зонда за планету. У кожної з планет виявилися тропопауза і стратосфера, вище яких лежать термосфера, екзосфера і іоносфера. Температура термосфери Юпітера, Сатурна і Урана відповідно становить бл. 1000, 420 і 800 К. Висока температура і відносно низька гравітація на Урані дозволяють атмосфері сягати до кілець. Це викликає гальмування і швидке падіння пилових частинок. Оскільки в кільцях Урана все ж спостерігаються пилові смуги, там повинен бути джерело пилу.

Хоча температурна структура тропосфери і стратосфери в атмосферах різних планет має багато спільного, їх хімічний склад сильно розрізняється. Атмосфери Венери і Марса в основному складаються з вуглекислого газу, але представляють два крайніх прикладу еволюції атмосфери: у Венери атмосфера щільна і гаряча, а у Марса - холодна і розріджена. Важливо зрозуміти, чи прийде в кінці-кінців земна атмосфера до одного з цих двох типів, і чи завжди ці три атмосфери були такими різними.

Долю вихідної води на планеті можна з'ясувати, вимірюючи вміст дейтерію по відношенню до легкого ізотопу водню: ставлення D / H накладає обмеження на кількість водню, що залишає планету. Маса води в атмосфері Венери зараз становить 10 -5 від маси земних океанів. Але ставлення D / H у Венери раз в 100 вище, ніж на Землі. Якщо спочатку це відношення було на Землі і Венери однаковим і запаси води на Венері за час її еволюції не поповнювалися, то стократний зростання відносини D / H на Венері означає, що колись на ній було раз в сто більше води, ніж зараз. Пояснення цьому зазвичай шукають в рамках теорії «парникового випаровування», яка стверджує, що Венера ніколи не була досить холодною для конденсації води на її поверхні. Якщо вода завжди заповнювала атмосферу у вигляді пари, то фотодисоціація молекул води приводила до виділення водню, легкий ізотоп якого розсіювався з атмосфери в космос, а решта вода збагачувалася дейтерієм.

Великий інтерес викликає сильне розходження атмосфер Землі і Венери. Вважається, що сучасні атмосфери планет земного типу утворилися в результаті дегазації надр; при цьому в основному виділялися пари води і вуглекислий газ. На Землі вода зосередилася в океані, а двоокис вуглецю виявилася пов'язаною в осадових породах. Але Венера ближче до Сонця, там жарко і немає життя; тому вуглекислий газ залишився в атмосфері. Пари води під дією сонячного світла диссоциированного на водень і кисень; водень випарувався в космос (земна атмосфера теж швидко втрачає водень), а кисень виявився пов'язаним в гірських породах. Правда, відмінність цих двох атмосфер може виявитися і більш глибоким: до сих пір немає пояснення тому факту, що в атмосфері Венери значно більше аргону, ніж в атмосфері Землі.

Поверхня Марса зараз холодну і суху пустелю. У найтепліше час доби температура може злегка перевищувати нормальну точку замерзання води, але низький атмосферний тиск не дозволяє воді на поверхні Марса бути в рідкому стані: лід відразу перетворюється в пар. Проте, на Марсі є кілька каньйонів, що нагадують русла висохлих річок. Деякі з них, мабуть, прориті короткочасними, але катастрофічно потужними потоками води, тоді як інші демонструють глибокі яри і розгалужену мережу долин, що вказує на ймовірне тривале існування рівнинних річок в ранні періоди історії Марса. Є також морфологічні вказівки, що старі кратери Марса зруйновані ерозією значно сильніше, ніж молоді, а це можливо лише в разі, якщо атмосфера Марса була набагато щільніше, ніж зараз.

На початку 1960-х років вважалося, що полярні шапки Марса складаються з водяного льоду. Але в 1966 Р.Лейтон і Б.Мюррей розглянули тепловий баланс планети і показали, що двоокис вуглецю повинна в великій кількості конденсуватися на полюсах, а між полярними шапками і атмосферою повинна підтримуватися баланс твердої і газоподібної вуглекислоти. Цікаво, що сезонне зростання і скорочення полярних шапок призводять до коливань тиску в марсіанській атмосфері на 20% (наприклад, в салонах старих реактивних лайнерів перепади тиску при зльоті та посадці також складали близько 20%). На космічних фотографіях полярних шапок Марса видно дивовижні спіральні візерунки і ступінчасті тераси, які повинен був дослідити зонд «Марс полар Лендер» (1999), але його спіткала невдача при посадці.

Точно не відомо, чому тиск марсіанської атмосфери так сильно знизилася, ймовірно, від декількох бар в перший мільярд років до 7 мбар зараз. Не виключено, що вивітрювання поверхневих порід витягло двоокис вуглецю з атмосфери, зв'язавши вуглець в карбонатних породах, як це сталося на Землі. При температурі поверхні 273 К цей процес міг знищити вуглекислотну атмосферу Марса з тиском в кілька бар всього за 50 млн. Років; очевидно, виявилося вельми важко підтримувати теплий і вологий клімат на Марсі протягом всієї історії Сонячної системи. Подібний процес також впливає на вміст вуглецю в земній атмосфері. Близько 60 бар вуглецю пов'язано зараз в карбонатних породах Землі. Очевидно, в минулому земна атмосфера містила значно більше вуглекислого газу, ніж зараз, і температура атмосфери була вище. Основна відмінність еволюції атмосфери Землі і Марса в тому, що на Землі тектоніка плит підтримує круговорот вуглецю, тоді як на Марсі він «замкнений» в породах і полярних шапках.

Навколопланетного кільця.

Цікаво, що системи кілець є у кожної з планет-гігантів, але немає ні в однієї планети земного типу. Ті, хто вперше дивиться на Сатурн в телескоп, часто вигукують: «Ну, прямо як на картинці!», Бачачи його надзвичайно яскраві і чіткі кільця. Однак кільця інших планет майже не видно в телескоп. Бліде кільце Юпітера відчуває загадкове взаємодія з його магнітним полем. Уран і Нептун оточені кількома тонкими кільцями кожен; структура цих кілець відображає їх резонансна взаємодія з близькими супутниками. Особливо інтригують дослідників три кільцеві дуги Нептуна, оскільки вони чітко обмежені як в радіальному, так і в азимутному напрямках.

Великою несподіванкою було відкриття вузьких кілець Урана під час спостереження покриття їм зірки в 1977. Справа в тому, що існує чимало явищ, які всього за кілька десятиліть могли б помітно розширити вузькі кільця: це взаємні зіткнення частинок, ефект Пойнтінга - Робертсона (радіаційне гальмування) і полум'яне гальмування. З практичної точки зору вузькі кільця, положення яких можна виміряти з високою точністю, виявилися вельми зручним індикатором орбітального руху частинок. Прецессия кілець Урана дозволила з'ясувати розподіл маси всередині планети.

Ті, кому доводилося вести автомобіль з запилених вітровим склом в бік сонця або призахідного Сонця, знають, що пилинки сильно розсіюють світло в напрямку його падіння. Саме тому важко виявити пил в планетних кільцях, спостерігаючи їх з Землі, тобто з боку Сонця. Але кожен раз, коли космічний зонд пролітав повз зовнішньої планети і «озирався» назад, ми отримували зображення кілець в прохідному світлі. На таких зображеннях Урана і Нептуна якраз і були відкриті невідомі до цього пилові кільця, які значно ширше давно відомих вузьких кілець.

Найважливішою темою сучасної астрофізики є обертові диски. Багато динамічні теорії, розвинені для пояснення структури галактик, можна використовувати і для вивчення планетних кілець. Так, кільця Сатурна стали об'єктом для перевірки теорії самогравитирующих дисків. На властивість самогравітаціі цих кілець вказує наявність в них як спіральних хвиль щільності, так і спіральних вигинистих хвиль, які видно на детальних зображеннях. Хвильовий пакет, виявлений в кільцях Сатурна, був приписаний сильному горизонтальному резонансу планети з супутником Япете, який збуджує спіральні хвилі щільності у зовнішній частині розподілу Кассіні.

Висловлювалося чимало здогадок про походження кілець. Важливо, що вони лежать всередині зони Роша, тобто на такій відстані від планети, де взаємне тяжіння частинок менше, ніж різниця сил тяжіння їх планетою. Усередині зони Роша з розсіяних частинок не може сформуватися супутник планети. Можливо, речовина кілець залишилося «незатребуваним» з моменту формування самої планети. Але, може бути, це сліди недавньої катастрофи - зіткнення двох супутників або руйнування супутника приливними силами планети. Якщо зібрати всі речовина кілець Сатурна, то вийде тіло радіусом ок. 200 км. У кільцях інших планет речовини значно менше.

МАЛІ ТІЛА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Астероїди.

Безліч малих планет - астероїдів - обертається навколо Сонця в основному між орбітами Марса і Юпітера. Назва «астероїд» астрономи взяли тому, що в телескоп вони виглядають як слабкі зірочки ( asterпо-грецьки «зірка»). Спочатку думали, що це осколки колись існувала великої планети, але потім стало ясно, що астероїди ніколи не становили єдиного тіла; швидше за все, ця речовина не змогло об'єднатися в планету через вплив Юпітера. За оцінками, сумарна маса всіх астероїдів становить в нашу епоху всього 6% маси Місяця; половина цієї маси укладена в трьох найбільших - 1 Церере, 2 Палладе і 4 Весті. Номер в позначенні астероїда вказує порядок його відкриття. Астероїдів з точно відомими орбітами привласнюють не тільки порядкові номери, але і імена: 3 Юнона, 44 Ніса, 1566 Ікар. Відомі точні елементи орбіт більше 8000 астероїдів з 33 000 відкритих на сьогодні.

Існує не менше двохсот астероїдів радіусом понад 50 км і близько тисячі - більше 15 км. За оцінками, близько мільйона астероїдів має радіус більше 0,5 км. Найбільший з них - Церера, досить темний і складний для спостереження об'єкт. Потрібні особливі методи адаптивної оптики, щоб за допомогою наземних телескопів розрізнити деталі поверхні навіть великих астероїдів.

Радіуси орбіт більшості астероїдів укладені між 2,2 і 3,3 а.о., цю область називають «поясом астероїдів». Але він не весь заповнений орбітами астероїдів: на відстанях 2,50, 2,82 і 2,96 а.о. їх немає; ці «вікна» утворилися під впливом збурень з боку Юпітера. Всі астероїди звертаються в прямому напрямку, але орбіти багатьох з них помітно витягнуті і нахилені. Деякі астероїди мають дуже цікаві орбіти. Так, група Троянців рухається по орбіті Юпітера; більшість з цих астероїдів дуже темні і червоні. У астероїдів групи Амура орбіти підходять або перетинають орбіту Марса; в їх числі 433 Ерос. Астероїди групи Аполлона перетинають орбіту Землі; серед них 1533 Ікар, ближче всіх підходить до Сонця. Очевидно, рано чи пізно ці астероїди відчувають небезпечне зближення з планетами, яке закінчується зіткненням або серйозною зміною орбіти. Нарешті, недавно в особливий клас виділені астероїди групи Атона, орбіти яких майже цілком лежать всередині орбіти Землі. Всі вони дуже маленького розміру.

Яскравість багатьох астероїдів періодично змінюється, що природно для обертових неправильних тел. Періоди їх обертання лежать в інтервалі від 2,3 до 80 год і в середньому близькі до 9 год. Своєю неправильною формою астероїди зобов'язані численним взаємних зіткнень. Приклади екзотичної форми дають 433 Ерос і 643 Гектор, у яких відношення довжин осей досягає 2,5.

У минулому вся внутрішня частина Сонячної системи, ймовірно, була схожа на головний пояс астероїдів. Що знаходиться поблизу цього пояса Юпітер своїм тяжінням сильно обурює рух астероїдів, збільшуючи їх швидкості і приводячи до зіштовхування, а це частіше руйнує, ніж об'єднує їх. Подібно недобудованої планеті, пояс астероїдів дає нам унікальну можливість побачити частини конструкції перед тим, як вони сховаються всередині готового тіла планети.

Вивчаючи світло, відбите астероїдами, вдається чимало дізнатися про склад їх поверхні. Більшість астероїдів на основі їх коефіцієнта відбиття і кольору віднесені до трьох груп, аналогічним групам метеоритів: астероїди типу Cмають темну поверхню, як вуглисті хондрити ( див. нижчеМетеорити), тип Sяскравіше і красно, а тип Mсхожий на залізо-нікелеві метеорити. Наприклад, 1 Церера схожа на вуглисті хондрити, а 4 Веста - на базальтові евкріти. Це вказує, що походження метеоритів пов'язано з поясом астероїдів. Поверхня астероїдів покрита дрібно роздробленою породою - реголітом. Досить дивно, що він утримується на поверхні після удару метеоритів - адже у 20-км астероїда сила тяжіння 10 -3 g, а швидкість покидання поверхні всього 10 м / с.

Крім кольору зараз відомо безліч характерних інфрачервоних і ультрафіолетових спектральних ліній, які використовуються для класифікації астероїдів. За цими даними виділяють 5 основних класів: A, C, D, Sі T. Астероїди 4 Веста, 349 Дембовского і тисяча вісімсот шістьдесят два Аполлон не вписався в цю класифікацію: кожен з них займав особливе становище і став прототипом нових класів, відповідно V, Rі Q, В яких тепер присутні і інші астероїди. З численної групи З-астероідов надалі виділилися класи B, Fі G. Сучасна класифікація налічує 14 типів астероїдів, позначених (в порядку зменшення кількості членів) буквами S, C, M, D, F, P, G, E, B, T, A, V, Q, R. Оскільки альбедо у С-астероїдів нижче, ніж у S-астероідов, відбувається наглядова селекція: темні З-астероіди складніше виявити. З огляду на це найчисленнішим типом виявляються саме С-астероїди.

З порівняння спектрів астероїдів різного типу зі спектрами зразків чистих мінералів сформувалися три великі групи: примітивна ( C, D, P, Q), Метаморфічна ( F, G, B, T) І магматична ( S, M, E, A,V, R). Поверхня примітивних астероїдів багата вуглецем і водою; метаморфічні містять менше води і летючих, ніж примітивні; магматичні покриті складними мінералами, ймовірно, сформованими з розплаву. Внутрішня область головного поясу астероїдів багато населена магматическими астероїдами, в середній частині пояса переважають метаморфічні, а на периферії - примітивні астероїди. Це вказує, що в період формування Сонячної системи в поясі астероїдів існував різкий градієнт температури.

Класифікація астероїдів, заснована на їх спектрах, групує тіла за складом поверхні. Але якщо розглядати елементи їх орбіт (велика піввісь, ексцентриситет, нахил), то виділяються динамічні сімейства астероїдів, вперше описані К.Хіраямой в 1918. Найбільш населені з них - це сімейства Феміди, Еос і Короніди. Ймовірно, кожна родина являє собою рій уламків порівняно недавнього зіткнення. Систематичне вивчення Сонячної системи призводить нас до розуміння, що великі зіткнення є скоріше правилом, ніж винятком, і що Земля також не застрахована від них.

Метеорити.

Метеороід - це невелике тіло, що обертається навколо Сонця. Метеор - це метеороид, що влетів в атмосферу планети і розжарився до блиску. А якщо його залишок впав на поверхню планети, його називають метеоритом. Метеорит вважають «впало», якщо є очевидці, які спостерігали його політ в атмосфері; в іншому випадку його називають «знайденим».

«Знайдених» метеоритів значно більше, ніж «впали». Часто їх знаходять туристи або селяни, які працюють в полі. Оскільки метеорити мають темний колір і легко помітні на снігу, прекрасним місцем для їх пошуку служать крижані поля Антарктики, де вже знайдені тисячі метеоритів. Вперше метеорит в Антарктиці виявила в 1969 група японських геологів, які вивчали льодовики. Вони знайшли 9 фрагментів, що лежали поруч, але відносяться до чотирьох різних типів метеоритів. Виявилося, що метеорити, що впали на лід у різних місцях, збираються там, де рухаються зі швидкістю кілька метрів на рік льодовикові поля зупиняються, впираючись в гірські хребти. Вітер руйнує і висушує верхні шари льоду (відбувається його суха сублімація - абляція), і метеорити концентруються на поверхні льодовика. Такі льоди мають блакитнуватий колір і легко помітні з повітря, чим і користуються вчені при вивченні місць, перспективних для збору метеоритів.

Важливе падіння метеорита сталося в 1969 в Чіуауа (Мексика). Перший з безлічі великих осколків був знайдений поблизу будинку в селі Пуебліто де Альєнде, і, слідуючи традиції, всі знайдені фрагменти цього метеорита були об'єднані під ім'ям Альєнде. Падіння метеорита Альєнде співпало з початком місячної програми «Аполлон» і дало вченим можливість відпрацювати методи аналізу позаземних зразків. В останні роки встановлено, що деякі метеорити, що містять білі уламки, впроваджені в більш темну материнську породу, є місячними фрагментами.

Метеорит Альєнде відноситься до хондрити - важливої ​​підгрупі кам'яних метеоритів. Їх називають так, бо вони містять хондри (від грец. Chondros, зернятко) - найдавніші сферичні частинки, сконденсувати в протопланетному туманності і потім увійшли до складу більш пізніх порід. Подібні метеорити дозволяють оцінювати вік Сонячної системи і її початковий склад. Багаті кальцієм і алюмінієм включення метеорита Альєнде, першими сконденсувати через свою високу температуру кипіння, мають виміряний по радіоактивного розпаду вік 4,559 ± 0,004 млрд. Років. Це найбільш точна оцінка віку Сонячної системи. До того ж всі метеорити несуть в собі «історичні записи», викликані тривалим впливом на них галактичних космічних променів, сонячного випромінювання і сонячного вітру. Вивчивши пошкодження, завдані космічними променями, можна сказати, як довго метеорит перебував на орбіті до того, як потрапив під захист земної атмосфери.

Прямий зв'язок між метеоритами і Сонцем випливає з того факту, що елементний склад найбільш старих метеоритів - хондритів - точно повторює склад сонячної фотосфери. Єдині елементи, зміст яких різниться, - це леткі, такі, як водень і гелій, рясно випаровується з метеоритів в ході їх охолодження, а також літій, частково «згорілий» на Сонце в ядерних реакціях. Поняття «сонячний склад» і «хондрітний склад» використовують як рівнозначні при описі згаданого вище «рецепта сонячної речовини». Кам'яні метеорити, склад яких відрізняється від сонячного, називають ахондрітамі.

Дрібні осколки.

Навколосонячний простір заповнений дрібними частинками, джерелами яких служать руйнуються ядра комет і зіткнення тіл, в основному, в поясі астероїдів. Найдрібніші частинки поступово наближаються до Сонця в результаті ефекту Пойнтінга - Робертсона (він полягає в тому, що тиск сонячного світла на рухому частку спрямоване не точно по лінії Сонце - частинка, а в результаті аберації світла відхилено тому і тому гальмує рух частинки). Падіння дрібних частинок на Сонці компенсується їх постійним відтворенням, так що в площині екліптики завжди існує скупчення пилу, що розсіює сонячні промені. У найтемніші ночі воно помітно у вигляді зодіакального світла, що тягнеться широкою смугою вздовж екліптики на заході після заходу Сонця і на сході перед його сходом. Поблизу Сонця зодіакальний світло переходить в помилкову корону ( F-корона, від false - помилковий), яку видно лише при повному затемненні. З ростом кутової відстані від Сонця яскравість зодіакального світла швидко падає, але в антісолнечной точці екліптики вона знову посилюється, утворюючи протівосіяніе; це викликано тим, що дрібні пилові частки інтенсивно відбивають світло назад.

Час від часу метеороіди потрапляють в атмосферу Землі. Швидкість їх руху так велика (в середньому 40 км / с), що майже всі вони, крім самих дрібних і самих великих, згоряють на висоті близько 110 км, залишаючи довгі світяться хвости - метеори, або падаючі зірки. Багато метеороіди пов'язані з орбітами окремих комет, тому метеори спостерігаються частіше, коли Земля в певну пору року проходить поблизу таких орбіт. Наприклад, щорічно в районі 12 серпня спостерігається безліч метеорів, оскільки Земля перетинає потік Персеїди, пов'язаний з частками, втраченими кометою 1862 III. Інший потік - Оріоніди - в районі 20 жовтня пов'язаний з пилом від комети Галлея.

Частки розміром менше 30 мкм можуть загальмуватися в атмосфері і впасти на землю, не згорівши; такі мікрометеорити збирають для лабораторного аналізу. Якщо частинки розміром в декілька сантиметрів і більше складаються з досить щільної речовини, то вони також не згоряють цілком і випадають на поверхню Землі у вигляді метеоритів. Більше 90% з них кам'яні; відрізнити їх від земних порід може тільки фахівець. Решта 10% метеоритів залізні (насправді вони складаються зі сплаву заліза і нікелю).

Метеорити вважаються осколками астероїдів. Залізні метеорити були колись у складі ядер цих тіл, зруйнованих зіткненнями. Можливо, деякі пухкі і багаті летючими речовинами метеорити походять від комет, але це малоймовірно; швидше за все, великі частинки комет згоряють в атмосфері, а зберігаються лише дрібні. З огляду на, як важко досягти Землі комет і астероїдів, ясно, наскільки корисним є вивчення метеоритів, самостійно «прибулих» на нашу планету з глибин Сонячної системи.

Комети.

Зазвичай комети прилітають з далекої периферії Сонячної системи і на короткий час стають надзвичайно ефектними світилами; в цей час вони привертають загальну увагу, але багато в їх природі досі залишається неясним. Нова комета зазвичай з'являється несподівано, і тому практично неможливо підготувати для зустрічі з нею космічний зонд. Зрозуміло, можна не поспішаючи підготувати і відправити зонд для зустрічі з однією з сотні періодичних комет, орбіти яких добре відомі; але всі ці комети, багаторазово зближувалися з Сонцем, вже постаріли, майже повністю втратили летючі речовини і стали блідими і неактивними. Лише одна періодична комета ще зберегла активність - це комета Галлея. Її 30 появ регулярно фіксували з 240 до н.е. і назвали комету на честь астронома Е.Галлея, який передбачив її появу в 1758.

У комети Галлея орбітальний період 76 років, відстань перигелію 0,59 а.о. і Офелія 35 а.о. Коли в березні 1986 вона перетинала площину екліптики, на зустріч з нею кинулася армада космічних апаратів з півсотнею наукових приладів. Особливо важливі результати отримали два радянських зонда «Вега» і європейський «Джотто», вперше передали зображення кометного ядра. На них видно дуже нерівна поверхня, покрита кратерами, і дві газові струмені, фонтануючі на сонячній стороні ядра. Обсяг ядра комети Галлея виявився більше, ніж очікувалося; його поверхня, що відбиває всього 4% падаючого світла, - одна з найтемніших в Сонячній системі.

У рік спостерігається близько десяти комет, з яких лише третина була відкрита раніше. Їх часто класифікують за тривалістю орбітального періоду: короткопериодические (3 P P P

В останні роки було виявлено досить багате населення Сонячної системи, у вигляді диска простягнулося безпосередньо за орбітами планет-гігантів; його називають «поясом Койпера» ( див. нижче). У ньому також може міститися безліч ядер комет.

Прийнято виділяти у комети три частини: маленьке (1-10 км) тверде ядро, що оточує його газо-пилова хмара - голову або кому, розміром близько 100 тис. Км, і тягнеться від неї приблизно на 100 млн. Км хвіст, спрямований від Сонця . Ядро комети - це крижане тіло з домішкою твердих порід. Наближаючись до Сонця, ядро ​​нагрівається, і йдуть з його поверхні потоки газу забирають частки пилу і льоду, що формують голову комети. В спектрі голови зазвичай видно смуги молекул і радикалів CN, CH, NH, OH, C 2, C 3, що представляють «уламки» більш складних молекул ядра, зруйнованих сонячним випромінюванням. Деякі молекули іонізуются і починають активно взаємодіяти з сонячним вітром, утворюючи плазмовий або іонний хвіст (I типу); в його спектрі видно лінії випромінювання іонів CO +, OH + і N 2 +. Частинки пилу утворюють викривлений пиловий хвіст (II типу), спектр якого представляє розсіяний сонячне світло.

При випаровуванні газів ядро ​​комети втрачає і дрібний пил, але не ясно, чи залишає вона за собою більші уламки. Цікаво також, яка доля ядра після втрати ним усіх летючих речовин: чи стає воно схожим на звичайний астероїд? Цікаво, що маленькі астероїди групи Аполлона рухаються по витягнутих орбітах, дуже нагадує орбіти короткоперіодичних комет.

Пошук планет в Сонячній системі.

Не раз висловлювалися припущення про можливість існування планети, ближчою до Сонця, ніж Меркурій. Леверье (1811-1877), який передбачив відкриття Нептуна, досліджував аномалії в русі перигелію орбіти Меркурія і на основі цього передбачив існування всередині його орбіти нової невідомої планети. Незабаром з'явилося повідомлення про її спостереженні і планеті навіть присвоїли ім'я - Вулкан. Але відкриття не підтвердилося.

У 1977 американський астроном Коуел відкрив дуже слабкий об'єкт, який охрестили «десятою планетою». Але для планети об'єкт виявився занадто малий (бл. 200 км). Його назвали Хироном і віднесли до астероїдів, серед яких він був тоді самим далеким: афелій його орбіти видалений на 18,9 а.о. і майже стосується орбіти Урана, а перигелій лежить відразу за орбітою Сатурна на відстані 8,5 а.о. від сонця. При нахилі орбіти всього 7 ° він дійсно може близько підходити до Сатурну і Урану. Обчислення показують, що така орбіта нестійка: Хирон або зіткнеться з планетою, або буде викинутий з Сонячної системи.

Час від часу публікуються теоретичні передбачення про існування великих планет за орбітою Плутона, але до цих пір вони не підтверджувалися. Аналіз кометних орбіт показує, що до відстані 75 а.о. планет крупніше Землі за Плутоном немає. Однак цілком можливо існування в цій області великої кількості малих планет, виявити які не просто. Існування цього скупчення занептуновой тел підозрювалася вже давно і навіть отримало назву - пояс Койпера, по імені відомого американського дослідника планет. Проте, виявити перші об'єкти в ньому вдалося лише нещодавно. У 1992-1994 було відкрито 17 малих планет за орбітою Нептуна. З них 8 рухаються на відстанях 40-45 а.о. від Сонця, тобто навіть за орбітою Плутона.

З огляду на велику віддаленість блиск цих об'єктів надзвичайно слабкий; для їх пошуку годяться лише найбільші телескопи світу. Тому до цих пір систематично переглянуто всього близько 3 квадратних градусів небесної сфери, тобто 0,01% її площі. Тому очікується, що за орбітою Нептуна можуть існувати десятки тисяч об'єктів, подібних виявленим, і мільйони дрібніших, діаметром 5-10 км. Судячи з оцінок, це скупчення малих тіл в сотні разів масивніше поясу астероїдів, розташованого між Юпітером і Марсом, але поступається по масі гігантського кометного хмари Оорта.

Об'єкти за Нептуном поки важко віднести до якого-небудь класу малих тіл Сонячної системи - до астероїдів або до ядер комет. Нововідкриті тіла мають розмір 100-200 км і досить червону поверхню, що вказує на її древній склад і можливу присутність органічних сполук. Тіла «пояса Койпера» останнім часом виявляють досить часто (до кінця 1999 їх відкрито ок. 200). Деякі планетології вважають, що Плутон було б правильніше називати не «найменшою планетою», а «найбільшим тілом пояса Койпера».

ІНШІ планетної системи

З сучасних поглядів на формування зірок слід, що народження зірки сонячного типу має супроводжуватися утворенням планетної системи. Навіть якщо це стосується тільки зірок, повністю подібних до Сонця (тобто одиночних зірок спектрального класу G), То і в цьому випадку не менше 1% зірок Галактики (а це ок. 1 млрд. Зірок) повинні мати планетні системи. Більш детальний аналіз показує, що планети можуть бути у всіх зірок холодніше спектрального класу F, Причому навіть входять в подвійні системи.

Дійсно, в останні роки з'явилися повідомлення про відкриття планет біля інших зірок. При цьому самі планети не видно: їх присутність виявляють по невеликому переміщенню зірки, викликаного її тяжінням до планети. Орбітальний рух планети викликає «похитування» зірки і періодична зміна її променевої швидкості, яке вдається виміряти по положенню ліній в спектрі зірки (ефект Доплера). До кінця 1999 повідомлялося про відкриття планет типу Юпітера у 30 зірок, серед яких 51 Peg, 70 Vir, 47 UMa, 55 Cnc, t Boo, u And, 16 Cyg і ін. Все це близькі до Сонця зірки, причому відстань до найближчої з них (Gliese 876) всього 15 св. років. У двох радіопульсаров (PSR 1257 + 12 та PSR B1628-26) також виявлені системи планет з масами порядку маси Землі. Помітити таку легені планети у нормальних зірок за допомогою оптичної техніки поки не вдається.

Навколо кожної зірки можна вказати екосфери, в якій температура поверхні планети дозволяє існувати рідкій воді. Екосфера Сонця тягнеться від 0,8 до 1,1 а.о. У ній знаходиться Земля, але не потрапляють Венера (0,72 а.о.) і Марс (1,52 а.о.). Ймовірно, в будь-планетарна в екосфери потрапляє не більше 1-2 планет, на яких умови сприяють життя.

ДИНАМІКА орбітального руху

Рух планет з високою точністю підпорядковується трьом законам І. Кеплера (1571-1630), виведеними їм зі спостережень:

1) Планети рухаються по еліпсам, в одному з фокусів яких знаходиться Сонце.

2) Радіус-вектор, що з'єднує Сонце і планету, за рівні проміжки часу руху планети по орбіті замітає рівні площі.

3) Квадрат орбітального періоду пропорційний кубу велика піввісь еліптичної орбіти.

Другий закон Кеплера прямо випливає з закону збереження моменту імпульсу і є найбільш загальним з трьох. Ньютон встановив, що перший закон Кеплера справедливий, якщо сила тяжіння між двома тілами обернено пропорційна квадрату відстані між ними, а третій закон - якщо ця сила до того ж пропорційна масам тел. У 1873 Дж.Бертран довів, що взагалі тільки в двох випадках тіла не будуть рухатися одне навколо іншого по спіралі: якщо вони притягуються за законом зворотних квадратів Ньютона або за законом прямої пропорційності Гука (описує пружність пружин). Чудова властивість Сонячної системи полягає в тому, що маса центральної зірки набагато більша за масу кожній із планет, тому рух кожного члена планетної системи можна з високою точністю розрахувати в рамках завдання про рух двох взаємно тяжіють тіл - Сонця і єдиною планети поруч з ним. Її математичне рішення відомо: якщо швидкість планети не дуже велика, то вона рухається по замкнутій періодичної орбіті, яку можна точно обчислити.

У 1867 Д.Кірквуд першим відзначив, що порожні місця ( «люки») в поясі астероїдів розташовані на таких відстанях від Сонця, де середній рух знаходиться в сумірності (в целочисленном відношенні) з рухом Юпітера. Іншими словами, астероїди уникають орбіт, на яких період їх обертання навколо Сонця був би кратний періоду обертання Юпітера. Два найбільших люка Кирквуда припадають на сумірності 3: 1 і 2: 1. Однак поблизу сумірності 3: 2 спостерігається надлишок астероїдів, об'єднаних за цією ознакою в групу Гільди. Існує також надлишок астероїдів групи Троянців у співмірності 1: 1, що рухаються по орбіті Юпітера на 60 ° попереду і 60 ° позаду нього. Ситуація з Троянцями зрозуміла - вони захоплені поблизу стійких точок Лагранжа (L 4 і L 5) на орбіті Юпітера, але як пояснити люки Кірквуд і групу Гільди?

Якби на сумірний були тільки люки, то можна було б прийняти просте пояснення, запропоноване самим Кірквуд, що астероїди викинуті з резонансних областей періодичним впливом Юпітера. Але зараз така картина видається занадто простий. Чисельні розрахунки показали, що хаотичні орбіти пронизують області простору поблизу резонансу 3: 1 і що потрапили в цю область фрагменти астероїдів змінюють свої орбіти з кругових на витягнуті еліптичні, регулярно приводять їх в центральну частину Сонячної системи. На таких перетинають планетні шляху орбітах метеороіди живуть недовго (лише кілька мільйонів років) перед тим, як врізатися в Марс або Землю, а при невеликому промаху - виявитися викинутими на периферію Сонячної системи. Отже, головним джерелом падаючих на Землю метеоритів служать люки Кірквуд, через які проходять хаотичні орбіти фрагментів астероїдів.

Зрозуміло, в Сонячній системі є багато прикладів високоупорядоченних резонансних рухів. Саме так рухаються близькі до планет супутники, наприклад Місяць, завжди звернена одним і тим же півкулею до Землі, оскільки її орбітальний період збігається з осьовим. Приклад ще більш високою синхронізації дає система Плутон - Харон, в якій не тільки на супутнику, але і на планеті «день дорівнює місяцю». Проміжний характер має рух Меркурія, осьове обертання та орбітальний звернення якого знаходяться в резонансному співвідношенні 3: 2. Однак не всі тіла ведуть себе так просто: наприклад, у несферичних Гіперіона під дією тяжіння Сатурна вісь обертання хаотично перевертається.

Еволюція орбіт супутників відбувається під впливом декількох факторів. Оскільки планети і супутники - не точкове маси, а протяжні об'єкти, і, крім того, сила тяжіння залежить від відстані, різні частини тіла супутника, віддалені від планети на різну відстань, притягуються до неї по-різному; це ж справедливо і для тяжіння, що діє з боку супутника на планету. Така відмінність сил викликає морські припливи і відливи, а синхронно обертовим супутникам надає трохи сплюснуту форму. Супутник і планета викликають один у одного приливні деформації, а це впливає на їх орбітальний рух. Резонанс середніх рухів 4: 2: 1 у супутників Юпітера Іо, Європи і Ганімеда, вперше докладно вивчений Лапласом в його небесної механіки(Т. 4, 1805), називають резонансом Лапласа. Всього за кілька днів до підльоту «Вояджера-1» до Юпітера, 2 березня 1979, астрономи Пеале, Кассен і Рейнольдс опублікували роботу «Плавлення Іо під дією приливної дисипації», в якій передбачили активний вулканізм на цьому супутнику через його провідну роль в підтримці резонансу 4: 2: 1. «Вояджер-1» дійсно виявив на Іо активні вулкани, настільки потужні, що на знімках поверхні супутника не видно жодного метеоритного кратера: так швидко покривається його поверхня продуктами вивержень.

ФОРМУВАННЯ сонячної системи

Питання про те, як утворилася Сонячна система, мабуть, найбільш важкий в планетології. Для відповіді на нього у нас поки мало даних, які допомогли б відновити протікали в ту далеку епоху складні фізичні і хімічні процеси. Теорія формування Сонячної системи повинна пояснити безліч фактів, включаючи її механічне стан, хімічний склад і дані изотопной хронології. При цьому бажано спиратися на реальні явища, які спостерігаються поблизу формуються і молодих зірок.

Механічне стан.

Планети обертаються навколо Сонця в одному напрямку, по майже кругових орбітах, лежачих майже в одній площині. Більшість з них обертається навколо своєї осі в тому ж напрямку, що і Сонце. Все це вказує, що попередником Сонячної системи був обертовий диск, який природно утворюється при стисканні самогравитирующих системи зі збереженням моменту імпульсу і таким з цього збільшенням кутової швидкості. (Момент імпульсу, або кутовий момент планети, - це твір її маси на відстань від Сонця і на орбітальну швидкість. Момент Сонця визначається його осьовим обертанням і приблизно дорівнює добутку маси на радіус і на швидкість обертання; осьові моменти планет нехтує малі.)

Сонце містить в собі 99% маси Сонячної системи, але тільки ок. 1% її моменту імпульсу. Теорія повинна пояснити, чому велика частина маси системи зосереджена в Сонці, а переважна частина моменту імпульсу - в зовнішніх планетах. Наявні теоретичні моделі формування Сонячної системи вказують, що спочатку Сонце оберталося значно швидше, ніж зараз. Потім момент імпульсу від молодого Сонця передався зовнішнім частинам Сонячної системи; астрономи вважають, що гравітаційні і магнітні сили загальмували обертання Сонця і прискорили рух планет.

Уже два століття відомо приблизне правило регулярного розподілу планетних відстаней від Сонця (правило Тициуса - Боде), але пояснення йому немає. У системах супутників зовнішніх планет простежуються ті ж закономірності, що й в планетної системи в цілому; ймовірно, процеси їх формування мали багато спільного.

Хімічний склад.

У Сонячній системі спостерігається сильний градієнт (різниця) хімічного складу: близькі до Сонця планети і супутники складаються з тугоплавких матеріалів, а в складі далеких тел багато летючих елементів. Це означає, що в епоху формування Сонячної системи існував великий градієнт температури. Сучасні астрофізичні моделі хімічної конденсації припускають, що початковий склад протопланетного хмари був близький до складу міжзоряного середовища і Сонця: по масі до 75% водню, до 25% гелію і менше 1% всіх інших елементів. Ці моделі успішно пояснюють спостережувані варіації хімічного складу в Сонячній системі.

Про хімічний склад далеких об'єктів можна судити на підставі значення їх середньої щільності, а також за спектрами їх поверхні і атмосфери. Значно точніше це вдалося б зробити шляхом аналізу зразків планетного речовини, але поки у нас є тільки зразки з Місяця і метеорити. Досліджуючи метеорити, ми починаємо розуміти хімічні процеси в первинної туманності. Однак процес агломерації крупних планет з дрібних частинок поки залишається неясним.

Ізотопні дані.

Формування зірок.

Зірки народжуються в процесі колапсу (стиснення) міжзоряних газо-пилових хмар. Детально цей процес поки не досліджений. Є наглядові факти на користь того, що ударні хвилі від вибухів наднових зірок можуть стискати міжзоряний речовина і стимулювати колапс хмар в зірки.

Перед тим як молода зірка досягне стабільного стану, вона проходить стадію гравітаційного стиснення з протозвездной туманності. Основні відомості про цей етап еволюції зірок отримують, вивчаючи молоді зірки типу Т Тельця. Мабуть, ці зірки ще знаходяться в стані стиснення і їх вік не перевищує 1 млн. Років. Зазвичай їх маси від 0,2 до 2 мас Сонця. У них видно ознаки сильної магнітної активності. У спектрах деяких зірок типу Т Тельця присутні заборонені лінії, які виникають тільки в газі низької щільності; ймовірно, це залишки протозвездной туманності, що оточують зірку. Для зірок типу Т Тельця характерні швидкі флуктуації ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання. У багатьох з них спостерігаються потужне інфрачервоне випромінювання і спектральні лінії кремнію - це вказує, що зірки оточені пиловими хмарами. Нарешті, зірки типу Т Тельця мають потужний зоряним вітром. Вважається, що в ранній період своєї еволюції Сонце також проходило через стадію Т Тельця, і що саме в цей період летючі елементи були витіснені з внутрішніх областей Сонячної системи.

Деякі зірки, що формуються помірної маси демонструють сильне зростання світності і скидання оболонки за час менше року. Такі явища називають спалахами типу FU Оріона. Принаймні одного разу такий спалах зазнала зірка типу Т Тельця. Вважається, що більшість молодих зірок проходить через стадію спалахів типу FU Оріона. Причину спалаху багато хто бачить в тому, що час від часу зростає темп акреції на молоду зірку речовини з навколишнього її газо-пилової диска. Якщо в ранній період еволюції Сонце також зазнало одну або кілька спалахів типу FU Оріона, це повинно було сильно вплинути на летючі речовини в центральній частині Сонячної системи.

Спостереження і розрахунки показують, що в околиці формується зірки завжди є залишки протозвездной речовини. З нього може сформуватися зірка-компаньйон або планетна система. Дійсно, багато зірок утворюють подвійні і кратні системи. Але якщо маса компаньйона не перевищує 1% маси Сонця (10 мас Юпітера), то температура в його ядрі ніколи не досягне значення, необхідного для протікання термоядерних реакцій. Таке небесне тіло називають планетою.

Теорії формування.

Наукові теорії формування Сонячної системи можна розділити на три категорії: приливні, аккреційному і небулярние. Останні залучають зараз найбільший інтерес.

Приливна теорія, мабуть, вперше запропонована Бюффоном (1707-1788), безпосередньо не пов'язує між собою формування зірки і планет. Передбачається, що пролетіла повз Сонця інша зірка шляхом приливної взаємодії витягнула з нього (або з себе) струмінь речовини, з якого сформувалися планети. Ця ідея стикається з безліччю фізичних проблем; наприклад, викинуте зіркою гаряче речовина має розпорошуватися, а не конденсуватися. Зараз приливна теорія непопулярна, оскільки не може пояснити механічні особливості Сонячної системи і представляє її народження як випадкове і вкрай рідкісна подія.

Аккреционного теорія припускає, що молоде Сонце захопило речовина майбутньої планетної системи, пролітаючи крізь щільне міжзоряний хмара. Дійсно, молоді зірки зазвичай зустрічаються поблизу великих міжзоряних хмар. Однак в рамках аккреционного теорії важко пояснити градієнт хімічного складу в планетарна.

Найбільш розроблена і загальноприйнята зараз небулярная гіпотеза, запропонована Кантом в кінці 18 ст. Її основна ідея полягає в тому, що Сонце і планети формувалися одночасно з єдиного обертового хмари. Стискаючись, воно перетворилося в диск, в центрі якого утворилося Сонце, а на периферії - планети. Відзначимо, що ця ідея відрізняється від гіпотези Лапласа, згідно з якою спочатку з хмари сформувалося Сонце, а потім у міру його стиснення відцентрова сила відривала з екватора газові кільця, сконденсувати пізніше в планети. Гіпотеза Лапласа стикається з труднощами фізичного характеру, які не вдається подолати вже 200 років.

Найбільш вдалий сучасний варіант небулярной теорії створив А.Камерон з колегами. В їх моделі протопланетного туманність була приблизно вдвічі масивніша нинішньої планетної системи. Протягом перших 100 млн. Років формувалося Сонце активно викидало з неї речовину. Така поведінка характерна для молодих зірок, які по імені прототипу називають зірками типу Т Тельця. Розподіл тиску і температури речовини туманності в моделі Камерона добре узгоджується з градієнтом хімічного складу Сонячної системи.

Таким чином, найбільш ймовірно, що Сонце і планети сформувалися з єдиного сжимающегося хмари. У центральній його частині, де щільність і температура були вище, збереглися тільки тугоплавкі речовини, а на периферії збереглися і летючі; цим пояснюється градієнт хімічного складу. Відповідно до цієї моделі формування планетної системи повинно супроводжувати ранню еволюцію всіх зірок типу Сонця.

Зростання планет.

Існує безліч сценаріїв зростання планет. Можливо, планети сформувалися в результаті випадкових зіткнень і злипання невеликих тіл, названих планетезималями. Але, може бути, дрібні тіла об'єднувалися в більші відразу великими групами в результаті гравітаційної нестійкості. Не ясно, чи відбувалася акумуляція планет в газовій або безгазової середовищі. У газовій туманності перепади температури згладжуються, але коли частина газу конденсується в порошинки, а залишки газу вимітає зоряний вітер, прозорість туманності різко зростає, і в системі виникає сильний градієнт температури. До сих пір не цілком ясно, які характерні часи конденсації газу в порошинки, акумуляції пилинок в планетезимали і акреції планетезималей в планети і їх супутники.

ЖИТТЯ В СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Висловлювалися припущення, що життя в Сонячній системі колись існувала за межами Землі, а може бути, існує і зараз. Поява космічної техніки дозволило приступити до прямої перевірки цієї гіпотези. Меркурій виявився дуже гарячий і позбавленим атмосфери і води. На Венері теж дуже жарко - на її поверхні плавиться свинець. Можливість життя у верхньому шарі хмар Венери, де умови набагато м'якше, поки не більше ніж фантазія. Місяць і астероїди виглядають абсолютно стерильними.

Великі надії покладалися на Марс. Помічені в телескоп 100 років тому системи тонких прямих ліній - «каналів» - дали тоді привід говорити про штучні іригаційних спорудах на поверхні Марса. Але тепер ми знаємо, що умови на Марсі несприятливі для життя: холодно, сухо, дуже розріджене повітря і, як наслідок, сильне ультрафіолетове випромінювання Сонця, стерилізуючий поверхню планети. Прилади посадочних блоків «Вікінгів" не виявили органічної речовини в грунті Марса.

Правда, є ознаки того, що клімат Марса істотно змінювався і, можливо, коли-то був більш сприятливим для життя. Відомо, що в далекому минулому на поверхні Марса була вода, оскільки на детальних зображеннях планети видно сліди водної ерозії, що нагадують яри і сухі русла річок. Довготривалі варіації марсіанського клімату можуть бути пов'язані зі зміною нахилу полярної осі. При невеликому підвищенні температури планети атмосфера може стати в 100 разів щільніше (за рахунок випаровування льодів). Таким чином, можливо, життя на Марсі колись існувала. Відповісти на це питання ми зможемо тільки після детального вивчення зразків марсіанського грунту. Але їх доставка на Землю - складне завдання.

На щастя, є вагомі докази, що з тисяч знайдених на Землі метеоритів, по крайней мере, 12 прилетіло з Марса. Їх називають SNC-метеоритами, оскільки перші з них знайшли поблизу населених пунктів Shergotty (Шерготті, Індія), Nakhla (Накла, Єгипет) і Chassigny (Шассіньє, Франція). Знайдений в Антарктиді метеорит ALH 84001 значно старше інших і містить поліциклічні ароматичні вуглеводні, можливо, мають біологічне походження. Вважається, що він потрапив на Землю з Марса, оскільки співвідношення ізотопів кисню в ньому не таке, як в земних породах або НЕ-SNC-метеоритах, а таке, як в метеориті EETA 79001, що містить скла з включеннями бульбашок, в яких склад благородних газів відрізняється від земного, але відповідає атмосфері Марса.

Хоча в атмосферах планет-гігантів багато органічних молекул, важко повірити, що при відсутності твердої поверхні там може існувати життя. У цьому сенсі значно цікавіше супутник Сатурна Титан, у якого є не тільки атмосфера з органічними компонентами, але і тверда поверхня, де можуть накопичуватися продукти синтезу. Правда, температура цієї поверхні (90 К) скоріше підходить для скраплення кисню. Тому увагу біологів більше привертає супутник Юпітера Європа, хоча і позбавлена ​​атмосфери, але, мабуть, має під своєю крижаною поверхнею океан рідкої води.

Деякі комети майже напевно містять складні органічні молекули, що утворилися ще в епоху формування Сонячної системи. Але важко уявити собі життя на кометі. Отже, поки у нас немає доказів, що життя в Сонячній системі існує де-небудь за межами Землі.

Можна запитати себе: які можливості наукових приладів у зв'язку з пошуком позаземного життя? Чи може сучасний космічний зонд виявити наявність життя на далекій планеті? Наприклад, чи міг апарат «Галілео» виявити життя і розум на Землі, коли він двічі пролітав повз неї, здійснюючи гравітаційні маневри? На переданих зондом зображеннях Землі не вдалося помітити ознак розумного життя, але очевидним доказом її наявності стали спіймані приймачами «Галілео» сигнали наших радіо- і телестанцій. Вони абсолютно не схожі на випромінювання природних радіостанцій - полярних сяйв, плазмових коливань в земній іоносфері, сонячних спалахів - і відразу видають присутність на Землі технічної цивілізації. А як проявляє себе нерозумна життя?

Телекамера «Галілео» отримала зображення Землі в шести вузьких діапазонах спектру. У фільтрах 0,73 і 0,76 мкм деякі ділянки суші виглядають зеленими через сильне поглинання червоного світла, що не характерно для пустель і гірських порід. Найпростіше пояснити це тим, що якийсь носій немінерального пігменту, що поглинає червоне світло, присутній на поверхні планети. Ми точно знаємо, що це незвичайне поглинання світла пов'язане з хлорофілом, який рослини використовують для фотосинтезу. Жодне інше тіло Сонячної системи не має такої зеленого забарвлення. Крім цього інфрачервоний спектрометр «Галілео» зафіксував наявність в земній атмосфері молекулярного кисню і метану. Наявність метану і кисню в атмосфері Землі свідчить про біологічну активність на планеті.

Отже, можна зробити висновок, що наші міжпланетні зонди здатні виявити ознаки активного життя на поверхні планет. Але якщо життя прихована під крижаним панциром Європи, то пролітає повз апарат навряд чи її виявить.



> Сонячна система

сонячна система- планети по порядку, Сонце, будова, модель системи, супутники, космічні місії, астероїди, комети, карликові планети, цікаві факти.

сонячна система- місце в космічному просторі, в якому розташовується Сонце, планети по порядку і безліч інших космічних об'єктів і небесних тіл. Сонячна система - найдорожче місце, в якому ми живемо, наш будинок.

Наш Всесвіт являє собою величезне місце, де ми займаємо крихітний куточок. Але для землян Сонячна система здається самої неосяжної територією, до далеких куточків якої ми лише починаємо наближатися. І вона все ще приховує масу таємничих і загадкових формувань. Так що, незважаючи на вікові вивчення, ми лише відкрили дверцята до незвіданого. Так що таке Сонячна система? Сьогодні ми розглянемо це питання.

Виявлення Сонячної системи

Фактичні потрібно подивитися в небо, і ви побачите нашу систему. Але мало хто народи і культури розуміли, де саме ми існуємо і яке місце займаємо в просторі. Довгий час ми думали, що наша планета статична, розташована в центрі, а інші об'єкти виконують обертів навколо неї.

Але все ж ще в стародавні часи з'являлися прихильники геліоцентризму, чиї ідеї надихнуть Миколи Коперника на створення справжньої моделі, де в центрі розташовувалося Сонце.

У 17-му столітті Галілей, Кеплер і Ньютон зуміли довести, що планета Земля обертається навколо зірки Сонце. Виявлення гравітації допомогло зрозуміти, що і інші планети слідують за єдиними законами фізики.

Революційний момент настав з появою першого телескопа від Галілео Галілея. У 1610-му році він зауважив Юпітер і його супутники. За цим підуть виявлення інших планет.

У 19-му столітті провели три важливі спостереження, які допомогли обчислити справжню природу системи і її позицію в просторі. У 1839 році Фрідріх Бессель вдало визначив здається зрушення в зоряної позиції. Це показало, що між Сонцем і зірками лежить величезна дистанція.

У 1859 році Г. Кірхгоф і Р. Бунс використовували телескоп для проведення спектрального аналізу Сонця. Виявилося, що воно складається з тих же елементів, що і Земля. Ефект паралакса проглядається на нижньому малюнку.

У підсумку, Анджело Секкі зумів зіставити спектральную підпис Сонця зі спектрами інших зірок. З'ясувалося, що вони практично сходяться. Персіваль Лоуелл уважно вивчав віддалені куточки і орбітальні шляху планет. Він здогадався, що є ще нерозкритий об'єкт - Планета Х. У 1930-му році в його обсерваторії Клайд Томбо зауважує Плутон.

У 1992 році вчені розширюють межі системи, виявивши транс-нептуніанскій об'єкт - 1992 QB1. З цього моменту починається зацікавленість поясом Койпера. Далі йдуть знаходження Еріду і інших об'єктів від команди Майкла Брауна. Все це призведе до зібрання МАС і зміщення Плутона зі статусу планети. Нижче ви зможете детально вивчити склад Сонячної системи, розглянувши всі сонячні планети по порядку, головну зірку Сонце, пояс астероїдів між Марсом і Юпітером, пояс Койпера і Хмара Оорта. У Сонячній системі також ховається найбільша планета (Юпітер) і найменша (Меркурій).

Структура і склад Сонячної системи

Комети - грудки зі снігу та бруду, наповнені замерзлим газом, скелями і пилом. Чим ближче підходять до Сонця, тим сильніше нагріваються і викидають пил і газ, збільшуючи свою яскравість.

Карликові планети виконують обертання навколо зірки, але не змогли прибрати з орбіти сторонні об'єкти. Поступаються за розмірами стандартним планетам. Найбільш відомий представник - Плутон.

Пояс Койпера ховається за межею орбіти Нептуна, наповнений крижаними тілами і сформувався у вигляді диска. Найбільш відомі представники - Плутон і Еріда. На його території проживають сотні крижаних карликів. Найдалі знаходиться Хмара Оорта. Разом виступають джерелом прибувають комет.

Сонячна система - лише мала частина Чумацького Шляху. За її кордоном знаходиться масштабне простір, заповнений зірками. При світлової швидкості знадобиться 100000 років, щоб пролетіти всю територію. Наша галактика - одна з багатьох у Всесвіті.

У центрі системи розташована головна і єдина зірка - Сонце (головна послідовність G2). Першими йдуть 4 земних планети (внутрішні), астероїдний пояс, 4 газових гіганта, пояс Койпера (30-50 а.о.) і сферичне Хмара Оорта, що тягнеться на 100000 а.е. до міжзоряному середовищі.

Сонце вміщує 99.86% всієї системної маси, а гравітація перевершує всі сили. Велика частина планет розташована поблизу екліптики і здійснюють обороти в єдиному напрямку (проти годинникової стрілки).

Приблизно 99% планетарної маси представлено газовими гігантами, де Юпітер і Сатурн охоплюють більше 90%.

Неофіційно система поділена на кілька ділянок. Внутрішній включає в себе 4 земних планети і астероїдний пояс. Далі йде зовнішня система з 4-ма гігантами. Окремо виділяють зону з транс-нептунових об'єктами (ТНО). Тобто, ви легко знайдете зовнішню межу, так як її відзначають великі планети Сонячної системи.

Багато планети вважаються міні-системами, так як у своєму розпорядженні групою супутників. У газових гігантів спостерігаються також кільця - невеликі смуги дрібних частинок, що обертаються навколо планети. Зазвичай великі місяця прибувають в гравітаційному блоці. На нижньому макеті можна розглянути порівняння розмірів Сонця і планет системи.

Сонце на 98% представлено воднем і гелієм. Планети земного типу наділені силікатної породою, нікелем і залізом. Гіганти складаються з газів і льодів (водний, аміачний, сірководневий і двоокис вуглецю).

Віддалені від зірки тіла Сонячної системи мають низькими температурними показниками. Звідси виділяють крижані гіганти (Нептун і Уран), а також невеликі об'єкти за їх орбітами. Їх гази і льоди представляють летючі речовини, здатні конденсуватися при дистанції в 5 а.о. від сонця.

Зародження і еволюційний процес Сонячної системи

Наша система з'явилася 4.568 млрд. Років тому в результаті гравітаційного колапсу масштабного молекулярного хмари, представленого воднем, гелієм і невеликою кількістю більш важких елементів. Ця маса звалилася, що призвело до стрімкого обертанню.

Велика частина маси зібралася в центрі. Температурна відмітка росла. Туманність скорочувалася, підвищуючи прискорення. Це призвело до сплющиванию в протопланетний диск з розпеченої протозвездой.

Через високого рівня кипіння біля зірки в твердій формі можуть існувати лише метали і силікати. У підсумку, з'явилися 4 земних планети: Меркурій, Венера, Земля і Марс. Металів було мало, тому їм не вдалося збільшити свій розмір.

А ось гіганти з'явилися далі, де матеріал був прохолодним і дозволив летючим крижаним з'єднанням залишатися в твердому стані. Льодів було набагато більше, тому планети кардинально збільшили свою масштабність, притягнувши величезна кількість водню і гелію в атмосферу. Залишки не змогли стати планетами і розташувалися в поясі Койпера або відійшли до хмари Оорта.

За 50 млн. Років розвитку тиск і щільність водню в протозвезде запустили ядерний синтез. Таким чином народилося Сонце. Вітер створив гелиосферу і розкидав газ і пил в простір.

Система поки залишається в звичному стані. Але Сонце розвивається і через 5 млрд. Років повністю трансформує водень в гелій. Ядро впаде, вивільнивши величезний енергетичний запас. Зірка збільшиться в 260 разів і стане червоним гігантом.

Це призведе до загибелі Меркурія і Венери. Наша планета втратить життя, тому що розжариться. У підсумку, зовнішні зіркові шари вирвуться в простір, залишивши після себе білий карлик, розміром з нашу планету. Сформується планетарна туманність.

Внутрішня Сонячна система

Це лінія з першими 4-ма планетами від зірки. Всі вони володіють схожими параметрами. Це скелястий тип, представлений силікатами і металами. Розташовані ближче, ніж гіганти. Поступаються по щільності і розмірів, а також позбавлені величезних місячних сімейств і кілець.

Силікати формують кору і мантію, а метали є частиною ядер. Все, крім Меркурія, мають у своєму розпорядженні атмосферним шаром, який дозволяє формувати погодні умови. На поверхні помітні ударні кратери і тектонічна активність.

Ближче всіх до зірки знаходиться Меркурій. Це також найбільш крихітна планета. Магнітне поле досягає всього 1% від земного, а тонка атмосфера призводить до того, що планета наполовину розпечена (430 ° C) і замерзає (-187 ° C).

Венерасходиться за розміром із Землею і володіє щільним атмосферним шаром. Але атмосфера вкрай токсична і працює в якості парника. На 96% складається з вуглекислого газу, разом з азотом та іншими домішками. Щільні хмари створені з сірчаної кислоти. На поверхні багато каньйонів, найбільш глибокий з яких досягає 6400 км.

землявивчена найкраще, тому що це наш будинок. Володіє скелястій поверхнею, вкритої горами і заглибленнями. У центрі знаходиться важке ядро ​​з металу. В атмосфері присутній водяна пара, що згладжує температурний режим. Поруч обертається Місяць.

Через зовнішнього вигляду Марсотримав кличку Червона планета. Забарвлення створюється окисленням залізних матеріалів на верхньому шарі. Наділений найбільшою горою в системі (Олімп), що підноситься на 21229 м, а також глибоким каньйоном - Долина Марінер (4000 км). Велика частина поверхні давня. На полюсах є крижані шапки. Тонкий атмосферне шар натякає на водні поклади. Ядро тверде, а поруч з планетою присутній два супутники: Фобос і Деймос.

Зовнішня Сонячна система

Тут розташовуються газові гіганти - масштабні планети з місячними сім'ями і кільцями. Незважаючи на розміри, тільки Юпітер і Сатурн можна побачити без використання телескопів.

Найбільша планета Сонячної системи - Юпітерзі стрімкою обертальної швидкістю (10 годин) і орбітальним шляхом в 12 років. Щільний атмосферне шар заповнений воднем і гелієм. Ядро може досягати земного розміру. Є безліч супутників, слабкі кільця і ​​Велика Червона Пляма - потужний шторм, який не може заспокоїтися вже 4-е століття.

Сатурн- планета, яку впізнають по шикарній кільцевої системі (7 штук). В системі розташовані супутники, а воднева і гелієва атмосфера стрімко обертається (10.7 годин). На обхід навколо зірки витрачає 29 років.

У 1781 році Вільям Гершель знайшов уран. День на гіганті триває 17 годин, а на орбітальний шлях йде 84 роки. Вміщує величезна кількість води, метану, аміаку, гелію і водню. Все це концентрується навколо кам'яного ядра. Є місячна сім'я і кільця. У 1986 році до нього літав Вояджер-2.

Нептун- віддалена планета з водою, метаном, амонієм, воднем і гелієм. Є 6 кілець і десятки супутників. Вояджер-2 також пролетів повз в 1989 році.

Транс-нептунових область Сонячної системи

У поясі Койпера вже знайшли тисячі об'єктів, але вважають, що там проживають до 100000 з діаметром понад 100 км. Вони вкрай малі і розташовані на великих дистанціях, тому склад обчислити складно.

Спектрографи показують крижану суміш: вуглеводні, водяний лід і аміак. Початковий аналіз показав широкий діапазон кольорів: від нейтрального до яскраво червоного. Це натякає на багатство складу. Порівняння Плутона і KBO 1993 SC показало, що по поверхневим елементів вони вкрай відрізняються.

Водний лід зуміли знайти в 1996 TO66, 38628 Huya і 20000 Varuna, а кристалічний помітили в Квавар.

Хмара Оорта і за межами Сонячної системи

Вважають, що ця хмара простягається на 2000-5000 а.о. і до 50000 а.о. від зірки. Зовнішній край може витягуватися на 100000-200000 а.о. Хмара ділиться на дві частини: сферичне зовнішнє (20000-50000 а.о.) і внутрішнє (2000-20000 а.о.).

У зовнішньому проживають трильйони тел з діаметром в кілометр і вище, а також мільярди з шириною в 20 км. Про масі немає точних відомостей, але вважають, що комета Галлея виступає типовим представником. Загальна маса хмари - 3 x 10 25 км (5 земель).

Якщо орієнтуватися на комети, то велика частина хмарних тел представлена ​​етаном, водою, монооксидом вуглецю, метаном, аміаком і ціанідом водню. Населення на 1-2% складається з астероїдів.

Тіла з поясу Койпера і Хмари Оорта називають транс-нептуніанскімі об'єктами (ТНО), тому що розташовані далі орбітального шляху Нептуна.

Вивчення Сонячної системи

Розміри Сонячної системи все ще здаються неосяжними, але наші знання значно розширилися з відправкою зондів в космічний простір. Бум на вивчення космічного простору почався в середині 20-го століття. Тепер можна відзначити, що до всіх сонячним планетам хоча б раз наближалися земні апарати. Ми маємо в своєму розпорядженні фото, відео, а також аналізом ґрунту і атмосфери (у деяких).

Першим штучним космічним апаратом став радянський Супутник-1. Його відправили в космос в 1957 році. Витратив кілька місяців на орбіті, збираючи дані про атмосферу і іоносфері. У 1959 році приєдналися США з Explorer-6, який вперше зробив знімки нашої планети.

Ці апарати надали величезний інформаційний масив про планетарні особливості. На інший об'єкт першим відправився Луна-1. Він промчав повз нашого супутника в 1959 році. Маринер стала успішною місією для польоту до Венери в 1964 році, Маринер-4 в 1965 році прибув до Марса, а 10-й політ в 1974 році минув Меркурій.

З 1970-х рр. починається атака на зовнішні планети. У 1973 році повз Юпітер промчав Піонер-10, а наступна місія відвідала Сатурн в 1979-му. Справжнім проривом стали Вояджери, що облетіли великих гігантів і їх супутники в 1980-х рр.

Поясом Койпера займається Нові Горизонти. У 2015 році апарат успішно дістався до Плутона, надіславши перші близькі знімки та багато інформації. Тепер він мчить до далеким ТНО.

Але ми жадали сісти на іншу планету, тому ровери і зонди стали направляти в 1960-х рр. Першим на місячну орбіту вийшов Луна-10 в 1966 році. У 1971-му Маринер-9 встановився біля Марса, а Верена-9 оберталася навколо другої планети в 1975-му.

Біля Юпітера вперше закрутився Галілео в 1995-му, а біля Сатурна в 2004-му з'явився відомий Кассіні. MESSENGER і Dawn відвідали Меркурій і Весту в 2011 році. А останній ще встиг облетіти карликову планету Церера в 2015 році.

Першим приземлився на поверхню апаратом став Луна-2 в 1959-му. Далі йшли посадки на Венеру (1966), Марс (1971), астероїд 433 Ерос (2001), Титан і Темпель в 2005-му.

Зараз керовані апарати побували лише на Марсі та Місяці. Але першим роботизованим був Луноход-1 в 1970 році На Марсі приземлилися Spirit (2004), Opportunity (2004) і Curiosity (2012).

20-е століття ознаменувався космічної гонкою Америки і СРСР. У Рад це була програма Схід. Перша місія припала на 1961 році, коли Юрій Гагарін опинився на орбіті. У 1963-му році полетіла перша жінка - Валентина Терешкова.

У США розвивали проект Меркурій, де також планували вивести людей в космос. Першим американцем, який вийшов на орбіту, став Алан Шепард в 1961. Після закінчення обох програм, країни зосередилися на довгострокових і короткочасних польотах.

Головною метою стала висадка людини на Місяць. СРСР розробляли капсулу на 2-3 людини, а Близнюки намагалися створити апарат для безпечного місячного приземлення. Закінчилося тим, що в 1969-му Аполлон-11 вдало висадив на супутнику Ніла Армстронга і Базза Олдрина. У 1972 році виконали ще 5 висадок, і всі були американцями.

Наступним викликом стало створення космічної станції і багаторазових апаратів. Поради сформували станції Салют і Алмаз. Першою станцією з великим числом екіпажів стала Skylab НАСА. Першим поселенням був радянський Світ, що функціонує в 1989-1999-х рр. У 2001 році його змінила Міжнародна космічна станція.

Єдиним багаторазовим кораблем був Колумбія, який виконав кілька орбітальних прольотів. 5 шатлів виконали 121 місію, а в 2011-му вийшли на пенсію. Через нещасних випадків два шаттла потерпіли крах: Челленджер (1986) і Колумбія (2003).

У 2004 році Джордж Буш оголосив про намір повернення на Місяць і підкорення Червоної планети. Цю ідею підтримав і Барак Обама. В результаті зараз всі сили витрачені на дослідження Марса і плани по створенню людської колонії.

Всі ці польоти і жертви привели до кращого розуміння нашої системи, її минулого і майбутнього. У сучасній моделі присутня 8 планет, 4 карликових і величезне число ТНО. Не будемо забувати про армію астероїдів і планетозималей.

На сторінці ви зможете дізнатися не тільки корисну інформацію про Сонячну систему, її будову та розмірах, але також отримати детальний опис і характеристику всіх планет по порядку з назвами, фото, відео, схемами і зазначенням відстані від Сонця. Склад і структура Сонячної системи перестане бути загадкою. Скористайтеся також нашої 3D-моделлю, щоб самостійно вивчити всі небесні тіла.