Какие космические тела составляют солнечную систему: Небесные тела Солнечной системы.

Небесные тела Солнечной системы.

Состав небесных тел Солнечной системы.
— Планеты земной группы
— Главный пояс астероидов
— Планеты-гиганты — самые крупные тела Солнечной системы
— Малые тела Солнечной системы
Наблюдения за телами Солнечной системы.

Давайте познакомимся с тем, какие небесные тела образуют Солнечную систему. Знакомиться с ними мы будем в том порядке, в котором они идут от Солнца. Сначала сделаем краткий обзор тел Солнечной системы, а в конце немного узнаем о наблюдении с Земли за самыми интересными объектами.
 

Состав небесных тел Солнечной системы.

В центре Солнечной системы находится звезда по имени Солнце 🙂
Солнце — самое главное тело Солнечной системы за счёт своей огромной массы, которая порождает гигантские силы притяжения. Именно эти силы удерживают около Солнца все остальные тела — планеты, астероиды и кометы.
Солнце ежесекундно излучает огромное количество энергии, благодаря которой на нашей Земле зародилась и существует жизнь.

Остальные небесные тела Cолнечной системы можно упрощённо разделить на большие тела Солнечной системы — 8 самых больших планет. И на малые тела Солнечной системы: малые планеты, астероиды, кометы и спутники планет.

Отдельно можно выделить транснептуновые объекты — очень далёкие тела Солнечной системы, точнее астероиды, находящиеся за пределами орбиты Нептуна, самой дальней планеты от Солнца. Плутон, который долгое время считался девятой планетой, сейчас относят к транснептуновым телам Солнечной системы.
 

Планеты земной группы

Ближе всего к Солнцу располагаются четыре планеты Земной группы.
Самая близкая к Солнцу планета — Меркурий, затем Венера, Земля и наконец Марс.
Данных по этим телам Солнечной системы настолько много, что нет смысла здесь их приводить.
Разве что вот эта картинка, наглядно показывающая относительные размеры планет земной группы.
Слева направо: Меркурий, Венера, Земля и Марс.


Но, если нужен краткий озор планет земной группы, то он есть здесь:
Самые большие планеты Солнечной системы
 

Главный пояс астероидов

Далее, за орбитой Марса, располагается Главный пояс астероидов — это малые тела Солнечной системы.
Здесь вращаются несколько сотен сравнительно крупных каменных обломков и множество более мелких, называемых астероидами. Самый крупный из них — Церера. Немного меньше неё — астероид Веста. На эти два астероида приходится больше половины всей массы этого пояса астероидов.
Общая же масса Главного пояса составляет всего лишь 4% от массы Луны. Не густо…

Зато эти астероиды — очень многообещающие объекты для будущей колонизации Солнечной системы. У них малая сила притяжения, что облегчает взлёт и посадку космических кораблей. Астероиды могут служить удобным источником полезных ископаемых — их не надо поднимать с планет, они уже находятся в межпланетном пространстве.

Астероиды Главного пояса имеют свои номера, которые присваивались им в порядке открытия. Ниже даны относительные размеры Луны и десяти крупнейших астероидов вместе с их номерами.


1-Церера, 2-Паллада, 3-Юнона, 4-Веста, 5-Астрея,
6-Геба, 7-Ирис, 8-Флора, 9-Метида, 10-Гигея.
 

Планеты-гиганты — самые крупные тела Солнечной системы

Планеты-гиганты — самые большие тела Солнечной системы после Солнца, это: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они располагаются за пределами Главного Пояса. Это газовые гиганты, то есть они состоят в основном из газов: аммиака, водорода, гелия, метана и других. Мы знаем примерный состав их атмосферы, но что находится в толще планет — пока можем только догадываться на основе расчётов.
Компьютерные расчёты показали, что планеты-гиганты играют важную роль в деле защиты от астероидов и комет внутренних планет земной группы. Не будь этих тел в Солнечной системе, наша Земля в сотни раз чаще подвергалась бы падению астероидов и комет!

Все планеты-гиганты имеют собственные спутники, больше всего их у Сатурна — целых 62! Многие из этих спутников могут поспорить размером с Меркурием, не говоря уже о малых и карликовых планетах.

Немного более подробно о планетах-гигантах:
Планеты-гиганты
Самые большие планеты Солнечной системы


 

Малые тела Солнечной системы.

Малые тела Солнечной системы — спутники планет, астероиды, кометы, карликовые и малые планеты — представляют не меньший интерес для астрономов, чем восемь больших планет и Солнце.
Многие астероиды и малые планеты ывращаются вокруг Солнца как настоящие планеты. Размеры многих из них сравнимы с размерами Меркурия и Луны.
Малые тела Солнечной системы представляют собой удобные базы для будущего освоения людьми Солнечной системы — за счёт небольшой силы тяжести, на них легко приземляться и взлетать.

Наконец, некоторые астероиды могут представлять опасность для Земли — за ними полезно присматривать…
Подробнее читайте здесь:
Малые тела Солнечной системы
Малые планеты Солнечной системы
 

Наблюдения за телами Солнечной системы.

Наблюдения за телами Солнечной системы ведутся самыми разными способами.

Прежде всего, можно наблюдать даже невооружённым взглядом, как наши предки, но сверяясь с астрономическими картами. Так на небе можно увидеть не только Луну, но и:
— познакомиться с главными созвездиями звёздного неба,
— увидеть хорошо различимые Сатурн, Юпитер и Марс.
— на восходе и закате Солнца около него видна «утренняя звезда» — Венера, а если повезёт, то можно рассмотреть и Меркурий.

Потом захочется чего-то большего. Тогда попробуйте наблюдения в бинокль. Это резко расширит ваши возможности — словно глаза откроются.

Обычный бинокль не дорог и пригодится не только для астрономии — родные точно не будут против. Бинокль легко носить с собой, он быстро настраивается и не занимает места в квартире, в противоположность самому простенькому телескопу.
В бинокль вы сразу увидите кратеры на Луне, кольца Сатурна и спутники Юпитера. Можете попытаться рассмотреть Уран и смену фаз на Венере. Но, главное тело Солнечной системы в бинокль, — это Луна, картинка на которой постоянно меняется по мере смены лунных фаз.
Какой бинокль выбрать для астрономических наблюдений?
(Специальные астробинокли сейчас не рассматриваем)
Для начальных наблюдений за телами Солнечной системы подойдёт почти любая модель бинокля. Лишь с набором опыта вы начнёте разбираться в качестве картинки, а поначалу вам будет не до того.
Несколько советов по биноклям для наблюдения за телами Солнечной системы:
— чем больше и тяжелее бинкль, тем быстрее устают руки;
— чем больше увеличение бинокля, тем сильнее дёргается в нём изображение и сложнее наводить на цель.
Оперев на что-то локти рук или сам бинокль, вы резко снизите усталость и дрожание изображения.
Полезно посмотреть на бинокли обозначаемые как 8-20х50, то есть с переменным увеличением 8-20 крат и диаметром объективов 50мм. В них увеличение меняется без отрыва взгляда от картинки. Качество изображения в них, теоретически несколько хуже (как повезёт), вдобавок они тяжеловаты — опора обязательна. Зато — простота наведения, мощность и невысокая цена.
Кстати, есть даже 8-32х50, но это уже явный перебор, по-моему 🙂
На мой взгляд, хороший выбор для непритязательных наблюдений в бинокль за телами Солнечной Системы — модели вида 10х42 или 12х42, — золотая середина.
А если у Вас сильные руки — 10х50, 12х50 или вообще 10-30х60 🙂 .
Не советую только бинокли с апертурой меньше 32мм для целей астрономии — их выигрыш по размерам и цене не стоит того. Ну и бинокли 22х32 не советую — посмотрите в них и всё поймёте.
У меня у самого — 10×32 (маленький и лёгкий roof), потому что я бинокль постоянно с собой ношу, используя его не только для астрономии, а в этом случае важнее размер и вес…

Вообще, не гонитесь за апертурой и кратностью биноклей… Если нужно что-то большее, в том числе светосила и увеличение, то разумнее посмотреть на телескопы.

Наблюдение тел Солнечной системы в телескоп значительно расширяет возможности астронома-любителя.
Кратеры и горы на Луне уже можно не просто увидеть, но и рассмотреть.
На Юпитере становятся видны отдельные пояса, а диск вокруг Сатурна начинает разделяться на отдельные кольца.
Уран виден в виде крупного пятнышка, хотя и без деталей.

С помощью телескопа можно увидеть ранее почти недоступные тела Солнечной системы: Нептун, Цереру, Весту… Можно попытаться рассмотреть и спутники Марса: Фобос и Деймос.

Всё зависит от мощности вашего телескопа и от силы вредной городской засветки.
Что вообще видно в телескоп?
Что видно в разные телескопы?
Выбор телескопов

   или расскажите друзьям:  

Строение Солнечной системы — О’Пять пО физике!

Солнечная система – это система космических тел, которая кроме центрального светила – Солнца, включает в себя девять больших планет, их спутники, множество маленьких планет, кометы, космическую пыль и мелкие метеорные тела, которые движутся в сфере преимущественного гравитационного действия Солнца.

В средине XVI века была раскрыта общая структура строения Солнечной системы польским астрономом Николаем Коперником. Он опровергнул представление того, что Земля – это центр Вселенной и обосновал представление движения планет вокруг Солнца. Такая модель Солнечной системы получила название гелиоцентрической.

В XVII веке Кеплер открыл закон движения планет, а Ньютон сформулировал закон всемирного притяжения. Но только после того, как Галилей в 1609 году изобрел телескоп, стало возможным изучение физических характеристик, входящих в состав Солнечной системы, космических тел.

Так Галилей, наблюдая за солнечными пятнами, впервые открыл вращение Солнца вокруг своей оси.

Планета Земля – это одно из девяти небесных тел (или планет), которые движутся вокруг Солнца в космическом пространстве.

Основную часть Солнечной системы составляют планеты, которые с разной скоростью вращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости по эллиптическим орбитам и находятся от него на разных расстояниях.

Планеты расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Но Плутон иногда удаляется от Солнца более чем на 7 млрд. км, но из-за огромной массы Солнца, которая почти в 750 раз превышает массу всех остальных планет, остается в сфере его притяжения.

Самая крупная из планет – это Юпитер. Его диаметр в 11 раз превышает диаметр Земли и составляет 142 800 км. Самая маленькая из планет – это Плутон, диаметр которого составляет всего лишь 2 284 км.

Планеты, которые находятся ближе всего к Солнцу (Меркурий, Венера, Земля, Марс) очень сильно отличаются от последующих четырех. Они называются планетами земного типа, так как, подобно Земле, состоят из твердых пород.

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, называются планетами юпитерианского типа, а также планетами-гигантами, и в отличие от них состоят в основном из водорода. Также существуют еще и другие различия между планетами юпитерианского и земного типа. «Юпитерианцы» вместе с многочисленными спутниками образуют собственные «солнечные системы».

По меньшей мере, 22 спутника у Сатурна. И всего три спутника, включая Луну, у планет земного типа. И кроме всего, планеты юпитерианского типа окружены кольцами.

 Малые тела Солнечной системы.

Между орбитами Марса и Юпитера существует большой промежуток, где могла бы разместиться еще одна планета. Это пространство, на самом деле, заполнено множеством небесных тел небольшого размера, которые называют астероидами, или малыми планетами.

Пояс астероидов – это область в космическом пространстве, расположенная между орбитами Марса и Юпитера.

Хотя открытие и изучение пояса астероидов немыслимо без науки, свое начало история исследования этого астрономического чуда берет в древних мифах и легендах.

Загадочный Фаэтон

Легенда об этой планете ярко описана в книге Александра Казанцева «Фаэты». В этой книге поведана история, как алчные жители планеты Фаэтон – фаэты, загубили свою землю, взорвав ее, после чего она распалась на бессчетное количество маленьких кусочков. Считается, что именно из этих кусочков и образовался сегодняшний пояс астероидов. Похожая версия происхождения этого скопления небесных тел прослеживается и в древних шумерских мифах и легендах.

В отличие от древних сказок, в научном сообществе принято считать, что пояс астероидов – это отнюдь не обломки взорвавшейся планеты, а скопление протопланетного вещества. Такая теория, скорее всего, верна, так как, последние данные показывают, что между Марсом и Юпитером планета попросту не могла образоваться. Причина этого – сильное гравитационное влияние Юпитера. Именно оно не дало протопланетному веществу (космической пыли, из которой создаются планеты) образоваться в полноценное небесное тело на таком далеком от Солнца расстоянии.

На сегодняшний день, пояс астероидов насчитывает свыше 300 000 именованных объектов. По состоянию на 6 сентября 2011 года количество именованных астероидов пояса достигло 285 075. Крупнейшие образования пояса астероидов названы в честь римских божеств: Церера, Веста, Паллада и Гигея. Церера – это название самого крупного астероида, диаметр которого около 1000 км. К настоящему времени открыто 2500 астероидов, которые в своих размерах значительно меньше Цереры. Это глыбы с поперечниками, которые не превышают в размере нескольких километров.

Большая часть астероидов вращаются вокруг Солнца в широком «астероидном поясе», который находится между Марсом и Юпитером. Орбиты некоторых астероидов выходят далеко за пределы этого пояса, а иногда приближаются довольно-таки близко к Земле.

 Открытие пояса астероидов

Первый, кто задумался над существованием загадочной планеты Фаэтон, был немецкий физик Иоганн Тициус. В 1766 году он нашел формулу, согласно которой можно было рассчитать примерное расположение всех планет Солнечной системы. Суть этой формулы заключалась в том, что порядковое расстояние планет от Солнца возрастает в геометрической прогрессии. Именно при помощи данной формулы в 1781 году был открыт Уран, что убедило многих ученых в правдивости закона межпланетного расстояния.

Согласно правилу Тициуса, на расстоянии между Марсом и Юпитером должна была существовать планета.

1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци, наблюдая за звездным небом, открыл первый объект пояса астероидов – карликовую планету Цецера. Затем в 1802 году был открыт еще один крупный объект – астероид Паллада. Оба этих космических тела двигались примерно на одинаковой орбите от Солнца – 2,8 астрономических единицы. После открытия в 1804 году Юноны и в 1807 Весты – крупных небесных тел, двигавшихся по той же самой орбите, что и предыдущие, открытия новых объектов в этой области космоса прекратились до 1891 года. В 1891 году немецкий ученый Макс Вольф, используя метод астрофотографии, в одиночку обнаружил между Марсом и Юпитером 248 мелких астероидов. После чего, открытия новых объектов в этой области неба посыпались одно за другим.

Первым аппаратом, сделавшим снимки астероидов, была космическая станция «Галилео». В 1991 году она сфотографировала астероид Гаспра, а в 1993 году – Ида. После того, как были получены эти снимки, НАСА приняло решение, что любой космический аппарат, который будет пролетать недалеко от пояса астероидов, должен попытаться сделать фотоснимки этих объектов. С тех пор в непосредственной близости от астероидов проходили такие космические аппараты, как «NEAR Shoemaker», «Стардаст», всемирно известная «Розетта» и другие.

    
 астероид Веста
 астероид Ида и его спутник Дактиль
 астероид Эрос
 астроид Гаспра и спутники Марса Фобос и Деймос
 Крупнейшие объекты пояса астероидов и их состав

Крупнейшими объектами пояса астероидов считаются:

— Церера – карликовая планета. Диаметр Цереры по экватору составляет 950 км.

— Паллада – астероид. Примерный диаметр – 532 км.

— Веста – астероид. Диаметр – 529,2 км.

— Гигея – астероид. Диаметр 407,12 км.

Все эти объекты находятся в так называемом главном поясе астероидов (обычно его имеют в виду, когда говорят о поясе астероидов в целом). Именно в этой области находится наибольшее скопление астероидов. Она находится в непосредственной близости от планеты Марс.

 Карликовые планеты.

Подавляющее большинство людей не знают, что Плутон теперь карликовая планета Солнечной системы. Если вы не знаете, то их теперь несколько. Из пяти официально признанных, Плутон даже не самый большой.

Эта группа небесных тел пока что остается наименее изученной ввиду их удаленности от центра нашей системы, но благодаря постоянному развитию технологий астрономы постоянно восполняют пробелы в своих знаниях. 2003-2005 года были довольно «урожайными» на открытия. Современные технологии позволяет увидеть даже самый удалённый объект.

 

Плутон

Один из самых маленьких объектов Солнечной системы, радиусом всего 1153 км. Период обращения по орбите вокруг Солнца составляет 90 613 суток (около 248 лет), а оборот вокруг своей оси занимает 6,4 земных суток. Несколько десятилетий с момента открытия в 1930 году считался девятой планетой, пока в 2006 году астрономы не пришли к выводу, что его всё-таки стоит причислить к карликовым планетам в поясе Койпера, получившим своё название после открытия в 2005 году нескольких подобных Плутону объектов.

Спутников, сопровождающих его, на данный момент известно 5 – Харон, крупнейший из них, Кербер, Никта, Стикс и Гидра. Орбита этой карликовой планеты эллиптическая, вытянута довольно сильно.

Лишь несколько лет назад учёным удалось измерить температуру на поверхности этого небесного тела. Предполагается, что в 2015 году будут получены новые сведения о нём, благодаря исследовательскому космическому аппарату, стартовавшему с Земли в 2006.

Хаумеа

Самая быстровращающаяся из всех планет, известных на сегодняшний день в нашей системе – один оборот вокруг собственной оси занимает всего 4 часа, в то же время как полный облёт Солнца занимает 102937 суток (почти 282 года). Один из самых маленьких объектов, средний радиус составляет всего 718 км, при этом, в отличие от остальных небесных тел, обладает неправильной, как бы сплюснутой, формой. При этом имеется и 2 спутника – Хииака и Намака.

Макемаке

Размер третьей по величине до сих пор не известен точно. Предполагается, что средний радиус приблизительно равен 740 с точностью до 17 км. Зато продолжительность года на ней удалось установить довольно точно — 111867 суток (что примерно равно 306 годам). Спутников на её орбите не обнаружено.

Эрида

Один из самых больших объектов пояса Койпера лишь ненамного превосходит Плутон – 1163 км. Оборот вокруг Солнца занимает 205 029 сут (чуть больше, чем 561 год).

Обнаружившие её ученые в 2005 году изначально были уверены, что открыли 10 планету солнечной системы, но впоследствии она была признана карликовой планетой.

Открытие этого небесного тела, можно сказать, положило начало новой эры для астрономии, поскольку именно факт её открытия положил начало многочисленным спорам о статусе Плутона.

Церера

Примечательна тем, что еще совсем недавно была в разряде астероидов и занимала среди них первое место по размеру. Продолжительность года, по сравнению с другим удаленными карликовыми планетами — смехотворна, всего 4,6 года.

В сравнении с другими, ее диаметр не столь впечатляет и составляет 975×909 км. Период вращения вокруг оси имеет продолжительность около 0,3781 суток. У Цереры спутники не обнаружены.

Классификация

Они имеют свою классификацию, которая существует всего  6 лет ( на 2012 год) и она может быть пересмотрена в будущем на основе новых научных открытий.

Основное различие между планетой и карликовой планетой является то, что вторые, своей гравитацией не может расчистить свою орбиту от других небесных тел. Хотя существует пять признанных карликовых планет (Плутон, Церера, Эрида, Хаумеа и Макемаке), есть множество других кандидатов. Некоторые из них можно увидеть в бинокль, в ясную, темную ночь.

Кометы.

Кометы – это небесные тела, которые состоят изо льда, твердых частиц и пыли. Большую часть времени комета движется в дальних участках нашей Солнечной системы и невидима для глаза человека, но когда она приближается к Солнцу, то начинает светиться.

Общие параметры

Иногда они приближаются к Земле на очень близкое расстояние. Их ядра представляют собой лед, пыль и мелкие скальные частицы. Они имеют размер от сотен метров до десятков километров в поперечнике. Когда она приближается к земле на близкое расстояние, то ее называют великой кометой и она светит ярко не только ночью, но и днем.

Они имеют различные периоды обращения вокруг Солнца, от несколько лет до сотен тысяч лет, а некоторые приближаются к Солнцу только один раз, прежде чем навсегда улететь в межзвездное пространство.

 

Короткопериодические кометы

Как считается, находятся в поясе Койпера и связанного с ними рассеянного диска, оба находятся за орбитой Нептуна. Кометы с большими периодами обращения, как полагают, прилетают из облака Оорта, состоящего из обломков оставшихся от образования солнечной системы. Облако Оорта расположено за пределами пояса Койпера.

Они прилетают из внешних областей Солнечной системы к Солнцу, из-за гравитационных возмущений от внешних планет или ближайших звезд.

Их отличие от астероидов заключается в присутствии комы и хвоста, хотя очень старые кометы, которые потеряли все свои летучие вещества напоминают астероиды. Астероиды, отличаются от них происхождением, астероиды образовались во внутренней части Солнечной системы, а кометы во внешней.

Характеристики их хвоста и комы, как известно, сильно зависят от диаметра ядра, которое варьирует от 100 метров до 40 километров в поперечнике.

Состав

Они состоят из пыли, льда и замороженных газов, таких как окись углерода, двуокись углерода, метан и аммиак. Их часто называют «грязными снежками», хотя недавние наблюдения показали, что они могут быть покрыты скалистой поверхностью или сухой пылью, а льды скрыты под корой. Они содержат различные органические соединения, например метанол, водород, цианистый водород, формальдегид, этанол, и этан. Возможно, они могут содержать более сложные молекулы, такие как длинные цепи углеводородов и аминокислот. Из-за своей низкой массы, она не может стать круглой и всегда имеет неправильную форму.

Удивительно, но их ядра являются одними из самых темных объектов в Солнечной системе.

Зонд Джотто обнаружил, что ядро кометы Галлея отражает примерно 4% света, Deep Space 1 обнаружил, что поверхность кометы Боррелли отражает 2,4-3,0% света. Для сравнения, асфальт отражает 7% света. Считается, что сложные органические соединения являются основой темной поверхности. Очень темная поверхность позволяет ей поглощать тепло, необходимое для испарения летучих соединений.

Когда она приближается к внутренней части Солнечной системы, излучение Солнца испаряет летучие вещества из ядра.

Потоки газа и пыли образуют огромную, чрезвычайно разреженную атмосферу вокруг нее, называемую комой, а сила Солнечного давления, действующая на кому, вызывает образование огромного хвоста, который направлен в противоположную от Солнца сторону.

И кома и хвост, освещенные Солнцем, могут стать хорошо видимыми с Земли. Частицы пыли остаются на орбите, таким образом, что часто образуют изогнутый след называемый анти-хвост. В то же время, ионный хвост из газов, всегда направлен в сторону противоположную от Солнца. Кома может быть больше, чем диаметр Солнца, а ионный хвост может простираться на 1 а.е. и более.

 

Метеоры и метеориты.

Также существуют и такие космические объекты, которые можно наблюдать почти каждый вечер. Они сгорают при попадании в атмосферу Земли, оставляя при этом в небе узкий светящийся след – метеор. Эти тела называются метеорными, а их размеры не больше песчинки.

Метеориты — это крупные метеорные тела, которые достигают земной поверхности. Из-за столкновения с Землей огромных метеоритов, в далеком прошлом, образовались огромные кратеры на ее поверхности. Почти миллион тонн метеоритной пыли ежегодно оседает на Земле.

НАША УНИКАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА

В.В.Шевченко

Введение

Парадокс современной астрономии состоит в удивительно низком уровне знаний о нашем собственном доме — Солнечной системе. Астрономия в рамках известных физических законов способна построить близкие к реальности модели рождения, жизни и смерти небесных объектов, размеры, массы, энергетическая отдача и удаленность которых громадны по сравнению с реалиями нашего повседневного опыта. И в то же время, нет надежной модели происхождения и формирования планет и спутников Солнечной системы, неизвестно, как образуются и откуда появляются кометы, и неясно, содержат ли астероиды первичное вещество или являются осколками однажды уже сформировавшихся планетных тел.

Согласно одной из последних оценок, возраст Солнца составляет 4,49 миллиарда лет. Другие оценки времени существования Солнечной системы дают значения от 4,6 до 5 миллиардов лет. Самые древние горные породы Земли, которые, однако, являются вторичными образованиями, существуют около 3,9 миллиарда лет. Эти значения определены по накоплению в минералах продуктов распада радиоактивных элементов.

Радиометрический возраст наиболее древнего вещества Солнечной системы, из которого состоят падающие на Землю метеориты, достигает в среднем 4,6 млрд. лет. Примерно тот же возраст имеют и наиболее древние породы Луны, доставленные на Землю космическими аппаратами и экспедициями.

В течении периода, равного 4/5 предположительного времени существования Солнечной системы, на Земле существуют одноклеточные живые организмы. История многоклеточных занимает примерно 1/7 часть истории Земли. Существование человека — Homo sapiens — укладывается в 1/10000 часть времени, прошедшего с момента образования планет. И всего лишь около 1/1000000 этого времени занимает вся история астрономических наблюдений и осмысливания их результатов.

Объекты, входящие в Солнечную систему

Центральное тело нашей планетной системы — Солнце — желтый карлик, сосредоточило в себе 99,866% всей массы Солнечной системы. Оставшиеся 0,134% вещества представлены девятью большими планетами и несколькими десятками их спутников (в настоящее время их открыто более 60), малыми планетами — астероидами (примерно 100 тысяч), кометами (около 1011 объектов), огромным количеством мелких фрагментов — метеороидов и космической пылью. Механически эти объекты объединены в общую систему силой притяжения превосходящей массы Солнца. Ряд зависимостей показывают принадлежность различных по величине и физико-химическим свойствам тел к единому семейству. Средняя плотность объектов Солнечной системы изменяется в пределах от 0,5 г/см3 для ядер комет до 7,7 г/см3 для металлических астероидов и метеоритов.

Для наглядности все тела Солнечной системы, включая и Солнце, можно разместить на диаграмме логарифмической зависимости массы и размеров (рис. 1).

Рис. 1. Объекты Солнечной системы, представленные на диаграмме
логарифмической зависимости массы и размеров космических тел.

Самая крупная из планет — Юпитер отличается от Солнца на порядок по размерам и на три порядка по массе. Такое соотношение прямо указывает на одинаковую плотность вещества для обоих тел и близкий химический состав. Действительно, средняя плотность Юпитера составляет 1,32 г/см3, что очень близко к средней плотности солнечного вещества (1,41 г/см3). Основными элементами, определяющими химический состав обоих объектов, являются водород и гелий. Ближайший сосед Юпитера на диаграмме — Сатурн — по размерам почти не отличается от него, но меньшая плотность вещества планеты (0,686 г/см3) определяет и несколько меньшее значение массы. Следующие два гиганта — Уран и Нептун (с массой около 1029 г) занимают на рассматриваемой диаграмме одно и то же положение, мало отличаясь по своим свойствам — средней плотности (1,28 и 1,64 г/см3 соответственно) и химическому составу. Все четыре планеты традиционно выделяются в группу планет-гигантов, отличительной особенностью которой являются не только значительные размеры и масса, но также и низкая средняя плотность, характерная для газового состава.

Земля и Венера занимают на диаграмме близкие позиции, почти не отличаясь по размерам, массе и средней плотности (5,52 и 5,24 г/см3 соответственно). Марс и Меркурий замыкают группу планет, которые по общепринятой классификации относятся к объектам земного типа.

Однако, перечень «больших» планет Солнечной системы на этом не исчерпывается. Обратившись к диаграмме на рис. 1, мы увидим еще одну планету, находящуюся в области спутников планет. Этот необычный объект — Плутон — в момент своего открытия в 1930 г. занимал наиболее удаленное от Солнца положение, соответствующее месту девятой планеты Солнечной системы. Но орбита Плутона, как оказалось, обладает значительным эксцентриситетом и в 1969 г. он пересек орбиту Нептуна, превратившись в восьмую по удаленности от Солнца планету. В этом статусе Плутон будет пребывать до 2009 г. А первый после своего открытия полный оборот вокруг Солнца Плутон завершит лишь в 2178 году. Иногда возникает вопрос, является ли Плутон самостоятельной планетой. По размерам это тело меньше, чем спутник Земли — Луна. Между тем, Плутон обладает собственным спутником, обнаруженным в 1978 г. и названным Хароном. Соотношение масс планеты и спутника в системе Плутон-Харон очень необычно — приблизительно 5 :1. Эту пару тел вполне обоснованно можно назвать «двойной планетой», компоненты которой обращаются вокруг общего барицентра. В Солнечной системе есть лишь еще одно подобное исключение — Земля и Луна. Но при этом естественный спутник нашей планеты по массе в 80 раз меньше центрального тела.

Харон вращается по орбите, наклон которой к плоскости орбиты Плутона является также весьма нетипичным и составляет 1180. Средний радиус орбиты Харона необычно мал — менее 19700 км. Ближе к своей планете (Марсу) находится лишь еще один спутник в Солнечной системе — Фобос. Однако соотношение масс Марса и Фобоса имеет совсем другой порядок: масса спутника составляет лишь 1,5х10-8 массы планеты. Остается добавить, что наклонение орбиты самого Плутона к плоскости эклиптики также нетипично — более 170. Остальные планеты, за исключением Меркурия (i = 70), вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости, уклоняясь от нее не более, чем на 20-30.

На рис. 2 приведено изображение Плутона и Харона, полученное в феврале 1994 г. Космическим телескопом им. Хаббла во время удаления двух тел друг от друга на расстояние 19640 км.

Рис. 2. Изображение системы Плутон-Харон, полученное Космическим телескопом им. Хаббла.

Возвращаясь к рис. 1, следует указать, что выделенные на диаграмме группы планет располагаются на различном расстоянии от Солнца. Планеты земной группы составляют внутреннюю часть Солнечной системы. Планеты-гиганты образуют ее внешнюю часть. Промежуточное положение занимает пояс астероидов, в котором сосредоточена большая часть малых планет. Распределение планетных расстояний от Солнца можно приблизительно описать известным степенным законом Тициуса-Боде, выведенным в конце XVIII века, где показателем степени служит порядковый номер планеты. Эта зависимость не имеет какого-либо физического содержания и для лучшего согласования с наблюдаемым распределением планетных расстояний приходится «подгонять» порядковые номера планет. Например, в некоторых видах формулы Тициуса-Боде для Меркурия показатель степени (номер планеты) принимался равным минус бесконечности, для Венеры — равным нулю, для Земли — единице и т.д. Несмотря на такие ухищрения, при больших расстояниях от Солнца закон оказывался неприменимым и отклонения вычисленных размеров орбит Нептуна и Плутона от наблюдаемых очень велики. Несомненно положительным результатом использования эмпирических соотношений, вытекавших из закона Тициуса-Боде, стало обнаружение Цереры и других малых планет, образующих пояс астероидов на расстоянии, где согласно закону должна была располагаться следующая за Землей большая планета. Сравнение «предвычисляемых» по закону Тициуса-Боде и действительных расстояний планет от Солнца показано на рис. 3. Расстояния представлены в астрономических единицах (1 а.е. — среднее расстояние Земли от Солнца, равное 149,6 млн. км). Кривая 1 показывает результаты расчетов по формуле Тициуса-Боде.

Рис. 3. Сравнение вычисляемых и наблюдаемых расстояний планет от Солнца:
1 — формуле Тициуса-Боде, 2 — по формуле Фесенкова.

В конце 50-х годов XX века В.Г.Фесенков предложил следующую зависимость между расстояниями планет от Солнца и их относительной массой:

Ln= Ln-1 [1 + K (Mn/Ms)1/3],

где Mn — масса планеты, Ms — масса Солнца, K — постоянный коэффициент. Результаты вычислений по формуле Фесенкова представлены кривой 2 на рис. 3. Эта же зависимость успешно воспроизводит распределение расстояний в системах спутников планет-гигантов.

В последовательности на рис. 1 спутники планет расположились довольно компактной группой, несмотря на разную природу образующего их вещества. За исключением нашей Луны, средняя плотность которой 3,34 г/см3, и спутников Юпитера Ио и Европа (плотность которых 3,57 и 2,97 г/см3, соответственно), большинство спутников планет-гигантов состоят из льда с различными по массе примесями силикатных пород и характеризуются плотностью 1 — 2 г/см3. По соотношению масс и размеров с группой спутников планет тесно смыкаются наиболее крупные из астероидов. Резким исключением выглядят спутники Марса, массы и размеры которых более соответствуют астероидам, чем типичным спутникам больших планет. Возможно, Фобос и Деймос были захвачены Марсом из пояса астероидов.

Конечно, на диаграмме показаны не все, а только наиболее типичные малые тела, соответствующие параметры которых к настоящему времени известны. Подобной избирательностью следует объяснить разрыв между наименьшими астероидами и наиболее крупными метеоритами, которого в действительности, по-видимому, не существует.

Весьма примечательно, что кометы, имеющие аномально низкую плотность вещества ядер (около 0,6 г/см3), тесно примыкают к общей последовательности, дополняя ее, несмотря на уникальную природу этих тел и полную неясность их происхождения. На диаграмме показаны лишь некоторые из комет, наблюдавшихся во внутренней части Солнечной системы. Однако, исторически короткий период наших наблюдений за небесными явлениями не позволяет говорить, что эти данные полностью исчерпывают сведения о существующих в природе кометных телах. Велика вероятность того, что на окраинах Солнечной системы находится резервуар гигантских по размерам и массам комет, которые могли посещать окрестности Солнца задолго до нашего появления. Вполне возможно, что именно об этом говорят некоторые загадочные образования на поверхности таких безатмосферных тел, как Луна или Меркурий, способных сохранять следы самых древних событий в истории планет.

Наблюдения нескольких последних лет обнаружили более 30 объектов, названных транснептуновыми. Размеры этих тел, предположительно имеющих сходство с ядрами комет, превосходят 100 км. Согласно общим оценкам, вытекающим из подобных результатов, на расстоянии между 30 и 50 а.е. от Солнца находится около 70000 тел с размерами от 100 до 400 км.

На последовательности, представленной на рис. 1, эти гипотетические объекты заняли бы промежуток между наиболее крупными из известных комет и ледяными спутниками планет-гигантов, располагаясь несколько выше астероидов аналогичного размера.

Движение тел Солнечной системы

Соотношение расстояний и периодов обращения планет вокруг Солнца определяется известным третьем законом Кеплера, согласно которому квадраты периодов пропорциональны кубам больших полуосей относительных орбит. Рис. 4 иллюстрирует эту основную закономерность в строении Солнечной системы.

Рис. 4. Соотношение расстояний и периодов обращения планет (третий закон Кеплера).

Другой фундаментальной особенностью строения Солнечной системы является то, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, совпадающем с направлением осевого вращения Солнца, и в том же направлении они обращаются вокруг своей оси. Исключение составляют Венера, Уран и Плутон, осевое вращение которых противоположно солнечному. Существует корреляция между массой планеты и скоростью осевого вращения. В качестве примеров достаточно упомянуть Меркурий, сутки которого составляют около 59 земных суток, и Юпитер, который успевает сделать полный оборот вокруг своей оси менее, чем за 10 часов. Примерно с тем же периодом обращается вокруг своей оси Сатурн. Сутки Урана и Нептуна составляют соответственно 17 и 16 часов. А период осевого вращения Плутона равен примерно 6 земным суткам. Необычно вращение Венеры. При массе, примерно равной массе Земли, Венера вращается вокруг своей оси с периодом в 243 суток. В сочетании с продолжительностью периода обращения Венеры вокруг Солнца (225 суток) вращение этой планеты оказывается ретроградным, то есть противоположным по направлению вращению Солнца и большинства планет.

Принципиально важным для понимания физических процессов в Солнечной системе является резкая диспропорция в распределении массы и момента количества движения между Солнцем и планетами. Хотя основная масса вещества Солнечной системы сосредоточена в самом Солнце, 98% момента количества движения (произведения массы на скорость и радиус вращения) приходится на долю планет. При этом обнаруживается, что объединенные вместе планеты земной группы, а также объединенные в одну группу астероиды и каждая из планет-гигантов подчиняются единой зависимости момента количества движения J (гхсм2) от массы М (г). Эту зависимость, показанную на рис. 5, можно представить выражением:

J = 7,6 M4/5 .

Рис. 5. Соотношение момента количества движения и массы
отдельных планет или группы тел Солнечной системы.

Исключением является Солнце, собственный период вращения которого не соответствует общей тенденции и при огромной массе составляет более 25 суток. Другим исключением является опять-таки экзотическая пара Плутон-Харон, происхождение и само существование которой остаются загадочными. Место группы кометных тел определилось значениями совокупных характеристик, принятых на основе известных в настоящее время данных. То, что положение этой группы не согласуется с общей зависимостью, говорит прежде всего о несовершенстве наших знаний о кометах и об их истинном месте в Солнечной системе.

Место мелких осколков вещества — метеоритов и космической пыли на диаграмме (рис. 5) определить сложно, поскольку эти объекты заполняют всю Солнечную систему. Вторгаясь в земную атмосферу, мелкие частицы порождают такие явления, как отдельные метеоры и целые метеорные ливни. Концентрация пылевых частиц около Земли ответственна за явление зодиакального света — свечения неба вдоль направления, соответствующего проекции плоскости эклиптики на небесную сферу. В окрестностях планет-гигантов мелкие фрагменты вещества и космическая пыль существуют в форме колец. Наиболее известны кольца Сатурна, обнаруженные в XVII веке при первых наблюдениях с простейшими телескопами. Уже в наше время были открыты аналогичные по природе, хотя и не столь массивные, кольца Юпитера, Урана и Нептуна.

На рис. 1 приведены результаты лишь отдельных оценок параметров метеоритов и космической пыли, показывающие общую тенденцию. В действительности эта область должна быть заполнена бесчисленным количеством точек, которые образуют непрерывную последовательность.

Если значения моментов количества движения в Солнечной системе соотнести с массой, т.е. получить удельное значение J, получится, что эта величина для планет в среднем в 35000 раз больше, чем для Солнца. Исчерпывающего объяснения данному факту еще не получено. Возможно, что ответственным за перенос момента количества движения может быть магнитное поле Солнца, пронизывающее всю нашу планетную систему.

Химический состав тел Солнечной системы

Вещество, из которых сложены тела Солнечной системы, можно условно разделить на три группы. Во-первых, это горные породы, состоящие из различных минералов, которые нам хорошо известны на Земле. Современные знания позволяют прогнозировать характер глубинных пород, из которых состоят земные недра. Анализ доступного в настоящее время внеземного вещества показал его общее подобие веществу земному по химическому и минералогическому составу. Основными минералообразующими элементами во всех случаях являются кремний, железо, алюминий, магний и титан в окисленном состоянии, то есть при значительном включении кислорода в химические соединения. Средняя температура плавления этих материалов достигает около 2000 К. Условно эту группу можно назвать «земным веществом».

Углерод, азот, кислород и в меньшем количестве водород, входящий в некоторые химические соединения, составляют распространенную группу планетных летучих веществ. В виде газов эти элементы образуют атмосферы отдельных планет или крупных спутников. Но чаще летучие компоненты вещества Солнечной системы существуют при температурах ниже 273 К в твердом состоянии, то есть в виде льда. Поэтому эту группу назовем условно «льдами».

Наконец, такие газы, как водород и гелий, наиболее обильно встречающиеся на Солнце, с небольшими примесями неона, аргона и некоторых других элементов отнесем к группе «солнечного вещества». Температура кипения подобной смеси составляет около 15 К.

Гистограмма на рис. 6 примерно показывает относительное содержание перечисленных групп вещества в химическом составе основных тел Солнечной системы. Группа 1 («земное вещество») на 99% и более образует планеты земного типа, астероиды и отдельные спутники (например, Луну). Большая часть спутников, относящихся к системам планет-гигантов состоят в основном из «льдов» (группа 2) с некоторой примесью «земного вещества». Те же составляющие, но в другой пропорции, характерны для комет. Юпитер и Сатурн в основном состоят из «солнечного вещества (группа 3), с примесями «льдов» и «земного вещества». Для Урана и Нептуна основным веществом, их образующих, являются «льды».

Рис. 6. Относительное содержание различных типов вещества в телах Солнечной системы.

Наблюдаемое в настоящее время распределение химического состава с учетом характерных значений критических температур позволяет сделать заключение о первоначальном распределении в протопланетном околосолнечном облаке, которое определяло условия формирования различных тел Солнечной системы.

Ранние стадии развития планет

Для первых сотен миллионов лет в истории Солнечной системы решающим фактором формирования планет и спутников была астероидная и кометная бомбардировка. Достаточно сказать, что современное «лежачее» положение Урана, ось вращения которого наклонена к эклиптике на 980, по-видимому, является результатом столкновения с достаточно крупным телом.

В этот период на Земле и других планетах земного типа формировалась первичная кора. В настоящее время на нашей планете не сохранилось каких-либо следов той эпохи. Вместе с тем, на малых телах, остановившихся на ранних стадиях своего развития, можно обнаружить хорошо отождествляемые признаки первичной коры, которые, например, наблюдаются на Луне, Меркурии и, частично, на Марсе.

На рис. 7 дана схема возраста и продолжительности в млрд. лет глобальных вулканических и тектонических процессов на поверхности Луны и планет земной группы, характеризующих историю эволюции этих тел. Для Земли и Луны временные границы эпох определены по измеренным значениям возраста образцов пород, относящихся к соответствующим периодам. Возраст соответствующих формаций на Марсе определен по кратерной статистике. При этом рассматривались только глобальные образования. Такие отдельные формы рельефа, как например, гора Олимп имеют более молодой возраст — несколько сотен миллионов лет. Шкала абсолютного возраста для планетарных формаций на Меркурии получена также по кратерной статистике в предположении соответствия метеоритного потока на поверхность Меркурия и на поверхность Луны в аналогичные геологические эпохи. Стратиграфические системы (т.е. описание последовательности залегания геологических образований разного возраста) поверхностных структур Венеры, и шкала абсолютного возраста для них носят предварительный характер. Однако, по оценке специалистов они адекватно отражают общий характер геологической истории планеты.

Рис. 7. Возраст и продолжительность глобальных процессов
преобразования поверхностей планет земной группы и Луны.

Следы наиболее ранних процессов планетной эволюции, протекавших более 4,0 млрд. лет назад, проявляются в древних формах рельефа на Меркурии, Луне и Марсе. По современным представлениям механизм переноса тепла в недрах Луны, Меркурия и Марса в основном происходил в виде конвекции. Наглядным примером является многофазное формирование лунной коры, при котором более поздние слои выплавлялись из мантии в виде глобальных лавовых потоков, перекрывая уже существовавшие формы рельефа. При весьма близком внешнем сходстве Луны и Меркурия (сильно кратерированная поверхность, лавовые поля и т.п.), должно существовать принципиальное отличие в глобальных процессах, поскольку установлено, что по внутреннему строению Меркурий отличается от Луны огромным ядром. Радиус ядра Меркурия составляет около 75% от радиуса планеты, что соответствует 42% объема (у Луны ядро занимает только 4% объема). В сочетании с высокой средней плотностью Меркурия (5,3 г/см3 ) это отличие пока ждет своего объяснения.

Некоторые геологические структуры на Марсе носят очевидные признаки длительного конвективного кругооборота в недрах планеты. Из трех небольших по размерам тел земной группы Марс обладал наиболее длительным периодом глобальной эндогенной (внутренней) активности. Если подобные процессы на Меркурии и Луне прекратились на рубеже 3,0 — 2,5 млрд. лет назад, на Марсе они продолжались еще около одного миллиарда лет (см. рис. 7).

Современная поверхность Венеры имеет очень молодой возраст — всего лишь несколько сотен миллионов лет. Следы более древних формаций практически не сохранились (95% этих образований уничтожены поздними наслоениями). Современный процесс потери эндогенного тепла на Венере, по-видимому, подобен лунному, то есть происходит с использованием теплопроводности пород мантии и коры. Но природа более раннего механизма этих процессов остается неизвестной. Возраст поверхности Венеры ближе всего к возрасту земной поверхности. Однако, обладая иной тепловой историей Венера сформировала принципиально другую среду — значительно отличающийся от земного химический состав атмосферы, высокие значения давления и температуры у поверхности.

Процессы формирования вторичной планетной коры можно проследить по их следам на Луне, где вторичная кора образовалась в результате плавления пород верхней и средней мантии. Несмотря на то, что по объему вторичная кора на Луне составляет лишь 1% от общего объема современной лунной коры, эта структура хорошо выражена в глобальных формах рельефа.

Возвышенные плато на Марсе по своим размерам близки к земным континентам и возвышаются на 4 — 6 км над средним уровнем (средним радиусом) планеты. Если бы на Марсе существовала гидросфера подобная океанам Земли, эти области оказались бы выше уровня моря, превратившись в материки. Поскольку появление возвышенных плато на Марсе является следствием длительного конвективного кругооборота в его недрах, не исключено, что этот же процесс мог развиваться и в недрах Земли на определенной стадии ее развития.

О процессах формирования третичной планетной коры, которой является континентальная кора Земли, дают понятия некоторые структуры рельефа, существующие на Венере. Остается пока неизвестным, как возникла на Земле «тектоника плит», существующая в настоящее время. Согласно этой концепции твердая оболочка планетного тела представляется как система взаимодействующих между собой отдельных жестких плит. Именно на границах плит наиболее часто происходят события, относящиеся к сейсмической, тектонической и вулканической активности. На той части Меркурия, которая известна в настоящее время, присутствуют признаки некоторого глобального тектонического процесса. Дальнейшее изучение покажет, насколько идентичными могут оказаться тектонические процессы, отразившиеся в застывших формах Меркурия, и явления глобальной тектоники, имевшие место в геологической истории Земли.

Ударные процессы в Солнечной системе

Уникальное образование, относящееся к эпохе завершения процесса дифференциации планетных тел (разделения недр на ядро, мантию и кору), обнаружено на обратной стороне Луны. Речь идет о гигантской многокольцевой впадине (или бассейне) вблизи южного полюса. Диаметр внешнего кольца этой структуры достигает 2500 км, что в 1,4 раза больше лунного радиуса. По данным измерений высот на снимках, полученных автоматическими станциями серии «Зонд» (1968 — 1970 гг.), глубина впадины достигает 10 — 12 км относительно окружающего материка. По результатам лазерной альтиметрии с борта спутника Луны «Клементина» (1994 г.) средняя разница высот между гребнем внешнего вала и дном этой многокольцевой структуры превышает 13 км.

На рис. 8 приведен снимок, полученный космическим аппаратом «Галилео» во время пролета мимо Луны. Вблизи западного лимба жирной линией показаны примерные границы впадины.

Рис. 8.

Рис.8. Примерные границы гигантской впадины вблизи южного полюса Луны. Снимок получен с борта космического аппарата «Галилео».

Внутри кольца уместились такие довольно крупные образования более позднего происхождения как кратеры Аполлон (диаметр 491 км), Шредингер (320 км), Планк (355 км) и даже небольшое Море Мечты. Судя по количеству мелких кратеров на единицу площади внутри впадины, время его образования относится к раннему периоду лунной истории. Оценки этого возраста сходятся на периоде между 4,3 и 3,9 миллиарда лет.

Спектрозональные изображения, полученные на основе снимков, сделанных космическими аппаратами «Галилео» и «Клементина», обнаружили внутри впадины область мафических (темных) глубинных пород диаметром около 1400 км. Поверхностные породы в этой области выделяются аномально низким для материковых районов значением отношения отражательной способности на 0,41мкм и 0,76мкм.

Обращает на себя внимание тот факт, что с этой депрессией совпадает протяженная отрицательная аномалия силы тяжести. Последнее обстоятельство крайне необычно, поскольку круговые депрессии на поверхности видимого полушария Луны, заполненные мафическими породами (круговые моря), наоборот совпадают с областями, имеющими крупные положительные гравитационные аномалии. Область гигантской депрессии окружена кольцом пород, имеющих иные спектральные характеристики. По фотометрическим измерениям на снимках серии «Зонд» эта область характеризуется большей зрелостью грунта, т.е. высокой степенью переработки покровного вещества в результате микрометеоритной бомбардировки. Зрелость лунного грунта тесно коррелирует с его экспозиционным возрастом (временем пребывания лунного вещества в самом верхнем слое, открытым воздействию окружающего космического пространства). Возможно, рассматриваемая область соответствует выходу на поверхность слоя пород, располагавшегося между глубинным мафическим материалом и верхним слоем полевошпатового материала типичных лунных материков.

Обобщая все известные теперь сведения об одном из самых крупных и самых древних образований Луны, можно предположить, что мы видим след гигантского столкновения молодой Луны с довольно крупным телом. Событие столь грандиозного масштаба должно было в буквальном смысле слова потрясти весь лунный шар: ведь размеры оставшейся после удара впадины превышают лунный радиус. Даже если глубина такого кратера составляла существенно меньше одной десятой его диаметра, удар должен был проникнуть до границы коры и мантии. В этом случае объяснимо появление внутри впадины значительного количества мафических пород, составляющих верхнюю мантию Луны, и обнажение вышележащих слоев литосферы.

Вызывает удивление и другое — «запас прочности» молодой Луны, благополучно пережившей этот почти смертельный удар и сумевшей уцелеть, не развалившись на множество осколков. Подобные следы гигантских ударов (меньших масштабов) были обнаружены и на поверхности некоторых спутников планет-гигантов. Разнообразные исследования наиболее близкого к Земле небесного тела подтвердили существование следа древнейшей катастрофы на поверхности нашей соседки — Луны. Оценки энергии взрыва, необходимой для образования столь крупной ударной структуры, показывают, что упавшее космическое тело могло достигать в поперечнике около 200 км.

Некоторое время назад была высказана и получила широкое распространение интересная гипотеза об ударном происхождении самой Луны, когда тело величиной с Марс косым ударом вырвало «кусок» Земли, раздробившийся на множество осколков, из которых путем последующей аккреции и возник единственный, необычно крупный спутник нашей планеты. Возможно, что бассейн в южной части обратной стороны Луны появился, когда один из последних осколков-спутников Земли перестал существовать, столкнувшись с Луной.

Лед на Луне?

Безводная среда Луны является фактом достаточно очевидным и подтверждаемым не только косвенными, но и прямыми исследованиями, включая лабораторный анализ многих образцов лунного вещества, доставленных на Землю. В то же время, радиолокационные измерения, проведенные в апреле 1994 г. с борта аппарата «Клементина», находившегося на окололунной орбите, показали, что в постоянно затененной области на южном полюсе Луны присутствует поверхностный материал, радиолокационные характеристики которого соответствуют параметрам льда. Площадь области с необычными свойствами составляет 6361 км2. Результаты этих исследований стали научной сенсацией.

Сохранение льда в лунных условиях можно объяснить только тем, что исследованная область располагается в зоне постоянного затенения, где температура поверхности не может быть выше 90К. Но откуда первоначально появился лед на безводной, лишенной атмосферы Луне? Одним из гипотетических источников может быть дегазация лунных недр. Однако, все сведения о подобных процессах на Луне в основном ограничиваются очень скудными фактами, общими предположениями и догадками. Более реально рассмотреть вариант внешнего, экзогенного происхождения лунного льда.

В различных областях лунного шара можно наблюдать альбедные аномалии, так называемые диффузные структуры, которые абсолютно не выражены в рельефе и оставляют странное впечатление рисунка, образованного окраской самого поверхностного слоя. Странны для Луны и контуры этих структур. На поверхности тела, никогда не имевшего заметной газовой оболочки, остались яркие следы в виде петель, завитков и т.п. Не случайно в английском языке для обозначения диффузных образований был принят термин «swirls», что значит «завихрения», «клубы дыма».

На рис. 9 приведен фрагмент снимка участка Моря Мечты на обратной стороне Луны с крупными диффузными образованиями.

Рис. 9.

Рис.9. Альбедные аномалии диффузного характера в Море Мечты на обратной стороне Луны.

Среди разных моделей происхождения подобных альбедных аномалий наиболее убедительной кажется версия контакта лунной поверхности с газо-пылевой комой пролетающих или падающих на Луну комет. В результате такого контакта происходит уплотнение верхнего слоя лунного грунта, что приводит к увеличению его отражательной способности. В этом случае причудливый рисунок на лунной поверхности могут оставить неоднородности в плотных областях комы и выбросы газовых струй из ядра (джеты). По-видимому, в большинстве случаев кометы, столкнувшиеся с Луной, первоначально пролетают вблизи Земли, что приводит к разрушению их ядер на множество фрагментов. Тогда на лунную поверхность падает не монолитное тело (пусть даже малой плотности), а только облако мелких осколков, окруженное газовой оболочкой. Чтобы уплотнить лунный поверхностный слой в достаточной степени для образования альбедной аномалии с достаточно крупными размерами, падающая комета должна иметь соответствующие размеры ядра и комы и соответствующую скорость соударения. Решая обратную задачу по характеристикам конкретной диффузной структуры оценивают параметры упавшего кометного тела. Попытаемся оценить реальную массу льда, снега или инея, которая в виде распавшейся кометы падает на лунную поверхность.

Наиболее близко к южному полюсу расположена упомянутая выше диффузная структура в Море Мечты, общая площадь которой достигает 50155 км2. Для того, чтобы возникла подобная альбедная аномалия, падающая комета должна была бы иметь размеры ядра около 200 км и скорость падения около 40 — 50 км/с, при скорости газо-пылевой эмиссии из ядра, равной 4,5х10-5 г/см2с, и первоначальной плотности ядра 0,6 г/см3. Эти реальные для кометных тел параметры были определены в процессе исследования кометы Галлея космическими аппаратами «Вега» и «Джотто». Несмотря на то, что размеры ядра кометы Галлея существенно меньше (примерно 14 х 7,5 х 7,5 км), для моделирования общих процессов, происходящих в кометах, можно воспользоваться приведенными выше значениями.

Даже если размеры ядра гипотетической кометы будут вдвое меньше, на лунную поверхность обрушится 3,15х1020 г кометного вещества, в котором доля льда, по-видимому, составит 2,5х1020 г (80%). Энергия взрыва, соответствующая кинетической энергии падающего тела, будет равна приблизительно 1033 эрг. Этой энергии достаточно, чтобы не только полностью испарить вещество кометного ядра, но и разрушить межмолекулярные связи. Вместе с тем, произойдет образование ударно-синтезированных газов, в числе которых будут и водяные пары.

Примем экстремальные условия ударного процесса, когда температура в эпицентре взрыва может достигать, например, 2000 К. Но даже и в этом случае тепловая скорость молекул воды в облаке пара, в который превратится кометный лед, не превысит 1,6 км/с. Эта величина меньше параболической скорости для Луны (2,38 км/с) и почти равна круговой скорости (1,68 км/с). Следовательно, значительная масса возникшего водяного пара будет растекаться по поверхности, обволакивая лунный шар. Возникнет временная лунная атмосфера с возможным давлением до десятых долей бара. Время естественной тепловой диссипации подобной атмосферы может составлять 3 — 4 земных дня на освещенном Солнцем полушарии Луны. Но на темной, ночной стороне Луны (или в затененных местах), где температура поверхности не превышает 100 К, тепловые скорости молекул Н2О упадут до величины около 0,3 — 0,4 км/с, то есть не исключено образование на поверхности слоя водного льда. Конечно, с наступлением лунного дня этот лед полностью испарится. Однако, в постоянно затененных местах ледяной слой не только сохранится, но будет постоянно наращиваться за счет новых падений комет. По различным оценкам на лунную поверхность может осесть от 0,1 до 0,001 массы упавшей кометы, что соответствует примерно миллиметровому слою льда, сохранившегося в постоянно затененных местах.

Исходя из анализа диффузных структур, сохранившихся на лунной поверхности, можно говорить приблизительно о десяти падениях гигантских комет на Луну за последние 10 млн. лет. Но вечно затененная впадина на южном полюсе существует, возможно, около 4 млрд. лет. Поэтому, не удивительно, если обнаруженный на южном полюсе ледяной слой может иметь мощность на несколько порядков большую, чем та, что приведена выше.

Из анализа диффузных структур вытекает также вывод о посещении околоземного пространства роем необычных, гигантских комет, двигавшихся с большими скоростями. Большие размеры и высокая скорость характерны для «новых» комет, приходящих с окраин Солнечной системы, например, из Пояса Койпера — сравнительно недавно обнаруженного скопления кометоподобных транснептуновых тел на расстоянии от 30 до 50 а.е. от Солнца. В настоящее время открыто около 30 объектов, размеры которых превышают 100 км. По предварительным оценкам в Поясе Койпера могут находиться 104 — 105 гигантских комет с размерами ядер от 100 до 400 км.

Таким образом, не исключено, что неожиданно найденный лунный лед является веществом загадочных транснептуновых объектов, по странной прихоти совершивших путешествие через всю Солнечную систему.

Природа планет-гигантов

В противоположность застывшим мирам Луны или Меркурия облачные образования видимой поверхности газовых гигантов во внешней части Солнечной системы находятся в постоянном движении. Наиболее ярким примером подобных процессов может служить Юпитер. Обладая «солнечным» химическим составом, самая крупная планета Солнечной системы имеет массу в 70 — 80 раз меньше той, при которой небесное тело может стать звездой. Тем не менее, в недрах Юпитера происходят процессы с достаточно мощной энергетикой: тепловое излучение планеты, эквивалентное 4х1017 Вт, примерно в два раза превышает энергию, получаемую этой планетой от Солнца. Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и темных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне, а их светлая окраска объясняется повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже темные облака поясов состоят в основном из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Это явление выражается в существовании устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе восточных и западных ветров достигают от 50 до 150 м/с. Рис. 10 представляет общий вид Юпитера.

Рис. 10.

Рис.10. Видимая структура облачного слоя Юпитера. В южном полушарии (север вверху) вблизи терминатора выделяется Большое красное пятно. На той же широте (ближе к восточному лимбу) на фоне облачных образований Юпитера наблюдается изображение Ио. Снимок получен космическим аппаратом «Вояджер-1» с расстояния 28,4 млн. км.

По-видимому, другим проявлением сильной конвективной активности недр Юпитера является магнитное поле, напряженность которого на порядок превосходит напряженность магнитного поля Земли. Планету окружает протяженная система радиационных поясов, являющихся источником наблюдаемого собственного радиоизлучения Юпитера.

На границах облачных зон и поясов возникают мощные турбулентные течения, которые приводят к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет. По современным представлениям это громадное образование примерно эллиптической формы с величиной осей 26000 км и 14000 км представляет собой свободно мигрирующий в атмосфере вихрь антициклонического типа. Несмотря на большой объем данных, полученных о Большом красном пятне в последнее время, его происхождение и длительное существование в качестве устойчивого антициклона в атмосфере Юпитера остается в значительной степени необъясненным.

На рис. 11 (вверху) приведена мозаика из снимков области Большого красного пятна, полученных космическим аппаратом «Галилео» в июне 1996 г. Внутренняя структура пятна указывает на вращение всего образования в направлении против часовой стрелки. Период этого вращения составляет около 6 дней.

Рис. 11.

Рис.11. Детальное изображение Большого красного пятна (вверху) и выделенного участка (внизу). Снимки сделаны космическим аппаратом «Галилео» (1996г.).

Внутри выделенного на мозаике квадрата можно наблюдать еще одно из загадочных явлений, отмеченных в атмосфере Юпитера. В нижней части рис. 11 показаны изображения этой же области, полученные в разницей по времени около 1 час 10 мин. Стрелки указывают на яркие облачные структуры, претерпевшие за это короткое время значительные изменения. Самые мелкие светлые образования, наблюдающиеся на снимках, имеют поперечник несколько десятков километров. Специалисты считают, что наблюдаемые детали по своей природе являются кучевыми облаками, хорошо известными нам на Земле как предвестники грозовых туч. Анализ данных показал, что по составу кучевые облака на Юпитере, как и на Земле, вероятнее всего являются скоплениями водяных паров. В то же время поиски воды в атмосфере Юпитера дают самые противоречивые результаты.

Традиционная точка зрения предполагала, что вода на Юпитере могла образоваться из кислорода, первоначально присутствовавшего в газо-пылевом протопланетном облаке. В этом случае содержание кислорода на Юпитере и на Солнце должно быть одинаковым. Однако, первые измерения, проведенные с близкого расстояния космическим аппаратом «Вояджер» в 1979 г., показали двойное превышение содержания кислорода по сравнению с солнечным. Наблюдения во время падения на Юпитер фрагментов ядра кометы Шумейкеров-Леви 9 в 1994 г. показали, что содержание кислорода может в 5 — 10 раз превышать солнечную норму. Этот результат находился в полном согласии с другой гипотезой, предполагающей, что наблюдаемый в настоящее время на Юпитере уровень содержания кислорода, азота и углерода обусловлен многочисленными падениями комет, которые еще в ранний период существования Солнечной системы изменили первоначальный состав юпитерианской атмосферы.

В декабре 1995 г. спускаемый модуль космического аппарата «Галилео» произвел измерения химического состава непосредственно внутри атмосферы Юпитера. Было установлено, что содержание водяных паров не превышает 0,2%, то есть не отличается от солнечной нормы. Быстрый рост температуры с глубиной и практически полное отсутствие водяных облаков на трассе спуска модуля создали полное впечатление чрезвычайно «сухой» атмосферы.

Обнаружение на окраинах Большого красного пятна короткоживущих кучевых облаков предположительно водного состава показывает, что описанная проблема еще далека от своего полного разрешения. Следует учесть, что показанные на рис. 11 кучевые облака возникли в области интенсивного подъема газов из глубины юпитерианской атмосферы. Таким образом, не исключено, что в результате конвекции происходит вынос на поверхность облачного слоя водяных паров, сконцентрированных на глубине около 50 км. То, что приборы зонда «Галилео» показали противоположный результат, может объясняться просто локальными изменениями состава атмосферы. До сих пор мы оперировали моделями, которые представляли вариации среды по вертикали. Предполагалось, что вариации от места к месту не представляют собой существенного значения. Очевидно, что такие представления можно принять лишь в качестве первого приближения и для такого огромного планетного тела, как Юпитер, не только зональные, но и более частные, локальные изменения условий в атмосфере и в ее составе могут играть существенную роль.

Вулканизм на телах Солнечной системы

Исследование вулканизма на телах Солнечной системы в последние годы привело к массе экзотических открытий и неожиданных находок. Примечательно, что самые захватывающие события и явления связаны с телами, находящимися во внешней части Солнечной системы, точнее — со спутниками планет-гигантов.

Обнаружение реликтовых вулканических построек на поверхности Марса и Венеры и даже некоторые признаки современного венерианского вулканизма не вызвали столь сильного удивления, поскольку представлялись как бы закономерным аналогом активности недр Земли, иногда смещенным по времени. Настоящей сенсацией было открытие действующих вулканов на сравнительно небольшом спутнике Юпитера — Ио. Хотя некоторые факторы, известные до полетов космических аппаратов в область Юпитера, могли бы натолкнуть на мысль о существовании активности недр Ио. Средняя плотность Ио (3,53 г/см3) указывает на то, что спутник практически целиком состоит из горных пород в отличии от его ближайших соседей — Европы, Ганимеда и Каллисто. Телескопические наблюдения выявили распространяющийся по орбите Ио «газовый шлейф», в составе которого оказались сера, натрий, калий и кислород (как мы теперь знаем это — продукты выбросов из недр спутника). И тем не менее, когда снимки, полученные с космического аппарата «Вояджер-1», продемонстрировали существование на Ио около десятка действующих вулканов, это стало событием в исследованиях Солнечной системы. Температура в центрах извержений (эруптивных центрах) достигала 700 К и выбросы со скоростью 1000 м/с поднимались на высоту до 300 км над поверхностью. Анализ всей серии изображений показал, что каждую секунду действующие эруптивные центры выбрасывают около 100000 тонн вещества. Этого количества достаточно для того, чтобы покрыть всю поверхность Ио слоем в несколько десятков метров за несколько миллионов лет. По-видимому, этим объясняется полное отсутствие ударных кратеров на изученной поверхности спутника: погребение ударных структур под слоем вулканического материала идет с большей скоростью, чем их появление в результате падения метеороидов или комет.

На рис. 12 показаны два изображения «обратного» (по отношению к Юпитеру) полушария Ио. Левое изображение составлено по снимкам, полученным в 1979 г. во время пролета аппаратов «Вояджер». Снимок, расположенный справа, получен 17 лет спустя в сентябре 1996 г. космическим аппаратом «Галилео». Нетрудно обнаружить, что за это время детали поверхности претерпели многочисленные изменения. Подтверждением постоянной активности эруптивных центров служат результаты измерений температуры одного из них. С июня 1996 г., когда были проведены первые оценки, температура предполагаемого «жерла» возросла на 300 К и к началу сентября достигла уже почти 1000 К.. Анализ топографических особенностей поверхности Ио приводит к заключению, что наблюдаемые формы рельефа вероятнее всего образованы потоками лавы из жидкой серы, имеющей температуру плавления 390 К.

Рис. 12.

Рис.12. Снимки одного и того же полушария Ио, полученные с разницей по времени в 17 лет (1979г. — слева и 1996г. — справа). В результате постоянной вулканической деятельности недр этого спутника Юпитера появились многочисленные изменения деталей поверхности.

В настоящее время наиболее вероятным энергетическим источником вулканизма на Ио считают приливный разогрев недр спутника. Как и большинство спутников в Солнечной системе, Ио обращается вокруг Юпитера синхронно, т.е. период осевого вращения спутника равен периоду его обращения вокруг планеты. Ио находится на орбите близко расположенной к Юпитеру, в результате чего образуется приливной горб величиной в несколько километров. Небольшой эксцентриситет орбиты (0,004) приводит к явлениям, аналогичным либрациям Луны в процессе ее вращения вокруг Земли. Одновременно, под влиянием соседних Европы и Ганимеда возникают возмущения эксцентриситета орбиты, что вызывает периодические изменения амплитуды приливных деформаций в коре Ио. Такая постоянная пульсация предположительно тонкой коры (толщиной не более 20 — 30 км) обеспечивает энерговыделение, достаточное для расплава недр спутника, что и выражается в интенсивной вулканической активности. Оценки, сделанные на основе измерений теплового потока, исходящего из «горячих» областей Ио, показывают, что приливной механизм способен генерировать до 108 мегаватт энергии, что более, чем в 10 раз превышает суммарную величину энергии, потребляемой всем человечеством на Земле.

Модель приливного разогрева недр в некоторой степени применима и к Европе, место которой в системе Юпитера также предполагает существование пульсирующих деформаций этого спутника. Средняя плотность Европы несколько меньше, чем средняя плотность Луны и составляет 2,97 г/см3. Эта величина связана с тем, что спутник примерно на 20% по массе состоит из водяного льда, образующего мощную (до 100 км) кору и частично расплавленную (водно-ледяную) мантию, и на 80% из силикатных пород, составляющих разогретое ядро. На поверхности Европы нет эруптивных центров и следов недавних выбросов. В то же время, практически нет и ударных кратеров — обнаружено всего лишь три образования размером больше 5 км, имеющих определенно экзогенное происхождение. На соседних Каллисто и Ганимеде плотность ударных кратеров во много раз выше и в отдельных местах приближается к плотности кратеров на Луне. Следовательно, процессы погребения ударных структур на Европе проходят довольно быстро, хотя и не столь бурно, как на Ио.

Свидетельством значительной активности недр служит, в частности, глобальная сеть тектонических разломов, покрывающая всю ледяную поверхность Европы. Трещины, имеющие ширину от 20 до 200 км, простираются на тысячи километров. Перепады высот на поверхности в среднем не превышают 100 м. Подобное отсутствие выраженных форм рельефа (поверхность Европы выглядит как покрытый льдом водоем), по-видимому, служит указанием на существование подповерхностного глобального океана жидкой воды. Его предполагаемая глубина может достигать 50 км, что делает Европу единственным, исключая Землю, телом Солнечной системы, где вода в жидком состоянии встречается в таком огромном объеме.

Другим доказательством движения вещества из недр спутника служит наличие в поверхностном слое примеси горных пород, относящихся, как было указано выше, к составу ядра. На рис. 13 представлены изображения Европы в видимых (левое) и инфракрасных (правое) лучах. Левое изображение составлено по снимкам, полученным во время пролета аппаратов «Вояджер». Правое, инфракрасное изображение получено летом 1996 г. космическим аппаратом «Галилео». Наиболее яркие области на этом изображении соответствуют материалу с большей теплоотдачей, то есть имеющему значительную примесь горных пород. Соответственно, на левом изображении эти области имеют низкое альбедо (т.е. отражательную способность поверхности) по сравнению с альбедо поверхности чисто ледяного состава. Наличие на поверхности вещества из ядра спутника служит общей характеристикой мощности внутренних процессов на Европе, которые способны обеспечить прорыв силикатного материала из глубины через 50-километровый слой водной мантии и 100-километровый слой ледяной коры.

Рис. 13.

Рис.13. Изображение Европы в видимых (слева) и инфракрасных (справа) лучах. Снимки составлены по результатам съемок космического аппарата «Галилео» (1996г.).

Не менее, а возможно, еще более экзотическим и загадочным примером может служить вулканическая активность спутника Нептуна — Тритона. Для обозначения этих процессов пришлось ввести специальный экзотический термин — криовулканизм, т.е. вулканизм при низких температурах. Внешние проявления криовулканизма потрясают воображение: из поверхности, покрытой замерзшим азотом и имеющей температуру около 38 К, выбивается гейзер высотой около 8 км при толщине столба выброса от 20 м до 2 км. На снимках, сделанных космическим аппаратом «Вояджер-2» в 1989 г., были зафиксированы два действующих извержения. Выбросы развеивались ветром с востока на запад на значительное расстояние (более 100 км) и, осаждаясь на поверхность, оставляли следы в виде протяженных темных полос-шлейфов. По таким шлейфам в южной полярной области спутника было отождествлено еще около 50 ранее действовавших извержений.

 

Тритон имеет диаметр около 2700 км и его средняя плотность составляет 2,0 г/см3. По массе спутник состоит на 70% из силикатов и на 30% из льдов, в состав которых входят N2, CO и CH4. Для объяснения криовулканизма, наблюдаемого на Тритоне, предложено несколько механизмов, включая и описанный выше приливной разогрев. Предполагают также, что криовулканические процессы имеют приповерхностный источник энергии, когда при многослойной структуре верхних слоев льда в одном из слоев происходит аккумуляция слабого здесь солнечного тепла. Постепенно накапливаясь, внутреннее давление достигает уровня, достаточного для гигантского выброса. Какова природа криовулканизма в действительности, еще предстоит решить.

Жизнь в Солнечной системе

Проблема существования внеземной жизни на телах Солнечной системы остро интересует уже многие поколения не только профессионалов, но и многих жителей Земли. Прежде всего необходимо понять какие тела по условиям естественной среды могут претендовать на роль обители внеземной жизни. После того, как окончательно установилось мнение, что значительная часть кислорода в земной атмосфере (около 21%) является результатом деятельности биомассы, наличие кислорода в среде других тел стало одним из указаний на существование хотя бы примитивных форм живых организмов.

Летом 1995 г. с помощью спектрографа высокого разрешения, установленного на Космическом телескопе им. Хаббла, в ультрафиолетовой части спектра Европы были обнаружены детали, свойственные молекулярному кислороду. На этом основании был сделан вывод о наличии у Европы кислородной атмосферы, простирающейся до высот около 200 км. Конечно, общая масса этой газовой оболочки ничтожна. По оценкам, давление атмосферы у поверхности Европы составляет всего лишь 10-11 от давления земной атмосферы. С большой вероятностью кислород на Европе имеет небиологическое происхождение. По-видимому, существует процесс испарения незначительного количества водяного льда, которым, как упоминалось выше, покрыта поверхность Европы. Вероятной причиной может быть, например, микрометеоритная бомбардировка с последующим разложением молекул водного пара и потерей более легкого водорода. При температуре поверхности Европы около 130 К тепловые скорости молекул кислорода не столь велики, чтобы привести к быстрой диссипации газа, а постоянная подпитка парами воды способствует сохранению постоянной, хотя и сильно разреженной, атмосферы юпитерианского спутника.

Озон, обнаруженный примерно в то же время и с той же аппаратурой на другом спутнике Юпитера — Ганимеде, скорее всего имеет аналогичное по природе происхождение. Общая масса озона в предполагаемой кислородной атмосфере Ганимеда составляет не более 10% массы этого газа, ежегодно теряемой над южным полюсом Земли в области антарктической озонной дыры.

Пример ледяных спутников Юпитера показывает, что существенным условием развития организмов является соответствующая температура среды. По этому признаку из всех крупных планет может быть выделен только Марс (рис. 14).

Рис. 14.

Рис.14. Снимки Марса, полученные Космическим телескопом им. Хаббла. На светлом фоне северной полярной шапки можно видеть зарождение и развитие пылевого вихря (темная деталь).

Температурный режим вблизи экватора этой планеты почти приближается к условиям полярных или высокогорных районов Земли. Давление марсианской атмосферы у поверхности почти такое же, как на высоте 30 км над Землей. Многочисленные структуры, напоминающие русла высохших рек или системы оврагов, возможно, говорят о существовании в прошлом открытых водоемов на поверхности планеты. Наконец, специфические формы выбросов вокруг некоторых ударных кратеров убедительно свидетельствуют в пользу существования криолитосферы, то есть довольно мощных подповерхностных слоев льда (рис. 15).

Рис. 15.

Рис.15. Область марсианской поверхности с ударными кратерами различного возраста. В области кратера с вытянутыми очертаниями видны характерные «наплывы», возникающие в случае, когда происходит ударное расплавление подповерхностных льдов.

Вывод о возможном существовании жизни на Марсе, как известно, далеко не нов и широко пропагандировался еще во времена Дж. Скаипарелли и П. Лоувелла. Но столь очевидное свидетельство, как окаменелые бактерии, появилось впервые.

Если посещение окрестностей Земли гипотетическими транснептуновыми телами пока требует дополнительного подтверждения, то обмен веществом между Луной и Землей, а также между Марсом и Землей является уже свершившимся фактом. Помимо образцов лунных пород, доставленных на Землю с поверхности Луны автоматическими станциями и космическими кораблями, насчитывается 15 фрагментов лунного вещества общей массой 2074 г., попавших на нашу планету естественным путем в виде метеоритов. Лунное происхождение их подтверждается тем, что по структурным, минералогическим, геохимическим и изотопным характеристикам данные метеориты идентичны хорошо изученным в земных лабораториях лунным породам. Невероятно, но факт.

Еще более невероятным выглядит присутствие на Земле 78,3 кг марсианского вещества также в виде отдельных осколков, выпавших на Землю. Некоторые из этих 12 метеоритов были найдены в разных частях земного шара еще в прошлом веке. По своим необычным характеристикам некоторые осколки — шерготтиты, наклиты и шассиньиты, получившие названия по местам первых находок, были отнесены к особой группе. В частности, все они имеют необычно поздний возраст кристаллизации — от 0,65 до 1,4 млрд. лет. Однако, настоящую известность эти космические пришельцы приобрели сравнительно недавно, когда было установлено, что типичный только для них изотопный состав редких газов с большой вероятностью указывает на их марсианское происхождение. Изотопные отношения являются очень стабильной характеристикой вещества и надежным указателем на его происхождение. А в августе 1996 г. достоянием научного мира стала сенсация, получившая небывало сильный общественный резонанс: Д. Мак-Кей с группой сотрудников Космического центра им. Джонсона объявил о наличии в одном из марсианских метеоритов окаменелых остатков древних микроорганизмов внеземного происхождения.

Метеорит ALH84001 весом 1930,9 г был найден в Антарктиде в 1984 г. По данным предварительных исследований сильное ударное воздействие этот фрагмент претерпел 16 млн. лет назад. По-видимому, эта временная отметка соответствует времени выброса камня за пределы Марса и началу его космического путешествия. В земную среду метеорит попал 13000 лет назад.

С помощью сканирующего электронного микроскопа удалось получить изображения внутренней структуры метеорита, на которых обнаружены детали характерной формы с размерами от 2х10-6 до 10х10-6 см. На рис. 16 показано изображение единичной окаменелости, а на рис. 17 — целой «колонии» древних марсианских бактерий.

Рис. 16

Рис.16. Изображение предполагаемой окаменелости марсианского микроорганизма, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Рис. 17

Рис.17. Группа микроокаменелостей, обнаруженных внутри марсианского метеорита.

Для доказательства биологического происхождения обнаруженных реликтов исследователи выстроили целую систему сопутствующих аргументов. В частности, они обратили внимание, что все эти структуры располагаются внутри карбонатовых глобул (отложений карбонатов, окислов, сульфидов и сульфатов железа), возраст которых составляет 3,6 млрд. лет, то есть несомненно относится ко времени пребывания метеорита в марсианской среде. Кроме того, изотопный состав кислорода и углерода, образующих минералы глобул, однозначно соответствует изотопным характеристикам марсианских аналогов этих газов, определенных непосредственно на Марсе приборами космических аппаратов «Викинг» в 1976 г. Наконец, в земных условиях органические соединения, подобные тем, что обнаружены вокруг микроокаменелостей, являются продуктами жизнедеятельности и последующего разложения погибших древних бактерий. Обращающим на себя внимание отличием земных и марсианских бактерий являются их сравнительные размеры. Бактерии Земли в 100 — 1000 раз крупнее своих марсианских аналогов. Это обстоятельство является существенным с точки зрения микробиологии, поскольку в таком малом объеме не могут поместиться все клеточные механизмы, необходимые с земной точки зрения для нормальной жизнедеятельности, в частности, структура ДНК. Удовлетворительного объяснения этому не найдено и пока приходится довольствоваться тем соображением, что у древних марсианских бактерий могли быть свои понятия о нормальной жизнедеятельности.

Таким образом, в настоящий момент реально известная нам внеземная жизнь представлена лишь единственным свидетельством — окаменевшими реликтами бактерий с возрастом более 3 млрд. лет.

Планетные системы во Вселенной?

В данном случае речь не пойдет о проблеме существования жизни за пределами Солнечной системы. Вопрос подразумевает возможность существования планетных систем, подобных нашей, около других звезд. Конечно, общий интерес к происхождению и развитию жизни во Вселенной стимулирует поиски планет у других звезд. Но есть и другая сторона проблемы. Располагая лишь одним, к тому же плохо изученным примером — нашей Солнечной системой, нельзя в достаточной степени понять общие закономерности происхождения и эволюции планетных систем в целом, в том числе и нашей собственной.

Поиски планет рядом с другими звездами осложнены естественными обстоятельствами: необходимо обнаружить слабый несамосветящийся объект вблизи яркой звезды. Первые намеки на реальное существование пылевой материи вблизи звезд были получены с помощью инфракрасных наблюдений. Инфракрасный телескоп с высокой чувствительностью, установленный на спутнике «IRAS», обнаружил слабые избытки ИК-излучения у ряда звезд, которые можно было интерпретировать, как излучения протопланетных дисков.

Первое изображение облака околозвездной пыли удалось получить с помощью своеобразного «внезатменного коронографа» на 2,5-метровом телескопе ESO Б.Смиту и Р.Террилу в 1984 г. Размеры диска, окружающего звезду ? Живописца, оказались гораздо больше диаметра Солнечной системы — около 400 а. е.

Внеатмосферные наблюдения значительно расширили возможности поиска. Были получены изображения начальной стадии формирования планетных систем из газо-пылевых околозвездных туманностей. На рис. 18 приведено изображение небольшой части (поперечником всего лишь около 0,14 световых лет) туманности Ориона, полученное Космическим телескопом им. Хаббла в 1993 г. В поле зрения оказались пять молодых звезд, вокруг четырех из которых были обнаружены протопланетные диски. Яркими выглядят образования, которые расположены близко к родительской звезде. Если основная масса пылевой материи удалена на более значительное расстояние, протопланетный диск выглядит темным (в правой части снимка). Крупномасштабное изображение подобной структуры показано на рис. 19.

Рис. 18

Рис.18. Протопланетные диски, обнаруженные около молодых звезд в Туманности Ориона. Изображение получено Космическим телескопом им. Хаббла.

Рис. 19

Рис.19. Изображение одного из протопланетных дисков, полученное Космическим телескопом им. Хаббла.

Увидеть следующую стадию эволюции планетных систем — формирование отдельных планет пока еще сложно. Для обнаружения спутников звезд приходится использовать в основном косвенные методы. Можно измерить небольшие периодические изменения блеска родительской звезды, полагая, что в эти моменты она частично затеняется крупным спутником-планетой. Если удается уверенно измерить ничтожные вариации в скорости собственного движения звезды, это может служить указанием на ее движение вокруг общего с крупными планетами центра масс. Такие данные позволяют оценить параметры предполагаемых спутников.

В настоящее время насчитывается около десяти случаев обнаружения около звезд отдельных спутников, параметры которых удалось оценить. Но прямое изображение получено лишь в одном случае. На рис. 20 представлен снимок спутника, обращающегося вокруг красного карлика Gliese 229.

Рис.20. Снимок спутника звезды Gliese 229.
Изображение получено Космическим телескопом им. Хаббла.

Снимок сделан Космическим телескопом им. Хаббла в ноябре 1995 г. На снимке изображение самой звезды отсутствует. Светлый ореол в левой части кадра является лишь засветкой части площади приемника телескопа. Спутник звезды, обозначенный как Gliese 229 B, обращается на среднем расстоянии 44 а. е. Его масса оценивается в 20 — 60 масс Юпитера. Планетой назвать этот объект нельзя — он относится к коричневым карликам и, следовательно, более правильно было бы назвать его звездой-спутником. Но в то же время, коричневые карлики являются объектами, сформировавшимися тем же путем, что и звезды, но с малой массой, которая не может обеспечить нормальное протекание ядерных реакций в их недрах. Границей, разделяющей типичные звезды и коричневые карлики, считается масса, равная 75 — 80 массам Юпитера. В связи с этим возникла новая проблема. Часть обнаруженных объектов по массе предположительно больше, чем Юпитер, а где проходит граница между планетами — газовыми гигантами и коричневыми карликами пока достоверно не установлено, потому что в этом случае основным критерием является не масса объекта, а механизм его формирования. Расчетами установлено, что нижней границей массы тела, при которой работает механизм формирования именно звезды, а не газового гиганта, является величина, равная 10 — 20 массам Юпитера. Но более точных критериев, по которым можно было бы корректно отделить спутник-планету от спутника — коричневого карлика, пока нет. И можно ли говорить о наличии планетной системы, если у звезды обнаружен лишь один спутник?

Модельные расчеты и пример нашей собственной Солнечной системы показывают одно: признать существование планетной системы можно лишь в случае, когда звезда имеет больше двух спутников, заведомо не являющихся коричневыми карликами, то есть по массе существенно не превышающими Юпитер. Из известных в настоящее время систем этому условию отвечает лишь одна — спутниковая система пульсара PSR 1257+12 в созвездии Девы, отдаленном от нас на расстояние около 1000 световых лет. Три достоверно установленных спутника пульсара образуют систему, по размерам почти не превышающую орбиту Меркурия вокруг Солнца, с полуосями орбит соответственно: 0,19, 0,36 и 0,47 а.е. Периоды обращения спутников также близки к меркурианскому: 23, 66 и 95 земных суток. По массе ближайший к пульсару спутник предположительно равен Плутону. Средний спутник в 3 раза более массивен, чем Земля. Самый удаленный объект превышает по массе нашу планету в 1,6 раза. Таким образом, планетная система пульсара PSR 1257+12 — единственная достоверно известная в настоящее время — по природе центральной звезды (нейтронная звезда) и по характеристикам спутников резко отличается от нашей собственной и, следовательно, не может ничего сообщить о типичных механизмах формирования планет и спутников. Пока мы по-прежнему остаемся одинокими во Вселенной.

В качестве иллюстраций к статье использованы изображения астрономических объектов, переданные на Землю космическими аппаратами «Галилео», «Клементина» и Космическим телескопом им. Хаббла, и распространенные НАСА США по сети «Интернет». Автор выражает благодарность сотрудникам Университетской ассоциации по астрономическим исследованиям и НАСА, подготовившим упомянутые материалы.

Литература.

М.Я.Маров. Планеты Солнечной системы. М.: Наука, 1986.

В.Н.Жарков, В.П.Трубицин. Физика планетных недр. М.: Наука, 1980.

В.А.Бронштэн. Планеты и их наблюдения. М.: Наука, 1979.

Л.В.Ксанфомалити. Планеты, открытые заново. М.: Наука, 1978.

У. Кауфман. Планеты и луны. М.: Мир, 1982.

Ф.Л.Уипл. Семья Cолнца. М.: Мир, 1984.

Л.В.Ксанфомалити. Планета Венера. М.: Наука, 1985.

В.И.Мороз. Физика планеты Марс. М.: Наука, 1978.

В.В.Шевченко, Ж.Ф.Родионова. Глобус Марса — еще одна планета у вас на столе. М.: ГАИШ, 1993.

В.В.Шевченко. Современная селенография. М.: Наука, 1980.

В.В.Шевченко. Луна и ее наблюдение. М.: Наука, 1983.

Спутники планет. Сб. М.: Мир, 1980.

К.И.Чурюмов. Кометы и их наблюдение. М.: Наука, 1980.

А.Н.Симоненко. Астероиды. М.: Наука, 1985.

Г.Голдсмит, Т.Оуэн. Поиски жизни во Вселенной. М.: Мир, 1983.

Л.В.Ксанфомалити. Парад планет. М.: Наука..Физматлит, 1997.

как современные открытия изменили наше представление о Солнечной системе

Солнечная система кажется достаточно хорошо изученной, ее строение и классификацию мы знаем со школы, но за последние тридцать лет произошло много событий, значительно изменивших наше представление о ближнем космосе. Открытие нового класса карликовых планет, «разжалование» Плутона, полеты аппаратов «Новые горизонты» и «Вояджер», долетевших до пределов гелиосферы и открывших пояс Койпера и рассеянный диск, обнаружение воды на Марсе и Луне — все это ярко демонстрирует, как мало мы на самом деле знаем и как много новых открытий нам еще предстоит.

О новых открытиях в своей лекции рассказывает Виталий Егоров — популяризатор науки о космосе, создатель проекта «Открытый космос», автор книги «Делай космос!». Публикуем основные тезисы.

Как нам известно на сегодня, Солнечная система состоит из восьми планет и пяти карликовых планет, к которым относятся Плутон, Эрида, Хаумеа, Макемаке и Церера. Последняя долгое время считалась астероидом — самым большим и массивным в Главном поясе астероидов, но в 2006 году, на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза, ее признали планетой, потому что она имеет сферическую форму. Собственно, в том же 2006-м статуса «полноценной» планеты лишили Плутон. От астероида карликовая планета отличается своей сферической формой, а от обычной планеты — наличием на орбите других крупных космических тел.

При этом планеты являются лишь очень маленькой частью Солнечной системы, ее  ядром. И конечно, планетами она заканчивается: за орбитой самой дальней из них, Нептуна, на расстоянии около 55 астрономических единиц от Солнца, находится пояс Эджворта — Койпера. Хотя внешне он и похож на пояс астероидов, состоит он из тел, по своему составу больше соответствующих кометам. К тому же, он примерно в 20 раз шире и в 200 раз массивнее. Самым крупным из известных объектов пояса Койпера является Плутон.

Но и поясом Койпера Солнечная система не заканчивается, далее располагается рассеянный диск — регион, слабо заселенный малыми телами, в основном состоящими изо льда. Область рассеянного диска частично пересекается с поясом Койпера, но его внешний край располагается гораздо дальше от Солнца: некоторые объекты рассеянного диска удалены от Солнца на более чем сто астрономических единиц.

Орбита Плутона, пояс Эджворта — Койпера, траектория полета космического аппарата «Новые горизонты» и астероид Ультима Туле (2014 MU69) — самый далекий объект, посещенный земным зондом. В самом центре — Главный пояс астероидов. Иллюстрация из лекции

Еще дальше находится гипотетическое облако Оорта. Его никогда не наблюдали, но считается, что именно оттуда к нам прилетают все кометы. Орбиты у комет очень разные: у некоторых, как у кометы Галлея, период обращения составляет 75-76 лет, у других, например, кометы Энке — всего лишь три года, а у кометы Хейла — Боппа 2,5 тысячи лет. Это говорит нам о невероятной удаленности источника этих объектов от Солнца и Земли: предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта — от 50 тысяч до 100 тысяч астрономических единиц, полет до него длился бы примерно один световой год.

Еще один объект, о котором стоит поговорить, это гелиосфера. Выглядит она как пузырь газа и разогретой плазмы, который формирует среду вокруг ядра Солнечной системы — дальше только межзвездное пространство. Именно туда в 1977 году были отправлены «Вояджер-1» и «Вояджер-2», оба они уже преодолели границу гелиосферы, но то, что они покинули Солнечную систему, как утверждается в некоторых СМИ, конечно, неправда. До облака Оорта им лететь еще десятки тысяч лет. Последние данные были получены с «Вояджера-2» в ноябре 2018 года, а на сайте NASA есть возможность наблюдать статус «Вояджера -1» в режиме реального времени.

Ученые спорят о том, как выглядит гелиосфера: часто ее изображают как вытянутый пузырь (ведь Солнце движется вокруг ядра Галактики), но это лишь предположение. Как наша система на самом деле выглядит со стороны ― мы посмотреть не можем, но можем примерно представить, посмотрев на другие звезды со снимков телескопа Хаббл.

Облако Оорта. Источник: shutterstock.com

Меркурий — одна из самых неисследованных планет, не считая Уран и Нептун. Это связано с тем, что до него очень сложно добраться: кажется, что он так близко, но существуют определенные баллистические проблемы, затрудняющие подлет и вхождение в атмосферу планеты.

И все же два аппарата к Меркурию летали, и последний — «Мессенджер» — в 2011 году составил подробную его картографию. Внешне планета выглядит как Луна, из интересных объектов — Равнина Жары, один из крупнейших кратеров Солнечной системы, его диаметр составляет 1550 километров (треть диаметра всей планеты). Самым интересным открытием стало наличие на Меркурии воды в виде льда, что достаточно странно, учитывая близость планеты к Солнцу.

Меркурий. Источник: shutterstock.com

Венере раньше уделяли очень много внимания, особенно в советской космонавтике. Это действительно довольно интересный объект, например, из-за своей атмосферы — она плотнее земной в 95 раз. Из-за того, что Венера очень медленно вращается вокруг своей оси, разогретая солнцем атмосфера на ней находится в состоянии «супер-ротации», то есть проворачивается вокруг планеты несколько раз. Из-за этого на Венере дуют вечные очень мощные ветра, всегда односторонние.

Из-за плотности облаков поверхность планеты можно наблюдать только с помощью радара — именно так была составлена картография Венеры аппаратом «Магеллан» в 1990-1992 годах. На Венеру продолжают довольно часто отправлять космические аппараты, европейским аппаратом «Венера-экспресс» в 2006-2015 годах была проведена тепловая съемка поверхности планеты, в ходе которой обнаружилось множество действующих вулканов. Именно они интенсивно пополняют атмосферу Венеры, которую та теряет из-за близости к Солнцу. Некоторые ученые даже сравнивают Венеру с кометой, ведь за ней можно наблюдать яркий шлейф улетучивающейся атмосферы.

Во время той же экспедиции было обнаружено уникальное явление — «венерианский снег»: сульфид висмута и сульфид свинца, которые выделяются из вулканического газа, оседают на вершине и конденсируются под действием более низкой температуры.

Венера. Источник: shutterstock.com

Вообще, это довольно частое явление, когда привычные нам вещи вроде рек, озер, снега повторяются на других планетах с совершенно непривычными нам веществами. Так получается сульфидный снег на Венере, метановые реки на Титане, содовые криовулканы на Церере или пылевые пруды на некоторых астероидах.

Последние открытия на самом изученном сейчас космическом объекте касаются наличия больших залежей водяного льда на полюсах Луны — это установил российский нейтронный детектор LEND в 2008-2009 годах. Самая последняя новость — первая посадка аппарата с луноходом на обратную сторону Луны китайскими учеными в 2019 году. Китай вообще очень заинтересован в изучении спутника: в ближайшее время они планируют отправить экспедицию по добыче грунта из глубин лунных вулканов и доставке его на Землю. Внимание же остальных участников «лунной гонки» — России, Индии, США — приковано именно к полюсам Луны и хранящейся там воде.

Поверхность Луны и Земля. Источник: shutterstock.com

Марс до сих пор часто называют «красной планетой», однако грунт на нем мало чем отличается от земного. Собственно, «марсианские» пейзажи можно наблюдать и на Земле. Небо на Марсе тоже совсем не красное, а, скорее, голубое, — это эффект преломления лучей заходящего Солнца в разреженной атмосфере планеты.

Из важных открытий, совершенных в последнее время, можно отметить, конечно, обнаружение льда. Причем, лед на полюсах Марса разный: углекислотный, который нарастает за зиму и тает к весне, и водяной, который формирует ледяную шапку и сохраняет свое состояние и форму. Толщина водяного льда достигает трех с половиной километров на южном полюсе и больше полутора километров на северном. Если их растопить, то весь Марс зальет водой на уровне 20 метров. Впрочем, вода есть не только на полюсах, но и в средних широтах тоже — это результат давних снегопадов, которые происходили несколько десятков миллионов лет назад.

Поверхность Марса. Источник: nasa.gov

Астероиды в Главном поясе на самом деле открываются практически ежедневно буквально пачками — это происходит благодаря роботам, которые автоматически обрабатывают снимки с телескопов и спутников и каталогизируют объекты. Почти все крупные астероиды, диаметром десять километров, уже обнаружены. Астероиды больше одного километра изучены на 95%. За всеми ними наблюдают для отслеживания угрозы для Земли.

Пояс астероидов кажется нам довольно хаотичным местом, но на самом деле там есть своя структура и классификация. Отдельные скопления астероидов летают по орбите Юпитера, в основном они находятся в точках Лагранжа системы Юпитер-Солнце. У других планет, в том числе и Земли, тоже есть свои скопления астероидов, их называют «греки» и «троянцы», просто у Юпитера из-за его массы таких скоплений больше всего.

Расположение Пояса астероидов раньше объясняли почти мифической теорией о взрыве планеты Фаэтон, которая, конечно, является абсолютно несостоятельной. Ведь суммарная масса всех астероидов составляет около шести процентов массы Луны, что на планету никак не тянет.

Астероиды в Главном поясе. Источник: shutterstock.com

Церера — самый крупный объект в Поясе астероидов и самая маленькая карликовая планета, ее диаметр составляет чуть менее тысячи километров. Внешне она похожа на Луну, но по своим характеристикам сильно от нее отличается: в ее составе очень много воды и на ней присутствует такое уникальное явление, как криовулканизм. Причем извергают вулканы не только воду, а еще и соду, которая покрывает поверхность белыми пятнами.

Данные аппарата «Рассвет», который тщательно изучал Цереру в 2016 году, указывают на то, что планета, скорее всего, сформировалась не в том месте, где она находится сейчас (между Марсом и Юпитером), а на миллионы километров дальше от Солнца. Ее состав и форма во многом похожи на те карликовые планеты, которые находятся за Нептуном. 

Церера. Источник: shutterstock.com

Первые снимки Юпитера и его спутников в высоком разрешении были сделаны еще в 1979 году аппаратами «Вояджер». Прямо сейчас невероятно подробные снимки поверхности планеты делает аппарат «Юнона». Конечно, внимание всех ученых притягивает самое известное образование на Юпитере — Большое Красное Пятно. Это самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе, однако, последние двести лет наблюдений это пятно постоянно уменьшается.

Одно из свежих наблюдений — это юпитерианские полярные тайфуны, на планете их целое множество. Их природа, происхождение и удивительная стабильность до конца не объяснены. Еще на Юпитере наблюдаются полярные сияния: у него очень мощное магнитное поле, мощные радиационные пояса, и заряженные частицы, которые обрушиваются у полюсов Юпитера в его атмосферу, порождают специфическое свечение. Источником этих заряженных частиц являются спутники Юпитера, которые регулярно выбрасывают газы на его поверхность.

Юпитер, Сатурн и 4 луны Юпитера — Ио, Европа, Каллисто и Ганимед. Источник: shutterstock.com

Одним из главных источников газа и плазмы в атмосфере Юпитера является Ио. Это самый вулканически активный объект Солнечной системы, на нем всегда извергаются десятки вулканов, причем высоты извержения достигает 400 и более километров — это объясняется крайне низкой силой притяжения Ио. Источником тепла в недрах Ио является приливная волна: во время обращения вокруг Юпитера это космическое тело то сильно сжимается, то разжимается под действием силы притяжения, что и приводит к постоянному нагреву.

Второй спутник Юпитера, Европа, наоборот, представляет собой гигантский ледяной шар. Толщина слоя льда составляет примерно 20 километров, а под ним находится теплый водяной океан. Раньше казалось, что пробраться через такую колоссальную толщину льда и получить доступ к воде невозможно. Однако недавний спектральный анализ, произведенный телескопом Хаббл, показал, что в некоторых местах этот лед все-таки лопается, высвобождая водяной пар, который вполне можно набрать для дальнейшего анализа в лаборатории и узнать, если там органика и признаки живых организмов. NASA уже разрабатывает аппарат, который полетит собирать эту воду.

Сатурн, пожалуй, самый красивый объект в нашей системе. Газовый гигант окружен эффектными кольцами из ледяной пыли и снега, которые появились, вероятно, в результате разрушения ледяного спутника. В ходе программы «Кассини-Гюйгенс» было сделано множество детальных фотографий Сатурна и его колец, изучена их структура и поведение. На самой же планете был замечен удивительный объект — абсолютно правильный шестиугольник, образованный вихрями на полюсе планеты.

Сатурн. Источник: shutterstock.com

Самый большой и интересный спутник Сатурна — это Титан. У него очень плотная атмосфера (в полтора раза плотнее, чем у Земли) насыщенного желтого цвета. Состоит она по большей части из азота, цвет же ей придает углеводород. В 2005 году на Титан производилась посадка спускаемым аппаратом «Гюйгенс», но из-за очень низкой температуры (минус 180 градусов) он проработал всего час, успев, однако, наснимать множество впечатляющих панорам, взять пробы атмосферы и записать звук ветра.

На снимках видно, что вся поверхность испещрена реками и озерами. На Титане действительно часто идут дожди, но только это не вода, а жидкий метан — вещество, которое мы привыкли считать газом. Вода на Титане тоже есть в избытке — но она формирует как раз «сушу», представляя собой огромные ледяные глыбы. Все это объясняется крайне низкой температурой и повышенным давлением атмосферы, по сравнению с Землей.

Титан. Источник: shutterstock.com

Уран и Нептун — планеты-близнецы, которые за последние тридцать лет, с тех пор, как мимо них пролетели «Вояджеры», никак не исследовались. Почему к ним не отправляют аппараты — вопрос, скорее, психологический и, отчасти, политический. Дело в том, что существует негласное правило космических исследований: запуская аппарат, ученые надеются провести исследование до своей смерти. Организовать же полет до таких дальних планет — задача не только трудная, но и крайне долгая. К тому же, ближе к Земле есть более интересные ученым объекты — такие проекты и финансируются гораздо активнее.

Уран и Нептун. Источник: shutterstock.com

Спрашивается, почему же тогда запускали аппарат к Плутону? Тоже чисто политическая история: это единственная планета, открытая американцами (молодым ученым Клайдом Томбо в 1930 году). Они считают ее своей, поэтому исследовать ее было важно для их национальной гордости.

Автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты» запустили в 2006 году для изучения как Плутона, так и других объектов пояса Койпера. К Плутону аппарат подлетел только в 2015 году, причем вблизи планеты он провел всего лишь одни земные сутки. Всего же наблюдение за планетой и его спутниками велось девять дней. За это время были сделаны очень детальные снимки, составлена подробная картография Плутона и его спутника Харона, изучена их геология и морфология, исследована атмосфера. Выяснилось, что Плутон наполовину состоит из камня, наполовину — изо льда, причем лед там трех типов: из воды, метана и азота.    

1 января 2019 года «Новые горизонты» посетил астероид Аррокот, который неофициально называют Ультима Туле («крайний предел»). Действительно, пока что это самый далекий от Земли объект (6,5 миллиардов километров), посещенный космическим зондом.

Плутон и Харон. Источник: shutterstock.com

В настоящее время очень активно обсуждается вероятность открытия новой планеты Солнечной системы — Планеты X. Дело в том, что изучение объектов в поясе Койпера и рассеянном диске показало, что двигаются они вовсе не хаотично, как должны были бы (ведь они находятся на достаточном удалении от Нептуна, чтобы не зависеть от его притяжения), а по определенной орбите.

Ряд ученых выдвинул предположение, что на все эти объекты действует притяжение еще не открытой планеты, с массой примерно в 10 раз больше Земли и в три с половиной большим радиусом. Гипотезу разрабатывают американский ученый русского происхождения Константин Батыгин и Майкл Браун. Они предполагают, что Девятая планета является ядром зарождающегося газового гиганта, который был выброшен со своей первоначальной орбиты Юпитером во время формирования Солнечной системы. Непосредственным поиском занимается телескоп Хаббл, но пока что они не увенчались успехом.  

Перейти к содержанию

Космические объекты | Большой новосибирский планетарий

Марс — четвертая по удаленности от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Названа в честь древнеримского бога войны. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом. Марс — планета земной группы с разряженной атмосферой: давление у поверхности в 160 раз меньше земного. У планеты есть два естественных спутника — Фобос и Деймос, что в переводе означают «Страх» и «Ужас», вечные спутники войны.

Масса Марса составляет 0,107 массы Земли, объём — 0,151 объёма Земли, а средний линейный диаметр — 0,53 диаметра Земли. Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы (26 000 м).

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,76 млн км. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн км, период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам.  По линейному размеру Марс почти вдвое меньше Земли. Сила тяжести у поверхности Марса составляет 39,4 % от земной (в 2,5 раза слабее). 

Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунды (относительно звёзд), длина средних марсианских солнечных суток составляет 24 часа 39 минут 35,24409 секунды, всего на 2,7 % длиннее земных суток. Для удобства марсианские сутки именуют «солами». Марсианский год равен 668,59 сола, что составляет 686,98 земных суток.

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсах зимойи до +20 °Cна экваторе летом. 

Разреженность марсианской атмосферы и отсутствие магнитосферы являются причиной того, что уровень ионизирующей радиации на поверхности Марса существенно выше, чем на поверхности Земли. Например, за один-два дня космонавт на поверхности Марса получит такую же эквивалентную дозу облучения, какую на поверхности Земли он получил бы за один год.

Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. Угол наклона Марса к плоскости орбиты почти равен земному и составляет 25,1919°; соответственно, на Марсе, так же как и на Земле, происходит смена времён года.

Это интересно — Муниципальное бюджетное учреждение культуры «Планетарий» города Смоленска

Это интересно

Может ли рябь на поверхности Солнца говорить нам о приближении вспышки?

Солнечные вспышки — одна из самых отвратительных вещей в Солнечной системе. Когда солнце вспыхивает, оно изрыгает интенсивное рентгеновское излучение (а иногда и хуже). Предсказание солнечных вспышек — сложная работа, и новая исследовательская работа проливает свет на возможный новый метод: поиск ряби на поверхности Солнца за несколько минут до взрыва.

Магнитные поля Солнца обычно хороши и спокойны, но они могут запутаться друг с другом. Когда они это делают, они накапливают огромное количество энергии. И когда они, наконец, лопаются, это похоже на гигантскую резиновую ленту размером с Землю, достигающую точки разрыва. Эти события известны как солнечные вспышки, и они являются одними из самых энергичных событий в Солнечной системе.

Чтобы дать вам некоторое представление о масштабе, типичная солнечная вспышка равна энергии, высвобождаемой более чем из десяти миллионов вулканических извержений.

Эти вспышки могут вызвать хаос в Солнечной системе, а иногда даже усугубиться в виде выброса корональной массы, заставляя спутники отключаться, а астронавтов искать убежище.

За последние несколько десятилетий астрономы научились лучше смотреть на солнце. Они заметили в этих наблюдениях, что Солнце постоянно дрожит и дрожит, звеня, как колокол, от всех бурных энергий, проходящих через него.

И некоторые из этих «солнечных землетрясений» явно связаны с солнечными вспышками.

Когда вспышка гаснет, огромное количество энергии высвобождается над поверхностью Солнца, и соответствующее огромное количество энергии высвобождается под поверхностью. Подобно взрыву подземной ядерной бомбы, он вызывает сейсмические волны, распространяющиеся во всех направлениях.

Но сейсмические волны, идущие вниз, встречают сопротивление в более горячих и плотных частях внутренней части Солнца. Это заставляет их преломляться, изгибаясь обратно вверх к поверхности.

Обычно эти пульсации появляются через 20 минут после вспышки, но новые исследования показали, что большая часть энергии, приводящей в движение пульсации, поступает из глубины. Это означает, что какие бы магнитные силы ни питали вспышки, они начинаются глубоко внутри Солнца.

Не каждый выброс магнитной энергии приводит к вспышке. И мы не понимаем точной связи между магнитным высвобождением и появлением вспышки. Это означает, что можно было бы охотиться за солнечными зыбями в качестве предупреждения о вспышке, а не как следствие, помогая будущим системам мониторинга солнечной погоды подготовить систему к еще одной катастрофе.

 

 Разрешена загадка необычной галактики, состоящей из темной материи на 99,9%

В настоящее время формирование галактик трудно понять без представления о присутствии таинственного компонента, называемого темной материей. Измерения количества темной материи, окружающей галактики, показали, что ее масса обычно составляет от 10 до 300 масс видимой материи. Однако несколько лет назад ученые открыли очень диффузную галактику под названием Dragonfly 44, содержащую значительно больше темной материи – порядка 10 000 масс видимой материи, наблюдаемой в этой галактике. Эта галактика привела астрономов в замешательство, поэтому в новом исследовании группа ученых во главе с Теймуром Сайфоллахи (Teymoor Saifollahi) из Астрономического института им. Каптейна Гронингенского университета, Нидерланды, решила проверить, действительно ли галактика Dragonfly 44 является аномальной, или же в предыдущие измерения закралась ошибка.

Галактика Dragonfly («Стрекоза») 44 была открыта в результате глубоких наблюдений Скопления Волос Вероники, включающего несколько тысяч галактик. С самого начала эта галактика привлекла внимание астрономов, поскольку количество темной материи в ней оказалось близким к массе темной материи Млечного пути, в то время как число звезд составляло едва ли одну тысячную от числа звезд Галактики.

Новый подробный анализ, проведенный командой Сайфоллахи, однако, показал, что на самом деле масса темной материи в галактике Dragonfly 44 не так велика, как считалось ранее – и составляет не более 300 масс видимой материи этой галактики. Ошибка в предыдущих исследованиях этой галактики закралась при подсчете числа шаровых скоплений звезд, исходя из которых была оценена общая масса темной материи галактики. Скорректировав число шаровых скоплений звезд галактики Dragonfly 44 с 80 до 20 скоплений, астрономы смогли произвести этот пересмотр массы галактики, показав, что истинное значение массы укладывается в найденные ранее эмпирическим путем условные рамки.

Новый трансформирующийся ровер может исследовать самую жесткую местность

 Новая затменная двойная, состоящая из двух белых карликов

Астрономы из Калифорнийского технологического университета, США, вместе с коллегами из других научных учреждений сообщают об обнаружении новой затменной разделенной двойной системы, состоящей из двух белых карликов. Эта система, получившая обозначение ZTF J2243+5242, имеет орбитальный период менее 10 минут, что делает ее одной из самых короткопериодических затемнных двойных, известных на настоящее время.

Астрономы заинтересованы в поиске и изучении двойных белых карликов, поскольку в результате их столкновений, предположительно, образуются новые белые карлики, имеющие большую массу. Считается, что некоторые массивные белые карлики, расположенные в окрестностях Солнца, могут представлять собой результат столкновения между двумя белыми карликами меньших масс.

Обзор неба Zwicky Transient Facility (ZTF), использующий инструменты Паломарской обсерватории, расположенной в штате Калифорния, США, является одним из самых мощных на сегодняшний день обзоров неба, подходящих для поисков систем двойных белых карликов. До настоящего времени с помощью этого обзора ученым удалось идентифицировать множество тесных двойных белых карликов, имеющих орбитальные периоды менее одного часа.

В новой работе группа астрономов под руководством Кевина Б. Бёрджа (Kevin B. Burdge) из Калифорнийского технологического института нашла новый двойной белый карлик, используя данные наблюдений, проведенных в рамках обзора неба ZTF survey. Его природа была подтверждена дополнительными фотометрическими и спектроскопическими наблюдениями.

Система ZTF J2243+5242 имеет орбитальный период в 8,8 минуты и состоит из двух гелиевых белых карликов небольших масс. Обе компоненты имеют одинаковый радиус, составляющий порядка 0,03 радиуса Солнца, в то время как массы их составляют соответственно 0,35 и 0,38 массы нашего светила. Система находится на расстоянии около 6,9 миллиона световых лет от Земли.

Согласно авторам, примерно через 400 000 лет эти два белых карлика объединятся, формируя изолированный горячий субкарлик или гигант типа R Северной Короны.   Радионаблюдения позволили найти новый коричневый карлик

 

Используя радиотелескоп Low-Frequency Array (LOFAR), международная команда астрономов открыла новый радиоисточник, который оказался холодным коричневым карликом. Этот объект, получивший обозначение BDR 1750+3809, представляет собой первый коричневый карлик, найденный в результате проведения обширного обзора неба в радиодиапазоне.

Коричневые карлики представляют собой объекты, занимающие промежуточное положение между планетами и звездами и имеющие массу в диапазоне от 13 до 80 масс Юпитера. Известно, что на этих объектах возникает свечение атмосферы в оптическом диапазоне и связанное с ним радиоизлучение, связанное с эффектом нестабильности электронного циклотронного мазера (electron cyclotron maser instability, ECMI). Поэтому радиотелескопы могут оказаться ценными инструментами для поисков новых коричневых карликов.

Особый интерес представляют наблюдения на низких частотах и обзоры неба, охватывающие широкие участки, поскольку такие наблюдения позволяют идентифицировать сразу много излучающих в радиодиапазоне источников. Для обнаружения когерентного радиоизлучения со стороны звезд астрономы обращают внимание на источники циркулярно-поляризованного сигнала. Исследования показывают, что радиоисточники с высокой долей циркулярно-поляризованного излучения могут представлять собой звезды, коричневые карлики, планеты и даже пульсары. Однако до настоящего времени поиски коричневых карликов на низких радиочастотах оказывались безуспешными.

Теперь группа астрономов под руководством Хариша Ведантама (Harish Vedantham) из Гронингенского университета, Нидерланды, произвела прорыв в поисках такого рода. В своей работе команда сообщает, что радиоисточник BDR 1750+3809, идентифицированный при помощи телескопа LOFAR, представляет собой субзвездный объект. Его статус коричневого карлика был подтвержден при помощи дополнительных фотометрических и спектроскопических наблюдений.

Согласно работе, спектр объекта BDR 1750+3809 ясно демонстрирует интенсивные линии поглощения воды и метана, указывающие на спектральный класс Т. В целом исследователи смогли классифицировать этот объект как холодный метановый карлик спектрального класса Т6,5.

Расстояние до коричневого карлика BDR 1750+3809 было оценено авторами работы примерно в 212 световых лет.

  На земле провели моделирование вхождение спутника в атмосферу

 

Как будет выглядеть спутник, когда он начнет входить в атмосферу Земли? Исследователи попытались воспроизвести огненную судьбу громоздкого блока от спутниковой электроники, используя плазменную аэродинамическую трубу.

Их цель состояла в том, чтобы лучше понять, как спутники сгорают при входе в атмосферу, чтобы свести к минимуму риск подвергнуть опасности кого-либо на земле. Испытания проводились в рамках инициативы ESA «Чистое пространство» в плазменной аэродинамической трубе на территории Немецкого аэрокосмического центра DLR в Кельне.

Предмет, который можно увидеть здесь, представляет собой часть коробки спутниковой электроники размером 30 x 20 x 15 см — полноразмерный аппарат слишком велик, чтобы поместиться внутри плазменной аэродинамической трубы диаметром 12 см. Эта сделанная из алюминия секция коробки также содержала материнскую плату, соединенную с четырьмя платами электроники, сделанными из армированного стекловолокном пластика.

В ходе тестирования изучалось поведение коробки при фрагментации, в том числе то, как платы электроники были извлечены из корпуса, чтобы проверить прогнозы программного обеспечения при моделировании повторного входа. Другие тяжелые части спутников также подвергались такому испытанию, включая шарикоподшипники, реактивное колесо, магнитный двигатель, блок маховика, аккумуляторный модуль и аккумуляторные элементы.

  В системе новой подтверждено наличие звездного ветра со стороны диска

В новом исследовании астрономы проанализировали фотометрические данные по системе типа новой под названием SW Секстанта за продолжительный период времени и нашли, что изменения яркости этого объекта демонстрируют возможные квазипериодические осцилляции с периодом порядка 10 лет. Приняв во внимание также изменения орбитального периода, ученые показали, что в этой системе наблюдается мощный звездный ветер.

Катаклизмические переменные представляют собой взаимодействующие двойные системы, состоящие из белого карлика и красного карлика позднего типа, заполняющего полость Роша. Масса переносится от звезды-компаньона к белому карлику через внутреннюю точку Лагранжа и формирует аккреционный диск, окружающий основную компоненту. Яркая вспышка зажигается, когда аккреционный поток со стороны второй компоненты сталкивается с диском.

Используя базы данных Digital Access to a Sky Century at Harvard (DASCH) и American Association of Variable Star Observers (AAVVSO), исследователи во главе с Сяохуэй Фан (Xiaohui Fang) нашли, что SW Секстанта испытывает долгосрочные осцилляции яркости с амплитудой примерно 0,6 звездной величины и периодом около 10 лет. Это явление может быть объяснено взаимодействием между магнитным полем стремительно вращающегося белого карлика и внутренней частью диска.

Орбитальный период системы флуктуировал в период с 1980 по 2015 гг., после чего стал резко снижаться вплоть до начала 2020 г., когда наблюдения были завершены.

Флуктуации продолжительности периода осцилляций яркости могли быть связаны с наличием в системе третьей компоненты. Минимальная масса этой компоненты системы оценивается в 0,014 массы Солнца, а расстояние до нее – примерно в 10,52 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), что указывает на то, что такой компонентой может являться гигантская планета.

Резкое уменьшение продолжительности орбитального периода системы в период с 2015 по 2020 гг. исследователи объясняют наличием в системе мощного звездного ветра, уносящего с собой часть углового момента системы. Подтверждение этой гипотезы состоит в том, что уменьшение периода совпадает по времени с достижением системой максимальной яркости. Это может быть объяснено тем, что при достижении системой максимальной яркости мощное излучение формирует мощный «ветер», предотвращающий дальнейшую аккрецию и уносящий часть углового момента системы.

  Новые звезды рождаются в «водовороте», запечатленном «Хабблом»

Расположенная на расстоянии около 60 миллионов световых лет от нас, галактика NGC 1365, представленная на этом удивительном новом снимке, сделанном при помощи космической обсерватории Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА, относится к классу спиральных галактик с перемычкой. Находящиеся в направлении созвездия Печь, эти голубые и огненно-рыжие завитки показывают нам вновь сформировавшиеся звезды, а также сгустки пыли, которые вскоре превратятся в «звездные колыбели».

На периферии снимка можно видеть гигантские звездообразовательные области, входящие в состав галактики NGC 1365. Эти яркие светло-голубые пятна указывают на присутствие больших количеств новорожденных звезд, сформировавшихся из коалесцирующих под действием гравитации газа и пыли внутри внешних спиральных рукавов галактики.

Этот снимок был сделан при помощи космического телескопа Hubble в рамках совместного обзора неба с наземной радиообсерваторией Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенной на территории Чили. Эта наблюдательная кампания поможет ученым оценить влияние разнообразия галактических условий, наблюдаемых в близлежащей части Вселенной – включая галактику NGC 1365 и другие галактики, такие как NGC 2835 и NGC 2775 – на формирование звезд и звездных скоплений. Ожидается, что этот обзор неба, носящий название PHANGS, позволит запечатлеть свыше 100 000 облаков газа и звездообразовательных областей, расположенных за пределами нашей галактики Млечный путь. Изучение этих снимков позволит ученым глубже понять связи между облаками холодного газа, формированием звезд, а также общей формой и морфологией галактик.

 

 3 D каталог звёзд.

Команда астрономов из Института астрономии (Institute for Astronomy, IfA) Гавайского университета в Маноа составила крупнейший в мире трехмерный каталог звезд, галактик и квазаров, основанный на наблюдениях. Команда использовала данные, полученные при помощи обзора неба Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, или Pan-STARRS1 (PS1), проводимого Гавайским университетом. Обзор неба PS1 3π представляет собой крупнейший в мире глубокий обзор неба в оптическом диапазоне с множественными светофильтрами, охватывающий три четверти неба. Астрономы из IfA применили к этому каталогу новые инструменты обработки данных, чтобы классифицировать все 3 миллиарда источников, разделив их на 3 основные категории: звезд, галактик или квазаров. В случае галактик используемый код также помог произвести оценки расстояний.

Полученный 3-D каталог теперь доступен как научный продукт высокого уровня в составе веб-архива Mikulski Archive for Space Telescopes. Его размер составляет около 300 гигабайт, и исследователи могут либо делать запрос к этому каталогу через SQL-интерфейс MAST CasJobs, не скачивая его целиком, или же загрузить себе на компьютер полную версию каталога, в которой все данные представлены в табличном виде.

Для создания этого 3-D каталога исследователи во главе с Робертом Беком (Robert Beck) из IfA использовали общедоступные данные спектроскопических измерений, которые дают возможность однозначной классификации объектов и расстояний до них. Эти данные были обработаны при помощи алгоритма, представляющего собой форму искусственного интеллекта (ИИ). Обработка средствами ИИ имела ключевое значение для прецизионного определения одноименных свойств источников при использовании научных данных по их цветам и размерам, полученных из разных баз данных. Этот алгоритм машинного обучения, называемый «нейронной сетью с положительной обратной связью», позволил достичь общей точности классификации в 98,1 процента для галактик, 97,8 процента для звезд и 96,6 процента для квазаров. Погрешность при оценке расстояний до галактик составила не более 3 процентов, отметили исследователи.

Составлено по материалам, предоставленным Гавайским университетом в Маноа.

 

   Снежные дюны на Марсе


Однако этот лёд образован не из воды, как на Земле, а из замороженной двуокиси углерода, то есть представляет собой хорошо всем знакомый с детства сухой лёд. Углекислый газ из тающего льда подхватывает марсианский песок, в результате чего он образует барханы. Снег, расположенный между дюнами, тает значительно медленнее, чем тот, который лежит на вершине — как раз его и успела запечатлеть камера зонда Mars Reconnaissance Orbiter.

 

Учебный материал по занимательной астрономии для 1 класса

Дорогие ребята на протяжении нескольких занятий мы с вами вместе с Мудрым Гномом будем по крупицам получать знания по астрономии.

Тема:  Наука – астрономия № 1

1. Что изучает астрономия?

Астрономией называют науку, которая изучает все что находится во Вселенной Новую информацию о Вселенной получают в том числе и во время астрономических наблюдений.

2. Как появилась астрономия?

В наше время у людей все реже появляется возможность внимательно присмотреться к небесному своду. Все меньше мест на Земле где яркий свет ночных городов не мешал бы увидеть звезды. А в древности небесные светила были такой же частью повседневной жизни человека как домашние животные как леса и поля.

3. Сказка – ложь да в ней намек.

Дети любят сказки. Волшебство и фантазия авторов и рассказчиков превращают реальные события и персонажей в сказочных героев, которые переживают удивительные и увлекательные приключения.

4. Чем сейчас занимается астрономия?

Астрономическая наука за тысячи лет  накопила множество знаний об окружающем нас мире галактик звезд и планет. На эти знания как на ступеньки поднимаются современные астрономы.

На следующем занятии мы с вами узнаем как изучается космическое пространство

Тема:  Путешествие в космическое пространство № 2

1. Спутники

Вокруг Земли и вокруг других планет Солнечной системы вращаются небольшие космические тела – спутники. Эти спутники образовались одновременно с планетами

2. Космическая станция

Для того чтобы космонавты могли находиться в космосе долго им нужен специальный космический дом. Орбитальная космическая станция летает высоко над Землей выше самолетов и облаков.

3. Космический корабль

Для путешествий по водным просторам морей и океанов Земли люди издавна строили морские корабли.Для путешествий по околоземным просторам люди научились строить космические корабли. Космические корабли летают там где нет воздуха.

4. Кто такие космонавты?

Космонавтами называются люди которые прошли специальное обучение и тренировки и совершили полеты в космос.Для того чтобы выдержать сложный космический полет нужно быть сильным и хорошо подготовленным. Людей – покорителей Космоса в разных странах и на разных языках называют по – разному астронавтами тайконавтами космонавтами.

5. Первый полет человека в космос

Для работы в космосе космонавты должны надевать защитные костюмы – скафандры. Скафандры защищают космонавтов от вакуума и опасных космических лучей. 

Первым космонавтом Земли стал Юрий Алексеевич Гагарин .12апреля 1961года на космическом корабле Восток он один раз облетел вокруг Земли. Полет первого космонавта длился 108минут

И теперь 12апреля – Всемирный День авиации и космонавтики

На следующем занятии мы с вами поговорим о Солнечной системе

Тема:  Солнечная система№ 3

1. Что такое Солнечная система?

Планеты, спутники планет,кометы, астероиды – все что вращается вокруг Солнца и даже само Солнце входят в Солнечную систему.

Все тела Солнечной системы  движутся вокруг Солнца по своим орбитам ,подчиняясь строгим законам движения, а не кружат как мухи вокруг лампочки .

Пространство вокруг Солнца и вокруг планет не содержит воздух. Такую пустоту называют вакуум.

2. Состав Солнечной системы

Нигде в Солнечной системе кроме Земли не нашли пока даже простейшие формы жизни не то, что разумных веществ.

В языках разных народов населяющих Землю все планеты Солнечной системы имеют одинаковые названия полученные ими в честь римских или греческих богов. И только Землю и Солнце каждый народ называет по – своему.

Всего вокруг Солнца вращается 8 крупных планет и множество мелких которые называют планетоидами. Вся Солнечная система пронизана частичками Солнца – солнечным излучением. Его называют солнечным ветром. Этот ветер всегда дует от Солнца.

3. Размеры Солнечной системы в сравнении

Чтобы представить себе Солнечную систему в миллиарды раз меньше настоящей нужно положить на пол мяч для большого тенниса – он будет изображать Солнце. В 10 метрах от него нужно положить зерно гречки – оно будет изображать Землю. Для изображения астероидов придется взять предметы размером с бактерию.

На расстоянии 52 метра от мяча-Солнца нужно положить грецкий орех, он будет изображать планету Юпитер. Маленький орешек положенный в 100 метрах /целое футбольное поле / от мяча-Солнца будет изображать Сатурн .Горошина на расстоянии 300 метров от мяча-Солнца даст представление о том где находится планета Нептун.

В Солнечной системе нет ни одного неподвижного тела.

Тема : Планеты Солнечной системы.

Прежде, чем начать вас знакомить с планетами солнечной системы Мудрый гном расскажет сказку.

Давным- давно на окраине одной из галактик появилась звезда и девять планет. Звезда назвала себя Солнцем, а планеты назвались Меркурием, Венерой, Землей, Марсом, Юпитером, Сатурном, Ураном, Нептуном, Плутоном. Солнце было вспыльчивой, своенравной ,но доброй звездой. Она не думая, ни гадая ,расположилась в центре, оставив планетам все пространство вокруг себя.

Четыре небольших планеты хотели, чтобы на них появилась жизнь, поэтому было решено, что они займут свои места возле солнца, а остальные не жаждущие жизни , но беспокоящие за свою красоту -за кольца метеоритов.

-Я, сказал Меркурий, мыслящий отнюдь не всегда правильно,- считаю, что жизнь возникает только в тепле, поэтому я встану первым после Солнце, тем более, что мы с ним большие друзья. С этими словами самая маленькая планета, заняла выбранное место и сразу же начала нагреваться , но уверенная в правильности своего решения, его не изменила. Следующим выступил Марс, считавший, что лучше всего будет, если он займет четвертое место после Солнце так, чтобы не повредить себя жаром палящей звезды и дать возможность появиться жизни. Увы, за двумя зайцами погонишься, ни одного не поймаешь.

-А я, заговорила ,вечно бушующая, ослепительно красивая и гордая- Венера. Думаю, что мне нужно встать как можно ближе к Солнцу. Тепло и моя красота точно создадут условия для благополучной жизни. И Венера заняла место рядом с Меркурием став, второй планетой возле Солнца. Только вот о какой жизни ( своей или той, которая могла бы возникнуть) она говорила, остается загадкой.

Скромная, добрая, не замечавшая своей красоты Земля, искренне желала возникновения жизни . Ей было все равно куда вставать, она верила, что на любом месте вблизи Солнца на ней появится жизнь. Поэтому , не сказав ни слова, она встала на третье место возле звезды.

Другим пяти планетам было проще. Они выбрали себе место по своему размеру.

Пятое место занял великан Юпитер, шестое-Сатурн, гордившийся своими разноцветными кольцами, седьмое-Уран, восьмое-Нептун, а девятое –неразговорчивый ,маленький Плутон.

Когда каждая из планет встала на свое место, звезда заявила ,что будет вращаться вокруг своей, чтобы видеть окружающий мир и другим посоветовала сделать то же самое. Планеты подумали и согласились с Солнцем. Так и стали жить дружно планеты и Солнце. На следующем занятии подробно поговорим о каждой планете.

 

Тема:  Планеты Солнечной системы планеты земной группы

На прошлом занятии Мудрый Гном рассказал нам сказку о Планетах .А сегодня прежде чем  начать подробно говорить о планетах он загадает нам загадки

ВОСЕМЬ БРАТЬЕВ И СЕСТЕР

ВЫШЛИ ПОГУЛЯТЬ ВО ДВОР

ЕСТЬ У КАЖДОГО СВОЙ ПУТЬ

ИМ С ПУТИ НЕЛЬЗЯ СВЕРНУТЬ     

 

В ЭТОМ ДОМЕ ВСЕ СОСЕДИ

МНОГО ЛЕТ УЖЕ ЖИВУТ

НО ДРУГ ДУЖКУ ПРОСТО В ГОСТИ

НИКОГДА НЕ ПОЗОВУТ         

 

НА НЕБЕ НОЧНОМ 

СРЕДИ ЗВЕЗДНЫХ УЗОРОВ

ГЛЯДЯТ ОНИ ВНИЗ

НЕМИТАЮЩИМ ВЗОРОМ         

Планеты

Всего в Солнечной системе 8 больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Все планеты делятся на две категории планеты земной группы /Меркурий Венера Земля и Марс/ и планеты – гиганты /Юпитер Сатурн Уран Нептун.

Самая маленькая планета Солнечной системы Меркурий. Сутки на этой планете длятся приблизительно 59 земных суток. Близость к Солнцу стало причиной того что Меркурий подвержен самым большим перепадам температуры среди всех планет. Средняя дневная температура – около 350 градусов а ночная – минус 170 градусов

Вторая от Солнца планета Венера. Ее атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа. Венеру часто называют Утренней звездой, потому что она первая видна перед рассветом .Температура на поверхности 475 градусов. Венера считается самой неторопливой. Венерианские сутки длятся 243 земных дня.

Третья планета от Солнца наша Земля – единственная в нашей системе где на поверхности есть жидкая вода, без которой не смогла бы развиваться жизнь на планете. У Земли есть один естественный спутник – Луна

Четвертая планета от Солнца – Марс. Эта планета известна своей разряженной атмосферой. Яркость  Марса позволяет видеть его с земли без всяких приборов. У Марса два спутника Фобос /страх/ и Деймос /ужас/.

Следующий раз поговорим о планетах – гигантах.

Звезды и созвездия         

1.Галактики и их виды. 

Вселенная разделена на части- галактики. Скопление звезд имеет различную форму. Например -Магеллановы облака, спиральная галактика, шаровые скопления звезд.

 2.Что такое звезда?Звезда-это огромный раскаленный газовый шар, который дает свет и тепло. Звезды различаются по размеру, температуре и яркости.

3. Какие бывают звезды ?

Солнце -сравнительно молодая звезда. Это желтый карлик. Есть среди звезд гиганты. Самая яркая звезда в северном полушарии -Вега, а в южном -Сириус.

4.Созвездия.

Созвездия -это скопление звезд, близко расположенных друг к другу. Многие века звездное небо вдохновляло людей В настоящее время ученые насчитывают 88 различных созвездий. Созвездие Большой И Малой медведицы  давно известны искателям приключений и путешественникам , ведь именно там находится Полярная звезда, которая всегда указывает на Север.

 

Луна — спутник Земли

1.Что такое Луна?

Луна спутник Земли. Она вращается вокруг планеты Земля. Луна всегда повернута к Земле одной стороной. На Луне нет атмосферы.

2.Почему Луна всегда разная?

Луна всегда меняет свой облик , то мы видим ее полной, круглой, то кусочек – месяц.На самом деле никакого изменения на самом спутнике нет, просто из-за движения вокруг Земли , мы видим только часть спутника.

Основные фазы Луны:

1 четверть-молодой месяц

2 четверть-полнолуние

3 четверть-стареющая, убывающая луна

4 четверть-новолуние ( нет совсем)

3.Пятна на Луне.

На Луну взглянули дети,

А на ней лицо видать,

Удивили пятна эти-

Что такое -хотим мы знать?

Поверхность Луны неоднородна: есть моря-это равнины без воды, есть горные хребты, огромные кратеры, которые образовались в результате вулканических извержений или падения метеоритов

 

 Солнечные и лунные затмения

 

1.Что такое затмение и его виды.

Затмение- это временное затмение небесного тела,когда оно закрыто или попало в тень другого небесного тела.Различают два вида затмений: солнечное и лунное.

2.Солнечное затмение.

Вращаясь по орбите Земля, Луна и Солнце иногда встают в один ряд, и Луна-темный непрозрачный шар, закрывает собой Солнце. Солнечное затмение наступает только во время новолуния, когда Луна обращается к Земле темной стороной.

3.Лунное затмение.

Лунные затмения происходят во время полнолуния, когда Луна проходит от Земли в стороне, противоположенной Солнцу, и может попасть в тень, отбрасываемую земным шаром.

4.Влияние затмений на Землю.

Затмения повторяются через 18 лет и 11 дней. Во время затмений животные ведут себя беспокойно. У людей начинается паника, головные боли.

 

 

 

 

Планеты – гиганты.

  В прошлый раз мы с вами выяснили, что все большие планеты Солнечной системы делятся на две группы. Это планеты земной группы о которых мы подробно говорили на прошлом занятии и планеты-гиганты о которых поговорим сегодня.

1. Общая характеристика планет-гигантов.

   В группу планет-гигантов входят Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

 

    Все эти планеты имеют большие размеры и массы. Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей. Результат быстрого вращения – большое сжатие этих планет.

     Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников. Замечательная особенность планет-гигантов – это кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана, и Нептуна.

       Важная особенность строения планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твердых поверхностей. Они – газовые гиганты состоящие главным образом из водорода и гелия.

Ну а теперь познакомимся с каждой из планет-гигантов.

2. Юпитер.

Юпитер – самая большая планета-гигант. Это и самая большая планета Солнечной системы. В 1989году к Юпитеру был запущен аппарат Галилео. За 8лет работы он сделал уникальные снимки самой планеты-гиганта, спутников Юпитера а также провел множество измерений. Зонд аппарата Галилео спустился в атмосферу планеты и сообщил о мощных грозах и ураганных ветрах, также передал данные о составе и температуре. Ганимед самый большой из спутников Юпитера- является и самым большим из спутников планет в Солнечной системе.

 

 

 

3.Сатурн.

Далее, в Солнечной системе – планета-гигант Сатурн. Эта планета известна, прежде всего благодаря своим кольцам..Кольца Сатурна состоят из частичек льда размером от пылинок до довольно больших кусков льда. Толщина колец мала. Поэтому при взгляде сбоку кольца Сатурна не видны. Но у Сатурна есть и спутники. Самый большой – Титан, размер которого больше планеты Меркурий .Но он состоит из замершего газа, то есть легче Меркурия.

 

4. Уран.

Уран – ледяной гигант. Атмосфера Урана состоит из водорода и гелия, а недра – изо льда и твердых горных пород. Уран выглядит довольно спокойной планетой в отличии от буйного Юпитера, но все же в его атмосфере были замечены вихри. Уран выделяет очень мало внутреннего тепла и поэтому является самой холодной из планет в Солнечной системе – на нем зарегистрирована температура минус 224гадуса по Цельсию.

У Урана есть спутники, но они не очень крупные.Самый большой из них – Титания в диаметре более чем в два раза меньше нашей Луны. В отличии от других планет Солнечной системы Уран как бы лежит на боку. Поэтому он поворачивается к Солнцу то Южным то Северным полюсами .То есть солнечный день длится 42года, а потом сменяется на 42года полярной ночью.

5. Нептун.

Нептун – самая дальняя планета Солнечной системы, после того как Плутон разжаловали в карликовую планету. Как и остальные планеты-гиганты, Нептун значительно больше и тяжелее Земли. Нептун находится довольно далеко от Солнца и поэтому стал первой планетой открытой благодаря математическим вычислениям, а не при помощи прямых наблюдений. Планета была зрительно обнаружена в телескоп 23сентября 1846года астрономами Берлинской обсерватории на основании предварительных расчетов французского астронома Леверье.

  Любопытно, что судя по рисункам Галилео Галилей наблюдал Нептун задолго до этого еще в 1612году в свой первый телескоп. Но он не распознал в нем планету, приняв за неподвижную звезду. Поэтому Галилей не считается первооткрывателем планеты Нептун.

 

Луна.

Луна – это самое близкое к нам небесное тело- естественный спутник нашей планеты, который вращается вокруг Земли. Луна в четыре раза меньше Земли. Хотя она и является большим спутником, но все же не самым большим из тех, которые имеются в Солнечной системе. Ее превосходит Ганимед – спутник планеты Юпитер. Луна сама не светится, мы видим ее только потому, что от нее отражаются солнечные лучи. Ту часть Луны, которая освещена Солнцем мы видим с Земли.

Фазы Луны.

Вид Луны на небе постоянно меняется – от узкого серпика до круглой полной Луны и вновь до узкого серпика. Такой вид Луны называют ее фазами. Одна и та же фаза повторяется на небе через четыре недели. Узкий серпик который видно на небе вечером – это растущая Луна. Если к такой Луне мысленно пририсовать вертикальную палочку то получится буква Р — растущая Луна.

 

Половина лунного диска которую видно вечером и ночью называется фазой первой четверти .

Яркая полная Луна видна всю ночь от заката до рассвета в фазе полнолуния.

Снова половина Луны, но уже утром, видна в фазе последней четверти. Такая Луна похожа на букву С – старая Луна. Говорят, что Луна убывает, стареет.

Несколько дней Луны вообще не видно – это фаза новолуния.

Луна всегда повернута к Земле одним боком. Это видимая часть Луны. Обратную сторону Луны люди смогли увидеть только тогда когда спутники сделали фотографии, облетев вокруг Луны и передали эти изображения на Землю. Впервые это произошло в 1959году. С Земли мы видим на Луне темные линии и светлые пятна – это горы и долины на поверхности нашего спутника. Правда в лунных морях нет ни единой капли воды, потому что воды на Луне очень мало и вся она в виде льда.

Воздуха на Луне нет, астронавтам приходилось передвигаться по Луне в специальных скафандрах. По твердой поверхности Луны можно ходить пешком и ездить на электрических луномобилях. Астронавт с Луны видит на небе такие же звезды, как и на земном небосклоне. Земля видна с Луны как яркий голубой диск в четыре раза больший, чем Луна на нашем небе.

Кометы.

1.                                            1.              Что такое комета?

 

Кометой называют не очень большое космическое тело похожее на грязный плотный снежок слепленный из пыли частичек разных газов и льда. Этот снежок называют ядром кометы.  А еще у кометы есть огромный яркий разноцветный хвост.

 

 

2.              Наблюдение кометы

Немногие люди могут похвастаться тем, что за свою жизнь видели на небе несколько ярких комет.  Хотя в телескоп за год можно увидеть больше десяти комет небольшого размера.  Свое название комета получила из-за размытого мохнатого хвоста.  Греки назвали хвостатую гостью волосатая косматая.  Сейчас слово комета часто используют чтобы подчеркнуть большую скорость движения /несется как комета/. Но настоящая комета висит на небе среди звезд по нескольку дней или недель.

3.              Общая характеристика комет

Кометы двигаются в космосе потому, что их притягивает Солнце или другие звезды.  Хвост кометы состоит из множества мелких частичек пыли газов льда и всегда направлен в сторону от Солнца.  Хвост у кометы появляется только вблизи Солнца.  Хотя хвост кометы может протянуться от одной планеты до другой, но частички хвоста расположены очень далеко друг от друга.  Между ними свободно могут пролететь ядро другой кометы.

4.              Метеор.

После того как ядро кометы распалось на множество небольших частичек из-за притяжения Солнца и планет эти частички не исчезают сразу.   Они продолжают летать по той орбите, по которой летала комета. Теперь эта орбита называется кометной тропой.  Иногда Земля пересекает кометную тропу и частички бывшей кометы сгорают в ее атмосфере.  Это явление мы наблюдаем в небе как метеоры.  В народе их издавна называют падающими звездами.  Когда метеоров в небе наблюдается много, то говорят о метеорном дожде.  Отдельные метеоры бывают настолько яркими, что иногда их видно даже днем.  Такие метеоры называют болидами.

5.              Жизнь кометы

Большинство комет всего один раз пролетают возле Солнца и навсегда покидают пределы нашей Солнечной системы. Если орбита кометы располагается ближе чем орбита Юпитера то, такая комета будет много раз возвращаться к Солнцу.  Уже почти 3000лет жители Земли наблюдают появление кометы Галлея.  Каждые 76лет она приближается к Солнцу и ее хорошо видно на ночном небе без телескопа.

 

В Солнечной системе обнаружены скоростные магистрали

Учёные открыли в космосе настоящие скоростные магистрали. По ним космический аппарат может быстро добраться до окраин Солнечной системы.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Представим себе автомобиль, который проходит маршрут в тысячи километров, при этом лишь изредка включая двигатель. Фантастика? Тем не менее космические зонды преодолевают расстояния именно так.

Даже до Луны невозможно добраться с постоянно включённым двигателем: не хватит топлива. А уж о том, чтобы долететь таким образом до далёких планет, не может быть и речи. Поэтому специалисты вынуждены рассчитывать полёты так, чтобы аппарат почти всё время двигался по инерции (точнее, под действием гравитации Солнца).

Чтобы изменить траекторию зонда и придать ему дополнительное ускорение, космические инженеры используют сближения с планетами. Тяготение планеты выступает в роли своеобразного пинка, отправляющего аппарат по нужному маршруту с необходимой скоростью.

Расчёт таких полётов – это целое искусство. И часто астрономам приходится годами ждать, когда планеты выстроятся нужным образом и можно будет запустить аппарат.

Авторы нового исследования обнаружили целый класс новых траекторий, по которым зонд может быстро долететь до окраин Солнечной системы. Такой полёт по скорости не уступит движению «Вояджеров», покинувших гелиосферу за 40 лет. Кроме того, исследование показывает, как небольшой объект вроде кометы или астероида может добраться от Юпитера до Нептуна за считанные десятилетия.

Учёные из Сербии и США провели компьютерное моделирование, учитывающее гравитацию семи планет Солнечной системы (от Венеры до Нептуна). Они запустили миллионы пробных тел в виртуальный полёт по разным траекториям, лежащим между главным поясом астероидов и Ураном. Астрономы отслеживали движение своих «подопытных» в течение ста лет.

Большинство орбит, как и ожидалось, оказались достаточно стабильными. Но обнаружился и класс траекторий, на которых гравитация Юпитера (напомним, что это самая большая планета Солнечной системы) не позволяет объекту спокойно обращаться вокруг нашей звезды. Она либо запускает тело к окраинам владений Солнца, либо заставляет его упасть на планету-гигант.

31 небольшое тело на траекториях, приводящих к падению на Юпитер. Минимальное время до столкновения составляет 7 лет, среднее – 36 лет.

Из миллионов виртуальных объектов лишь несколько десятков упали на Юпитер. Зато около двух тысяч отправились в далёкое путешествие. Орбиты Урана они достигли в среднем за 38 лет, а Нептуна – за 46 лет. 70% тел, получивших гравитационный «пинок» от Юпитера, менее чем за столетие покинули Солнечную систему. А самые быстрые «гонцы» справились с полётом к Нептуну всего за десятилетие.

Для сравнения: «Вояджер-2» тоже летел от Юпитера до Нептуна десять лет. Но это была специально рассчитанная траектория, которая к тому же время от времени корректировалась с помощью двигателей.

Между тем для астероидов и комет, которые не могут вовремя подправить свою траекторию, типичное время такой миграции составляет от десятков тысяч до сотен миллионов лет. Однако, если подобное тело случайно попадёт на открытую авторами «магистраль», оно может проделать этот же путь за десятилетие.

38 небольших тел на траекториях, приводящих к убеганию от Юпитера.

В будущем учёные смогут учитывать новые возможности при планировании космических миссий и отслеживании движения астероидов и комет.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о «невозможной» траектории для будущей миссии к Плутону. Писали мы и о странных орбитах астероидов, отнятых Солнцем у другой звезды.

Солнечная система

Солнечная система состоит из Солнца и других небесных объектов, гравитационно связанных с ним: восьми планет, их 165 известных спутников, трех карликовых планет (Церера, Плутон и Эрида и их четыре известных луны) и миллиардов малых тел.

Эта последняя категория включает астероиды, объекты пояса Койпера, кометы, метеороиды и межпланетную пыль.

В общих чертах, отмеченные на карте области Солнечной системы состоят из Солнца, четырех внутренних планет земной группы, пояса астероидов, состоящего из небольших скалистых тел, четырех внешних планет газовых гигантов и второго пояса, называемого поясом Койпера, состоящего из ледяных тел. объекты.

За поясом Койпера находится рассеянный диск, гелиопауза и, наконец, гипотетическое облако Оорта.

Планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, в порядке их удаленности от Солнца.

Шесть из восьми планет, в свою очередь, вращаются вокруг естественных спутников, обычно называемых «лунами» после Луны Земли, и каждая из внешних планет окружена планетарными кольцами из пыли и других частиц.

Все планеты, кроме Земли, названы в честь богов и богинь из греко-римской мифологии.

Три карликовые планеты — Плутон, самый большой из известных объектов пояса Койпера;

Церера, самый большой объект в поясе астероидов; и Эрис, которая лежит в рассеянном диске.

Четыре внутренние планеты, или планеты земной группы, имеют плотный каменистый состав, с небольшим количеством лун или без них и без кольцевых систем.

Они состоят в основном из минералов с высокими температурами плавления, таких как силикаты, образующие их твердые корки и полужидкие мантии, и металлов, таких как железо и никель, которые образуют их ядра.

Три из четырех внутренних планет (Венера, Земля и Марс) имеют существенные атмосферы; у всех есть ударные кратеры и тектонические особенности поверхности, такие как рифтовые долины и вулканы.

Средняя часть Солнечной системы является домом для газовых гигантов и их спутников размером с планету.

Многие короткопериодические кометы, в том числе кентавры, также находятся в этой области.

Не имеет традиционного названия; иногда ее называют «внешней Солнечной системой», хотя в последнее время этот термин все чаще применялся к региону за пределами Нептуна.

Твердые объекты в этой области состоят из более высокой доли «льда» (вода, аммиак, метан), чем каменистые обитатели внутренней Солнечной системы.

Четыре внешние планеты или газовые гиганты (иногда называемые планетами-гигантами) в совокупности составляют 99 процентов известной массы, обращающейся вокруг Солнца.

Атмосферы Юпитера и Сатурна в основном состоят из водорода и гелия.

Атмосфера Урана и Нептуна имеет более высокий процент «льда», такого как вода, аммиак и метан.

Некоторые астрономы полагают, что они принадлежат к своей категории «ледяных гигантов». Все четыре газовых гиганта имеют кольца, хотя с Земли легко наблюдать только систему колец Сатурна.

Другие объекты в Солнечной системе

Задачи урока

  • Найдите и опишите пояс астероидов.
  • Объясните, откуда берутся кометы и почему они образуют хвосты.
  • Различайте метеоры, метеороиды и метеориты.

Словарь

  • астероид
  • пояс астероидов
  • комета
  • карликовая планета
  • Ремень Койпера
  • метеор
  • метеоритный дождь
  • метеороид

Введение

Когда образовалась Солнечная система, большая часть вещества оказалась на Солнце.Материал, вращающийся в диске вокруг Солнца, сгруппировался в большие и большие части, образуя восемь планет. Но некоторые из более мелких частиц материи так и не присоединились к одному из этих более крупных тел и все еще находятся в космосе.

Астероиды

Астероиды — очень маленькие скалистые тела, вращающиеся вокруг Солнца. «Астероид» означает «звездообразный», и в телескоп астероиды выглядят как светящиеся точки, как звезды. Астероиды имеют неправильную форму, потому что им не хватает силы тяжести, чтобы стать круглыми.Они также слишком малы, чтобы поддерживать атмосферу, и без внутреннего тепла они не являются геологически активными ( Рис. ниже). Столкновения с другими телами могут разрушить астероид или создать кратеры на его поверхности.

В 1991 году астероид 951 Гаспра был первым астероидом, сфотографированным с близкого расстояния. Гаспра — это астероид среднего размера, размером примерно 19 на 12 на 11 км (12 на 7,5 на 7 миль).

Удары астероидов оказали драматическое влияние на формирование планет, включая Землю.Ранние столкновения заставили планеты расти по мере того, как они очищали свои участки космоса. Столкновение с астероидом размером с Марс заставило фрагменты Земли полететь в космос и в конечном итоге создать Луну. Столкновения с астероидами связаны с массовыми вымираниями на протяжении всей истории Земли.

Пояс астероидов

В нашей Солнечной системе открыты сотни тысяч астероидов. Их все еще открывают со скоростью около 5000 новых астероидов в месяц. Большинство астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера, в области, называемой поясом астероидов , как показано на рис. ниже.Хотя в поясе астероидов находятся многие тысячи астероидов, их общая масса составляет всего около 4% от массы Луны Земли.

Белые точки на рисунке — астероиды в главном поясе астероидов. Другие группы астероидов, расположенные ближе к Юпитеру, называются Хильды (оранжевый), троянцы (зеленый) и греки (также зеленый).

Ученые считают, что тела в поясе астероидов образовались во время формирования Солнечной системы. Астероиды могли собраться вместе и образовать единую планету, но они были разлучены сильной гравитацией Юпитера.

Астероиды, сближающиеся с Землей

Более 4500 астероидов пересекают орбиту Земли; они околоземные астероиды. От 500 до 1000 из них имеют диаметр более 1 км.

Любой объект, орбита которого пересекает Землю, может столкнуться с Землей, как и многие астероиды. В среднем каждый год на Землю попадает камень диаметром около 5–10 м (, рис. ниже). Поскольку прошлые столкновения астероидов были причастны к массовым вымираниям, астрономы всегда ищут новые астероиды и внимательно следят за известными астероидами, сближающимися с Землей, чтобы они могли предсказать возможное столкновение как можно раньше.

Картина, показывающая, как может выглядеть астероид в несколько километров в диаметре, когда он ударяется о Землю.

Миссии астероидов

Ученые интересуются астероидами, потому что они являются представителями самой ранней Солнечной системы ( Рис. ниже). В конце концов, астероиды можно будет добывать для получения редких минералов или для строительных проектов в космосе. Несколько миссий непосредственно изучали астероиды. Миссия НАСА DAWN облетела астероид Веста с июля 2011 года по сентябрь 2012 года и находится на пути к встрече с карликовой планетой Церера в 2015 году.

Зонд NEAR Shoemaker сделал это фото, когда он собирался приземлиться на 433 Eros в 2001 году.

KQED: Охотники за астероидами

Тысячи объектов, включая кометы и астероиды, движутся вокруг нашей Солнечной системы; некоторые могут столкнуться с Землей. QUEST исследует, как отслеживаются эти объекты, сближающиеся с Землей, и что, по мнению ученых, следует делать, чтобы предотвратить смертельный удар. Узнайте больше на: http://science.kqed.org/quest/video/asteroid-hunters/.

Метеоры

Метеор , такой как , рис. ниже, представляет собой полосу света, пересекающую небо. Люди называют их падающими звездами, но на самом деле это маленькие кусочки материи, сгорающие при входе в атмосферу Земли из космоса.

Метеор летит по небу.

Метеоры называются метеороидами до того, как они достигают атмосферы Земли. Метеороиды меньше астероидов и варьируются от размеров валунов до крошечных песчинок.Еще более мелкие объекты называются межпланетной пылью. Когда Земля проходит через скопление метеороидов, образуется метеорный поток . Эти скопления часто являются остатками кометных хвостов.

Метеориты

Хотя большинство метеоров сгорает в атмосфере, более крупные метеоры могут удариться о поверхность Земли и образовать метеорит. Метеориты ценны для ученых, потому что они дают ключ к разгадке нашей Солнечной системы. Многие метеориты образовались из астероидов, образовавшихся при формировании Солнечной системы ( Рис. ниже).Несколько метеоритов сделаны из каменистого материала, который, как считается, пришел с Марса, когда астероид ударил материал с поверхности Марса в космос.

Лунный метеорит возникает на Луне и падает на Землю.

Кометы

Кометы — это маленькие ледяные объекты, которые имеют очень эллиптические орбиты вокруг Солнца. Их орбиты переносят их из внешней солнечной системы во внутреннюю солнечную систему, близко к Солнцу ( Рис. ниже).В начале истории Земли кометы могли приносить на Землю воду и другие вещества во время столкновений.

Высокоэллиптическая орбита Кохоутека (красная) относительно более круговой орбиты Земли (синяя) и положения Солнца.

Хвосты кометы образуют внешние слои таяния льда и испаряются, когда комета летит близко к Солнцу. Лед кометы испаряется и образует светящуюся кому, которая отражает свет Солнца. Излучение и частицы, исходящие от Солнца, выталкивают этот газ и пыль в длинный хвост, который всегда направлен от Солнца ( Рис. ниже).Кометы появляются только на короткое время, когда они находятся рядом с Солнцем, а затем, кажется, снова исчезают, когда они возвращаются во внешние области Солнечной системы.

Комета Хейла-Боппа, также называемая Великой кометой 1997 года, ярко светила несколько месяцев в 1997 году. У кометы два видимых хвоста: яркий изогнутый пылевой хвост и более слабый прямой хвост из ионов (заряженных атомов), направленных прямо в сторону. с Солнца.

Время между появлением кометы и следующим называется периодом кометы.Комета Галлея с периодом в 75 лет будет в следующий раз замечена в 2061 году. Первое упоминание о комете в исторических записях может быть датировано двумя тысячелетиями.

Откуда приходят кометы

Короткопериодические кометы с периодом около 200 лет или меньше приходят из области за орбитой Нептуна. Пояс Койпера (произносится как «КИ-пер») содержит не только кометы, но и астероиды, и по крайней мере две карликовые планеты.

Кометы с периодом в тысячи или даже миллионы лет приходят из очень удаленной области солнечной системы, называемой облаком Оорта, примерно в 50 000–100 000 а.е. от Солнца (в 50 000–100 000 раз больше расстояния от Солнца до Земли).

Карликовые планеты

карликовая планета нашей солнечной системы является захватывающим доказательством того, как много мы узнаем о нашей солнечной системе. С открытием множества новых объектов в нашей Солнечной системе в 2006 году астрономы уточнили определение планеты. Их последующая реклассификация Плутона в новую категорию карликовых планет вызвала много споров. Как эволюционировала классификация Плутона — интересная история в науке. Возникает вопрос: что есть планета, а что нет?

Плутон

С момента открытия в 1930 году до начала 2000-х Плутон считался девятой планетой.Когда астрономы впервые обнаружили Плутон, телескопы были не так хороши, поэтому Плутон и его спутник Харон рассматривались как один гораздо более крупный объект (, рис. ниже). С лучшими телескопами астрономы поняли, что Плутон намного меньше, чем они думали.

Плутон и его спутник Харон на самом деле являются двумя объектами.

Улучшенные технологии также позволили астрономам обнаружить множество более мелких объектов, таких как Плутон, которые вращаются вокруг Солнца. Одна из них, Эрида, открытая в 2005 году, даже больше Плутона (, рис. ниже).

Эрида и ее луна Дисномия.

Даже когда Плутон считался планетой, он был чудаком. В отличие от других внешних планет Солнечной системы, которые представляют собой газовые гиганты, она маленькая, ледяная и каменистая. Имея диаметр около 2400 км, это всего лишь одна пятая массы Луны на Земле. Орбита Плутона наклонена относительно других планет и имеет форму длинного узкого эллипса. Орбита Плутона иногда даже проходит внутри орбиты Нептуна.

В 1992 году орбита Плутона была признана частью пояса Койпера.Плутон с более чем 200 миллионами объектов пояса Койпера не прошел испытание по удалению других тел со своей орбиты.

Как вы думаете, из того, что вы прочитали выше, Плутон следует называть планетой? Почему люди не решаются лишить Плутона статуса планеты?

В 2006 году Международный астрономический союз решил, что существует слишком много вопросов, касающихся того, что можно назвать планетой, и таким образом уточнил определение планеты.

Согласно новому определению, планета должна:

  • Облетает звезду.
  • Быть достаточно большим, чтобы под действием силы тяжести он имел форму сферы.
  • Будь достаточно маленьким, чтобы не быть звездой.
  • Очистили область своей орбиты от более мелких объектов.

Карликовая планета — это объект, который соответствует первым трем пунктам в списке выше, но не четвертому, но не четвертому. Плутон теперь называют карликовой планетой вместе с объектами Церера, Макемаке и Эрида.

По данным IAU, карликовая планета должна:

  • Облетает звезду.
  • Имеет достаточно массы, чтобы быть почти сферическим.
  • Не очистил территорию вокруг своей орбиты от более мелких объектов.
  • Не будь луной.

Видео, показывающее, почему Плутон больше не планета: http://www.youtube.com/watch?v=FqX2YdnwtRc.

Плутон имеет три собственных луны. Самая большая из них, Харон, достаточно велика, поэтому систему Плутон-Харон иногда считают двойной карликовой планетой (, рис. ниже). Два меньших спутника, Никс и Гидра, были обнаружены в 2005 году.Но для того, чтобы объект превратился в планету, недостаточно иметь луны.

Церера

Церера — самый большой объект в поясе астероидов ( Рис. ниже). До 2006 года Церера считалась самым большим из астероидов, имея лишь около 1,3% массы Луны на Земле. Но в отличие от астероидов, Церера обладает достаточной массой, поэтому под действием силы тяжести она принимает форму сферы. Как и Плутон, Церера каменистая.

Церера — это планета? Насколько он соответствует указанным выше критериям? Церера вращается вокруг Солнца, она круглая и не луна.Как часть пояса астероидов, его орбита заполнена другими меньшими телами, поэтому Церера не соответствует четвертому критерию того, чтобы быть планетой.

На этом составном изображении карликовая планета Церера сравнивается с Землей и Луной.

Макемаке

Макемаке — третья по величине и вторая по яркости карликовая планета, которую мы открыли до сих пор ( Рис. ниже). При диаметре от 1300 до 1900 км, это примерно три четверти размера Плутона.Макемаке обращается вокруг Солнца за 310 лет на расстоянии от 38,5 до 53 а.е. Считается, что он состоит из метана, этана и азотного льда.

крупнейших известных транснептуновых объекта. Макемаке назван в честь божества, создавшего человечество в мифологии жителей острова Пасхи.

Эрис

Эрида — самая большая из известных карликовых планет Солнечной системы — примерно на 27% массивнее Плутона. Объект не был обнаружен до 2003 года, потому что он примерно в три раза дальше от Солнца, чем Плутон, и почти в 100 раз дальше от Солнца, чем Земля.В течение короткого времени Эрида считалась «десятой планетой» в Солнечной системе, но ее открытие помогло астрономам лучше определить планеты и карликовые планеты в 2006 году. У Эриды также есть небольшая луна, Дисномия, которая вращается вокруг нее примерно каждые 16 дней. .

Астрономы знают, что во внешних границах Солнечной системы могут быть и другие карликовые планеты. Хаумеа была превращена в карликовую планету в 2008 году, и теперь их осталось пять. Квавар, Варуна и Оркус могут быть добавлены в список карликовых планет в будущем.Нам еще многое предстоит открыть и изучить.

Краткое содержание урока

  • Астероиды — это скалистые тела неправильной формы, вращающиеся вокруг Солнца. Большинство из них находится в поясе астероидов, между орбитами Марса и Юпитера.
  • Метеороиды меньше астероидов, от размеров валунов до песчинок. Когда метеороиды входят в атмосферу Земли, они испаряются, образуя след светящегося газа, называемый метеором. Если какой-либо метеороид достигает Земли, это метеорит.
  • Кометы — это маленькие ледяные объекты с очень эллиптическими орбитами. Когда они приближаются к Солнцу, они образуют кому и хвосты, которые светятся и делают комету более заметной.
  • Короткопериодические кометы происходят из пояса Койпера за Нептуном. Долгопериодические кометы исходят из очень далекого облака Оорта.
  • Карликовые планеты — это сферические тела, которые вращаются вокруг Солнца, но не очистили свою орбиту от более мелких тел. Церера — карликовая планета в поясе астероидов. Плутон, Макемаке и Эрида — карликовые планеты в поясе Койпера.

Обзорные вопросы

1. Расположите следующие элементы в порядке убывания размера: астероид, звезда, метеороид, планета, карликовая планета.

2. Где находится больше всего астероидов?

3. В чем разница между метеором, метеороидом и метеоритом?

4. Почему метеориты чрезвычайно ценны для ученых?

5. Какие объекты изучили бы ученые, чтобы узнать о составе облака Оорта?

6. Почему Плутон больше не считается планетой?

7.Назовите четыре известных карликовых планеты в нашей Солнечной системе.

Дополнительная литература / Дополнительные ссылки

На что обратить внимание

  • В 2006 году астрономы изменили определение планеты и создали новую категорию карликовых планет. Считаете ли вы, что планеты, карликовые планеты, луны, астероиды и метеороиды — это четко отдельные группы?
  • Что определяет каждую из этих групп и что общего у объектов в этих разных группах? Может ли объект перейти из одной группы в другую? Как?
  • Мы узнали о многих различных объектах, которые встречаются в нашей солнечной системе.Какие объекты или системы объектов, по вашему мнению, находятся за пределами нашей солнечной системы?

Обзор нашей планетарной системы

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите, как объекты в нашей солнечной системе идентифицируются, исследуются и характеризуются
  • Опишите типы малых тел в нашей Солнечной системе, их расположение и то, как они образовались.
  • Смоделируйте солнечную систему с расстояниями от повседневной жизни, чтобы лучше понять расстояния в космосе

Солнечная система состоит из Солнца и множества более мелких объектов: планет, их спутников и колец, а также такого «мусора», как астероиды, кометы и пыль.Десятилетия наблюдений и исследований космических аппаратов показали, что большинство этих объектов образовались вместе с Солнцем около 4,5 миллиардов лет назад. Они представляют собой комки материала, которые образовались из огромного облака газа и пыли. Центральная часть этого облака стала Солнцем, а небольшая часть материала во внешних частях в конечном итоге сформировала другие объекты.

Рисунок 1: Астронавты на Луне. Лунный посадочный модуль и наземный вездеход из миссии «Аполлон-15» видны на этом виде единственного места за пределами Земли, которое было исследовано непосредственно людьми.(кредит: модификация работы Дэвида Р. Скотта, НАСА)

За последние 50 лет мы узнали о Солнечной системе больше, чем кто-либо мог представить до космической эры. Помимо сбора информации с помощью новых мощных телескопов, мы отправили космические корабли напрямую многим членам планетной системы. (Планетарная астрономия — единственная отрасль нашей науки, в которой мы можем, по крайней мере, косвенно, путешествовать к объектам, которые хотим изучать.) Наши роботы-исследователи летали с запоминающимися именами, такими как Voyager, Pioneer, Curiosity и Pathfinder. прошлого, орбиты или приземления на каждой планете, возвращая изображения и данные, которые поразили как астрономов, так и общественность.В процессе мы также исследовали две карликовые планеты, сотни очаровательных лун, четыре системы колец, дюжину астероидов и несколько комет (более мелких членов нашей солнечной системы, которые мы обсудим позже).

Наши зонды проникли в атмосферу Юпитера и приземлились на поверхности Венеры, Марса, нашей Луны , спутника Сатурна Титан, астероидов Эрос и Итокава и кометы Чурюмова-Герасименко (обычно обозначаемой как 67P). Люди ступили на Луну и вернули образцы почвы с ее поверхности для лабораторного анализа (рис. 1).Мы даже обнаружили другие места в нашей солнечной системе, которые могли бы поддерживать какую-то жизнь.

Просмотрите эту галерею изображений НАСА, которые прослеживают историю миссии Аполлона.

Опись

Солнце, звезда ярче примерно 80% звезд в Галактике, на сегодняшний день является самым массивным членом солнечной системы, как показано в таблице 1. Это огромный шар диаметром около 1,4 миллиона километров. с поверхностными слоями раскаленного газа и внутренней температурой в миллионы градусов.Солнце будет обсуждаться в следующих главах как наш первый и наиболее изученный пример звезды.

Таблица 1. Масса членов Солнечной системы
Объект Процент общей массы Солнечной системы
Солнце 99,80
Юпитер 0,10
Кометы 0,0005–0,03 (оценка)
Все остальные планеты и карликовые планеты 0.04
Луны и кольца 0,00005
Астероиды 0,000002 (оценка)
Космическая пыль 0,0000001 (оценка)

Таблица 1 также показывает, что большая часть вещества планет на самом деле сосредоточена в самой большой из них, Юпитер и , которая массивнее всех остальных планет вместе взятых. Астрономы смогли определить массы планет много веков назад, используя законы движения планет Кеплера и закон гравитации Ньютона, чтобы измерить гравитационное воздействие планет друг на друга или на спутники, вращающиеся вокруг них (см. Орбиты и гравитация).Сегодня мы делаем еще более точные измерения их масс, отслеживая их гравитационное воздействие на движение космических кораблей, которые проходят рядом с ними.

Помимо Земли, еще пять планет были известны древним — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — и две были открыты после изобретения телескопа: Уран и Нептун. Все восемь планет вращаются вокруг Солнца в одном направлении. Они вращаются примерно в одной плоскости, как машины, движущиеся по концентрическим путям на гигантской плоской ипподроме.Каждая планета остается на своей «полосе движения», следуя почти по круговой орбите вокруг Солнца и подчиняясь законам «движения», открытым Галилеем, Кеплером и Ньютоном. Помимо этих планет, мы также открывали меньшие миры за пределами Нептуна, которые называются транснептуновыми объектами или TNO (см. Рис. 2). Первым, кто был обнаружен в 1930 году, был Плутон , но другие были обнаружены в двадцать первом веке. Одна из них, Эрида, примерно такого же размера, как Плутон, и имеет по крайней мере один спутник (Плутон имеет пять известных спутников.) Самые большие TNO также классифицируются как карликовых планет, — это самый большой астероид Церера . (Карликовые планеты будут обсуждаться далее в главе о кольцах, лунах и Плутоне). На сегодняшний день обнаружено более 1750 таких ТНО.

Рисунок 2: Орбиты планет. Все восемь больших планет вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости. Также показаны пять известных в настоящее время карликовых планет: Эрида , Хаумеа , Плутон , Церера и Макемаке .Обратите внимание, что орбита Плутона не находится в плоскости планет.

Рисунок 3: Поверхность Меркурия. Рябое лицо земного мира Меркурий больше типично для внутренних планет, чем для водной поверхности Земли. На этом черно-белом изображении, сделанном с помощью космического корабля Mariner 10, виден регион шириной более 400 километров. (кредит: модификация работы НАСА / Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Вашингтонского института Карнеги)

Каждая из планет и карликовых планет также вращается (вращается) вокруг оси, проходящей через нее, и в большинстве случаев направление вращения совпадает с направлением вращения вокруг Солнца.Исключение составляют Венера , которая очень медленно вращается назад (то есть в ретроградном направлении), а также Уран и Плутон , которые также имеют странные вращения, каждая из которых вращается вокруг оси, наклоненной почти на бок. Мы еще не знаем ориентации спина Эрис, Хаумеа и Макемаке.

Четыре планеты, ближайшие к Солнцу (от Меркурия до Марса), называются внутренними или планетами земной группы . Часто Луна также обсуждается как часть этой группы, в результате чего общее количество земных объектов достигает пяти.(Обычно мы называем спутник Земли «Луной» с большой буквы, а другие спутники — «лунами» со строчной буквой m.) Планеты земной группы — это относительно небольшие миры, состоящие в основном из камня и металла. Все они имеют твердые поверхности, на которых сохранились записи их геологической истории в виде кратеров, гор и вулканов (рис. 3).

Следующие четыре планеты (от Юпитера до Нептуна) намного больше и состоят в основном из более легких льдов, жидкостей и газов. Мы называем эти четыре планеты-гиганта (от имени Юпитера, другого названия Юпитера в мифологии) или планет-гигантов — название, которое они полностью заслуживают (рис. 4).Например, внутри Юпитера может поместиться более 1400 Земель. У этих планет нет твердых поверхностей, на которые могли бы приземлиться будущие исследователи. Они больше похожи на огромные сферические океаны с гораздо меньшими плотными ядрами.

Рисунок 4: Четыре планеты-гиганта. Этот монтаж показывает четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Под ними Земля показана в масштабе. (кредит: модификация работы НАСА, Solar System Exploration)

Рядом с внешним краем системы находится Плутон , который был первым из далеких ледяных миров, обнаруженных за Нептуном. Плутон был посещен космическим кораблем в рамках миссии NASA New Horizons в 2015 году (см. Рис. 5).Таблица 2 суммирует некоторые из основных фактов о планетах.

Рис. 5: Плутон крупным планом. Это интригующее изображение космического корабля New Horizons, сделанное во время его полета над карликовой планетой в июле 2015 года, показывает некоторые из сложных особенностей ее поверхности. Закругленная белая область временно называется равниной Спутника в честь первого космического корабля человечества. (кредит: модификация работы НАСА / Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Юго-Западного исследовательского института)

Таблица 2.Планеты
Имя Расстояние от Солнца (AU) Период революции (г) Диаметр (км) Масса (10 23 кг) Плотность (г / см 3 )
Меркурий 0,39 0,24 4 878 3,3 5,4
Венера 0,72 0,62 12 120 48,7 5.2
Земля 1,00 1,00 12,756 59,8 5,5
Марс 1,52 1,88 6,787 6,4 3,9
Юпитер 5,20 11,86 142 984 18,991 1,3
Сатурн 9,54 29,46 120,536 5686 0.7
Уран 19,18 84,07 51,118 866 1,3
Нептун 30,06 164,82 49 660 1030 1,6

Пример 1: Сравнение плотностей

Давайте сравним плотности нескольких членов солнечной системы. Плотность объекта равна его массе, деленной на его объем. Объем ( V ) сферы (например, планеты) рассчитывается по формуле

[латекс] V = \ frac {4} {3} \ pi {R} ^ {3} [/ латекс]

, где π (греческая буква пи) имеет значение примерно 3.{3} [/ латекс]

Обратите внимание, что плотность воды в этих единицах составляет 1000 кг / м 3 , поэтому Mimas должны быть сделаны в основном изо льда, а не из камня. (Обратите внимание, что плотность Mimas, указанная в Selected Moons of the Planets, равна 1,2, но единицы, используемые там, отличаются. В этой таблице мы даем плотность в единицах г / см 3 , для которых плотность воды равна 1 . Можете ли вы показать, переведя единицы измерения, что 1 г / см 3 совпадает с 1000 кг / м 3 ?)

Проверьте свои знания

Вычислите среднюю плотность нашей планеты Земля.{3} [/ латекс]

Эта плотность в четыре-пять раз больше, чем у Мимаса. Фактически, Земля — ​​самая плотная из планет.

Узнайте больше о миссии НАСА к Плутону и посмотрите изображения в высоком разрешении спутника Плутона Харона.

Меньшие члены Солнечной системы

Рисунок 6: Сатурн и его кольца. На этом снимке «Кассини» 2007 года показан Сатурн и его сложная система колец, снятые с расстояния около 1,2 миллиона километров. Это изображение с естественными цветами состоит из 36 изображений, снятых в течение 2-х.5 часов. (кредит: модификация работы НАСА / Лаборатории реактивного движения / Института космических исследований)

Большинство планет сопровождаются одной или несколькими лунами; только Меркурий и Венера движутся в пространстве одни. Существует более 180 известных спутников, вращающихся вокруг планет и карликовых планет (см. «Избранные луны планет» для получения списка более крупных), и, несомненно, многие другие малые спутники остаются неоткрытыми.

Самая большая луна размером с маленькую планету и не менее интересна. Помимо нашей Луны, они включают четыре самых больших луны Юпитера (названные галилеевыми лунами в честь их первооткрывателя) и самые большие луны Сатурна и Нептуна (ошибочно названные Титаном и Тритоном).

Каждая из планет-гигантов также имеет кольца, состоящие из бесчисленных маленьких тел размером от гор до простых пылинок, вращающихся по орбите вокруг экватора планеты. Яркие кольца Сатурна , безусловно, легче всего увидеть. Это одни из самых красивых достопримечательностей Солнечной системы (рис. 6). Но все четыре системы колец интересны ученым из-за их сложной формы, на которую влияет притяжение лун, которые также вращаются вокруг этих планет-гигантов.

Рисунок 7: Астероид Эрос. Это небольшое изображение пересекающего Землю астероида было получено космическим аппаратом NEAR-Shoemaker с высоты около 100 километров. Этот вид покрытой кратерами поверхности имеет ширину около 10 километров. Космический корабль вращался вокруг Эроса в течение года, прежде чем мягко приземлился на его поверхность. (кредит: модификация работы NASA / JHUAPL)

В солнечной системе есть много других менее заметных элементов. Другая группа — это астероиды , скалистые тела, которые вращаются вокруг Солнца, как миниатюрные планеты, в основном в пространстве между Марсом и Юпитером (хотя некоторые из них пересекают орбиты планет, таких как Земля — ​​см. Рис. 7).

Большинство астероидов — это остатки первоначального населения Солнечной системы, существовавшего до образования самих планет. Некоторые из самых маленьких спутников планет, такие как спутники Марса, скорее всего, являются захваченными астероидами.

Другой класс малых тел состоит в основном из льда, состоящего из замороженных газов, таких как вода, двуокись углерода и окись углерода; эти объекты называются кометами (см. рис. 8).

Кометы также являются остатками образования Солнечной системы, но они были сформированы и продолжают (за редким исключением) вращаться вокруг Солнца в далеких, более прохладных регионах, хранясь в своего рода космической глубокой заморозке.Это также царство больших ледяных миров, называемых карликовыми планетами.

Рисунок 8: Комета Чурюмова-Герасименко (67P). На этом изображении показана комета Чурюмова-Герасименко, также известная как 67P, вблизи самого близкого сближения с Солнцем в 2015 году, как видно с космического корабля Rosetta . Обратите внимание на струи газа, выходящие с твердой поверхности. (кредит: модификация работы ESA / Rosetta / NAVACAM, CC BY-SA IGO 3.0)

Наконец, по всей Солнечной системе разбросано бесчисленное количество крупинок битой породы, которую мы называем космической пылью.Когда эти частицы входят в атмосферу Земли (как это делают миллионы людей каждый день), они сгорают, производя короткую вспышку света в ночном небе, известную как метеор (метеоры часто называют падающими звездами). Иногда более крупный кусок скального или металлического материала выживает после прохождения через атмосферу и приземляется на Землю. Любой предмет, который ударяется о землю, известен как метеорит. (Вы можете увидеть метеориты на выставке во многих музеях естествознания, а иногда даже можете купить их части у торговцев драгоценными камнями и минералами.)

Карл Саган: защитник солнечной системы

Самый известный астроном в мире в 1970-х и 1980-х годах Карл Саган посвятил большую часть своей профессиональной карьеры изучению планет и значительной энергии для повышения осведомленности общественности о том, что мы можем узнать, исследуя Солнечную систему (см. ). Саган родился в Бруклине, штат Нью-Йорк, в 1934 году. В юности он заинтересовался астрономией; он также считает, что научная фантастика поддерживает его увлечение тем, что происходит во Вселенной.

Рисунок 9: Карл Саган (1934–1996) и Нил де Грасс Тайсон. Саган вдохновил Тайсона стать ученым. (кредит «Саган»: модификация работы НАСА, Лаборатория реактивного движения; кредит «Тайсон»: модификация работы Брюса Ф. Пресса)

В начале 1960-х, когда многие ученые все еще думали, что Венера может оказаться гостеприимным местом, Саган подсчитал, что плотная атмосфера Венеры может действовать как гигантская оранжерея, удерживая тепло и сильно повышая температуру. Он показал, что сезонные изменения, наблюдаемые астрономами на Марсе, были вызваны не растительностью, а переносимой ветром пылью.Он был членом научных групп во многих роботизированных миссиях, которые исследовали Солнечную систему, и сыграл важную роль в том, чтобы НАСА установило табличку с сообщениями на борту космического корабля Pioneer, а также аудио-видео записи на космическом корабле Voyager — все из них суждено полностью покинуть нашу солнечную систему и отправить эти маленькие кусочки земных технологий среди звезд.

Чтобы стимулировать общественный интерес и общественную поддержку исследования планет, Саган помог основать Планетарное общество, в настоящее время крупнейшую в мире организацию, занимающуюся космическими интересами.Он был неутомимым и красноречивым защитником необходимости изучать солнечную систему крупным планом и ценности изучения других миров, чтобы лучше заботиться о своем собственном.

Саган смоделировал условия на ранней Земле, чтобы продемонстрировать, как некоторые из основных строительных блоков жизни могли образоваться из «изначального супа» природных соединений на нашей планете. Кроме того, он и его коллеги разработали компьютерные модели, показывающие, что последствия ядерной войны для Земли будут еще более разрушительными, чем кто-либо думал (теперь это называется гипотезой ядерной зимы), и демонстрирующие некоторые из серьезных последствий продолжающегося загрязнения нашей атмосферы. .

Саган, пожалуй, был наиболее известен как блестящий популяризатор астрономии и автор множества научных книг, в том числе бестселлера Cosmos и нескольких запоминающихся памятных дат исследованию Солнечной системы, таких как The Cosmic Connection и Бледно-голубая точка . Его книга The Demon Haunted World , завершенная незадолго до его смерти в 1996 году, возможно, является лучшим противоядием от нечетких размышлений о псевдонауке и иррациональности в современной печати.Написанный им интригующий научно-фантастический роман под названием « Контакт », который также стал успешным фильмом, по-прежнему рекомендуется многими преподавателями естествознания в качестве сценария для установления контакта с жизнью в другом месте, что гораздо более разумно, чем большинство научной фантастики.

Саган был мастером и в области телевидения. Его 13-серийный общественный телесериал Cosmos был просмотрен примерно 500 миллионами человек в 60 странах и стал одним из самых просматриваемых сериалов в истории общественного вещания.Несколько астрономов насмехались над ученым, проводившим так много времени на виду у публики, но, вероятно, будет справедливо сказать, что энтузиазм и умение Сагана как объяснителя завоевали больше друзей для астрономической науки, чем кто-либо или что-либо еще во второй половине двадцатый век.

За два десятилетия после смерти Сагана ни один другой ученый не достиг такого же уровня общественного признания. Возможно, самым близким из них является директор планетария Хайдена Нил де Грасс Тайсон, который пошел по стопам Сагана, создав обновленную версию программы Cosmos в 2014 году.Тайсон быстро отмечает, что Саган был его вдохновителем, чтобы стать ученым, рассказывая, как Саган пригласил его на день в Корнелл, когда он был старшеклассником, ищущим карьеру. Однако со времен Сагана медиа-среда сильно фрагментировалась. Интересно предположить, мог ли Саган приспособить свой стиль общения к миру кабельного телевидения, Twitter, Facebook и подкастов.

Два творческих видео знакомят с обсуждаемыми нами объектами солнечной системы.В книге Шейна Геллерта «Мне нужно немного космоса» используются фотографии и модели НАСА, чтобы показать различные миры, с которыми мы делим нашу систему:

В видео «Странники», более ориентированном на научную фантастику, мы видим некоторые планеты и луны как туристические направления для будущих исследователей, с комментариями, взятыми из записей Карла Сагана:

Масштабная модель Солнечной системы

Астрономия часто имеет дело с размерами и расстояниями, которые намного превосходят наш обычный опыт.Что на самом деле для кого-то значат 1,4 миллиарда километров — расстояние от Солнца до Сатурна? Может быть полезно визуализировать такие большие системы в виде масштабной модели.

В своем воображении давайте построим масштабную модель Солнечной системы, приняв масштабный коэффициент 1 миллиард (10 9 ), то есть уменьшив реальную Солнечную систему, разделив каждое измерение на коэффициент 10 9 . Таким образом, Земля имеет диаметр 1,3 сантиметра, размером с виноградину. Луна — это горошина, вращающаяся вокруг нее на расстоянии 40 сантиметров или чуть больше фута.Система Земля-Луна умещается в стандартный рюкзак.

В этой модели Солнце составляет почти 1,5 метра в диаметре, примерно средний рост взрослого человека, а наша Земля находится на расстоянии 150 метров — примерно в одном городском квартале — от Солнца. Юпитер находится в пяти кварталах от Солнца, а его диаметр составляет 15 сантиметров, то есть размером с очень большой грейпфрут. Сатурн находится в 10 кварталах от Солнца; Уран, 20 блоков; и Нептун, 30 кварталов. Расстояние до Плутона, которое довольно сильно меняется в течение его 249-летней орбиты, в настоящее время составляет чуть более 30 блоков и со временем становится все дальше.Большинство спутников внешней Солнечной системы имеют размер различных семян, вращающихся вокруг грейпфрута, апельсина и лимона, которые представляют внешние планеты.

В нашей масштабной модели человек уменьшен до размеров одного атома, а автомобили и космические корабли — до размеров молекул. Отправка космического корабля «Вояджер» к Нептуну включает в себя перемещение единственной молекулы от Земли-винограда до лимона в 5 километрах с точностью, эквивалентной ширине нити в паутине.

Если эта модель представляет солнечную систему, где бы были ближайшие звезды? Если мы сохраним тот же масштаб, ближайшие звезды будут на расстоянии десятков тысяч километров. Если вы построили эту масштабную модель в городе, в котором живете, вам придется разместить изображения этих звезд на другой стороне Земли или за ее пределами.

Между прочим, модельные солнечные системы, подобные той, которую мы только что представили, были построены в городах по всему миру. В Швеции, например, огромная арена «Глобус» в Стокгольме стала моделью для Солнца, а Плутон представлен 12-сантиметровой скульптурой в небольшом городке Дельсбо, в 300 км от отеля.Другая модель солнечной системы находится в Вашингтоне на торговом центре между Белым домом и Конгрессом (возможно, доказывает, что это разные миры?).

Имена в Солнечной системе

Мы, люди, просто не чувствуем себя комфортно, пока у чего-то нет имени. Типы бабочек, новые элементы и горы Венеры нуждаются в именах, чтобы мы почувствовали, что знакомы с ними. Как мы даем имена объектам и особенностям Солнечной системы?

Планеты и луны названы в честь богов и героев в греческой и римской мифологии (за некоторыми исключениями среди лун Урана, названия которых взяты из английской литературы).Когда Уильям Гершель, немецкий иммигрант в Англию, впервые открыл планету, которую мы теперь называем Ураном, он хотел назвать ее Георгием Сидусом (звездой Георгия) в честь короля Георга III его приемной страны. Однако это вызвало такой протест среди астрономов других стран, что классическая традиция была поддержана — и сохраняется до сих пор. К счастью, в древнем пантеоне было много второстепенных богов, поэтому осталось множество имен для множества маленьких лун, которые мы открываем вокруг планет-гигантов.(В «Избранных лунах планет» перечислены более крупные луны).

Кометы часто называют в честь их первооткрывателей (что является дополнительным стимулом для охотников за кометами). Их первооткрыватели назвали астероиды в честь кого угодно и чего угодно. В последнее время названия астероидов стали использовать для обозначения людей, внесших значительный вклад в астрономию, включая трех первоначальных авторов этой книги.

Это было почти все, что требовалось, когда наше исследование Солнечной системы ограничивалось Землей.Но теперь наш космический аппарат обследовал и сфотографировал множество миров в мельчайших деталях, и каждый мир имеет множество особенностей, которым также нужны названия. Чтобы присвоение имен космическим объектам оставалось многонациональным, рациональным и в некотором роде достойным, астрономы возложили ответственность за утверждение названий на специальный комитет Международного астрономического союза (МАС), в состав которого входят ученые из всех стран, которые астрономия.

Этот комитет IAU разработал набор правил для именования функций в других мирах.Например, кратеры на Венере названы в честь женщин, которые внесли значительный вклад в человеческие знания и благополучие. Вулканические образования на спутнике Юпитера Ио, который находится в состоянии постоянной вулканической активности, названы в честь богов огня и грома из мифологий многих культур. Кратеры на Меркурии увековечивают память известных романистов, драматургов, художников и композиторов. На Тетисе, спутнике Сатурна, все объекты названы в честь персонажей и мест из великой эпической поэмы Гомера Одиссея .По мере того, как мы исследуем дальше, вполне может оказаться, что больше мест в солнечной системе нуждаются в именах, чем может дать история Земли. Возможно, к тому времени исследователи и поселенцы этих миров будут готовы придумать свои собственные названия для мест, которые они могут (хотя бы на время) называть своим домом.

Вы можете быть удивлены, узнав, что значение слова планета в последнее время стало спорным, потому что мы обнаружили множество других планетных систем, которые не очень похожи на нашу. Даже в пределах нашей солнечной системы планеты сильно различаются по размеру и химическим свойствам.Самый большой спор касается Плутона, который намного меньше других восьми крупных планет. Категория карликовых планет была изобретена, чтобы включить Плутон и подобные ледяные объекты за Нептуном. Но является ли карликовая планета планетой? По логике, так и должно быть, но даже этот простой вопрос грамматики был предметом горячих споров как среди астрономов, так и среди широкой публики.

Основные понятия и краткое изложение

Наша солнечная система в настоящее время состоит из Солнца, восьми планет, пяти карликовых планет, почти 200 известных лун и множества более мелких объектов.Планеты можно разделить на две группы: внутренние планеты земной группы и внешние планеты-гиганты. Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке не попадают ни в одну из категорий; как ледяные карликовые планеты, они существуют в ледяном царстве на окраинах главной планетной системы. Планеты-гиганты состоят в основном из жидкостей и газов. Меньшие члены Солнечной системы включают астероиды (в том числе карликовую планету Церера), которые представляют собой скалистые и металлические объекты, находящиеся в основном между Марсом и Юпитером; кометы, которые состоят в основном из замороженных газов и обычно вращаются далеко от Солнца; и бесчисленные более мелкие частицы космической пыли.Когда метеор выживает после прохождения через нашу атмосферу и падает на Землю, мы называем это метеоритом.

Глоссарий

астероид: каменный или металлический объект, вращающийся вокруг Солнца, который меньше, чем большая планета, но не демонстрирует никаких свидетельств наличия атмосферы или других типов активности, связанных с кометами.

комета: небольшое тело из ледяной и пыльной материи, вращающееся вокруг Солнца; когда комета приближается к Солнцу, часть ее материала испаряется, образуя большую головку разреженного газа и часто хвост

планета-гигант: любая из планет Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун в нашей солнечной системе или планеты примерно такой же массы и состава в других планетных системах

метеор: небольшой кусок твердого вещества, который входит в атмосферу Земли и сгорает, в народе называется падающей звездой , потому что он виден как небольшая вспышка света

метеорит: часть метеорита, который выживает после прохождения через атмосферу и ударяется о землю

.

планета земной группы: любая из планет Меркурий, Венера, Земля или Марс; иногда Луна включается в список


Солнечная система — факты и информация

Вселенная заполнена миллиардами звездных систем.Расположенные внутри галактик, эти космические устройства состоят по крайней мере из одной звезды и всех объектов, которые перемещаются вокруг нее, включая планеты, карликовые планеты, луны, астероиды, кометы и метеороиды. Звездная система, с которой мы больше всего знакомы, конечно же, наша собственная.

Дом, милый дом

Если вы посмотрите на гигантское изображение космоса, увеличите масштаб галактики Млечный Путь, а затем снова увеличите масштаб одного из ее внешних спиральных рукавов, вы найдете Солнечную систему. Астрономы считают, что его образовалось около четырех.5 миллиардов лет назад, когда массивное межзвездное облако газа и пыли схлопнулось само на себя, дав начало звезде, которая закрепляет нашу солнечную систему — этот большой шар тепла, известный как Солнце.

Помимо Солнца, в наше космическое пространство входят восемь больших планет. Ближе всего к Солнцу находится Меркурий, за ним следуют Венера, Земля и Марс. Их называют планетами земной группы, потому что они твердые и каменистые. За орбитой Марса вы найдете главный пояс астероидов, область космических скал, оставшихся после образования планет.Затем идут гораздо более крупные газовые гиганты Юпитер и Сатурн, которые известны своими большими кольцевыми системами, состоящими из льда, камня или того и другого. Дальше — ледяные гиганты Уран и Нептун. Помимо этого, множество меньших ледяных миров собираются на огромном участке пространства, называемом поясом Койпера. Пожалуй, самый известный житель здесь — Плутон. Плутон, который когда-то считался девятой планетой, теперь официально классифицируется как карликовая планета вместе с тремя другими объектами пояса Койпера и Церерой в поясе астероидов.

Луны и другие вещества

Более 150 лун вращаются вокруг миров нашей Солнечной системы.Известные как естественные спутники, они вращаются вокруг планет, карликовых планет, астероидов и другого мусора. Среди планет луны чаще встречаются на окраинах Солнечной системы. Меркурий и Венера свободны от Луны, у Марса есть две маленькие луны, а у Земли только одна. Между тем, у Юпитера и Сатурна их десятки, а у Урана и Нептуна их больше 10. Несмотря на то, что Плутон относительно невелик, у Плутона пять лун, одна из которых настолько близка по размеру к Плутону, что некоторые астрономы утверждают, что Плутон и этот спутник Харон, являются двоичной системой.

Астероиды — слишком маленькие, чтобы их можно было назвать планетами, представляют собой каменистые глыбы, которые также вращаются вокруг нашего Солнца вместе с космическими камнями, известными как метеороиды. Десятки тысяч астероидов собраны в поясе, лежащем между орбитами Марса и Юпитера. Кометы, с другой стороны, живут внутри пояса Койпера и даже дальше в нашей солнечной системе, в далекой области, называемой облаком Оорта.

Атмосферные условия

Солнечная система окутана огромным пузырем, называемым гелиосферой.Гелиосфера, состоящая из заряженных частиц, генерируемых Солнцем, защищает планеты и другие объекты от высокоскоростных межзвездных частиц, известных как космические лучи. Внутри гелиосферы некоторые планеты окружены собственными пузырями, называемыми магнитосферами, которые защищают их от наиболее вредных форм солнечной радиации. На Земле очень сильная магнитосфера, а на Марсе и Венере ее нет.

Большинство больших планет также имеют атмосферы. Земля состоит в основном из азота и кислорода, которые необходимы для поддержания жизни.Атмосфера земных Венеры и Марса в основном состоит из углекислого газа, а толстые атмосферы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна состоят в основном из водорода и гелия. У Меркурия вообще нет атмосферы. Вместо этого ученые называют его чрезвычайно тонкое покрытие из кислорода, водорода, натрия, гелия и калия экзосферой.

У спутников тоже может быть атмосфера, но самый большой спутник Сатурна, Титан, — единственный известный спутник с толстой атмосферой, состоящей в основном из азота.

Жизнь за гранью?

На протяжении веков астрономы считали, что Земля является центром Вселенной, а Солнце и все другие звезды вращаются вокруг нее. Но в XVI веке немецкий математик и астроном Николай Коперник опроверг эту теорию, предоставив убедительные доказательства того, что Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца.

Сегодня астрономы изучают другие звезды в нашей галактике, в которых находятся планеты, в том числе некоторые звездные системы, такие как наша, у которых есть несколько планетных спутников.Основываясь на тысячах известных миров, обнаруженных к настоящему времени, ученые подсчитали, что миллиарды планетных систем должны существовать только в галактике Млечный Путь.

Так есть ли у Земли где-нибудь во Вселенной близнец? С постоянно совершенствующимися телескопами, роботами и другими инструментами астрономы будущего обязательно узнают.

4 Примитивные тела: строительные блоки Солнечной системы | Перспективы и путешествия планетарной науки на десятилетие 2013-2022 гг.

5.Х.А. Исии, Дж. П. Брэдли, З. Р. Дай, М. Чи, А. Кирсли, М.Дж. Берчелл, Н.Д. Браунинг и Ф.Дж. Молстер. 2008. Сравнение пыли кометы 81P / Wild2 с межпланетной пылью комет. Наука 319: 447-450.

6. Б. Якобсен, Q.-Z Yin, F. Moynier, Y. Amelin, A.N. Крот, К. Нагашима, И.Д. Хатчеон и Х. Пальме. 2008. Систематика 26Al-26Mg и 207Pb-206Pb в CAI Альенде: восстановлено каноническое солнечное начальное соотношение 26Al / 27Al. Earth and Planetary Science Letters 272: 353-364.

7. L.E. Найквист, Кляйн Т., К.-Й. Ши, Ю.Д. Риз. 2009. Распределение короткоживущих радиоизотопов в ранней солнечной системе и хронология аккреции, дифференциации и вторичной минерализации астероидов. Geochimica et Cosmochimica Acta 73: 5115-5136.

8. Д. Браунли, П. Цу, Дж. Алеон, C.M.O’D. Александр, Т. Араки, С. Байт, Г.А. Baratta, R. Bastien, P. Bland, P. Bleuet, J. Borg, et al. 2006. Комета 81P / Wild2 под микроскопом. Наука 314: 1711-1716.

9. К.Д. МакКиган, А.П. Каллио, В. Хебер, Дж. Джарзебински, П.Х. Мао, К. Коат, Т. Кунихиро, Р. Винс, Дж. Аллтон и Д.С.Бёрнетт. 2009. Изотопы кислорода в образце концентратора GENESIS (аннотация). Тезисы 40-й конференции по лунным и планетарным наукам, CD № 2494.

10. T. Kleine, M. Touboul, B. Bourdon, F. Nimmo, K. Mezger, H. Palme, S.B. Якобсен, К.-З. Инь, А. Холлидей. 2009. Hf-W хронология аккреции и ранней эволюции астероидов и планет земной группы. Geochimica et Cosmochimica Acta 73: 5150-5188.

11. W.F. Боттке, Д. Несворный, Р. Гримм, А. Морбиделли, Д. О’Брайен. 2006. Железные метеориты как остатки образовавшихся в районе земной планеты. Природа 439: 821-824.

12. G.M. Бернштейн, Д. Триллинг, Р.Л. Аллен, М.Е. Браун, М. Холман и Р. Малхотра. 2004. Распределение транснептуновых тел по размерам. Astrophysical Journal 128: 1364-1390.

13. A.J. Брирли.2006. Действие воды. Стр. 587-624 в Метеоритах и ​​ранней Солнечной системе II (Д.С. Лауретта и Х.Я. Максуин, ред.). University of Arizona Press, Тусон, Аризона,

14. H.Y. Максуин, А. Гош, Р.Э. Гримм, Л. Уилсон и Э. Молодой. 2003. Модели тепловой эволюции астероидов. Стр. 559-571 в Asteroids III (В. Ф. Боттке, А. Челлино, П. Паолички и Р. П. Бинзель, ред.). University of Arizona Press, Тусон, Аризона,

15. C.R. Chapman. 2002. Кратеры на астероидах от Galileo и NEAR Shoemaker.Стр. 315–330 в Asteroids III (W.F. Bottke, A. Cellino, P. Paolicchi и R.P. Binzel, ред.). University of Arizona Press, Тусон, Аризона,

16. P.C. Томас Дж. Веверка, M.J.S. Белтон, А. Хиди, М.Ф. A’Hearn, T.L. Фарнем, О. Груссен, Ж.-Й. Ли, Л.А. Макфадден, Дж. Саншайн, Д. Велльниц и др. 2007. Форма, топография и геология Темпела 1 по данным наблюдений Деппа. Икар 187: 4-15.

17. М. Вадхва, Г. Шринивасан и Р. В. Карлсон. 2006 г.Временные рамки планетезимальной дифференциации в ранней солнечной системе. Стр. 715-732 в Метеориты и ранняя Солнечная система II (Д.С. Лауретта и Х.Я. Максуин, ред.). University of Arizona Press, Тусон, Аризона,

18. T. Kleine, M. Touboul, B. Bourdon, F. Nimmo, K. Mezger, H. Palme, S.B. Якобсен, К.-З. Инь, А. Холлидей. 2009. Hf-W хронология аккреции и ранней эволюции астероидов и планет земной группы. Geochimica et Cosmochimica Acta 73: 5150-5188.

19. Д.У. Mittlefehldt. 2004. Ахондриты. Стр. 291-324 в Трактат по геохимии , Vol. 1. Метеориты, кометы и планеты (под ред. А. М. Дэвиса). Эльзевир, Оксфорд, Великобритания

20. Дж. Янг, Дж. Ф. Гольдштейн, E.R.D. Скотт. 2007. Железный метеорит — свидетельство раннего катастрофического разрушения протопланет. Nature 446: 888-891.

21. A. Ghosh, S.J. Weidenschilling, H.Y. Максуин, А. Рубин. 2006. Нагрев астероидов и термическая стратификация пояса астероидов.Стр. 555-566 в Метеоритах и ​​ранней Солнечной системе II (Д.С. Лауретта и Х.Й. Максуин, ред.). University of Arizona Press, Тусон, Аризона,

22. M.C. Де Санкрис, М. Каприя и А. Корадини. 2001. Термическая эволюция и дифференциация объектов пояса Эджворта-Койпера. Astronomical Journal 121: 2792-2799.

23. M.A. Sephton. 2002. Органические соединения в углеродистых метеоритах. Отчеты о натуральных продуктах 19: 292-311.

24.Дж. Д. Коди и C.M.O’D. Александр. 2005. ЯМР-исследования изменений химической структуры нерастворимого органического вещества из различных углеродистых хондритных групп. Geochimica et Cosmochimica Acta 69: 1085-1097.

25. С. Пьяццарелло, G.W. Купер, Г.Дж. Флинн. 2006. Природа и распределение органического вещества в углеродистых хондритах и ​​межпланетных пылевых частицах. Стр. 625-651 в Метеоритах и ​​ранней Солнечной системе II (D.S. Lauretta and H.Y. McSween, eds.). University of Arizona Press, Тусон, Аризона,

26. G.J. Флинн, П. Бле, Дж. Борг, Дж. П. Брэдли, Ф. Э. Бренкер, С. Бреннан, Дж. Бриджес, Д. Э. Браунли, Э. Буллок, М. Бургхаммер, Б.С. Кларк и др. 2006. Элементный состав образцов кометы 81P / Wild2, собранных Stardust. 314: 1731-1735.

6 неземных небесных тел, о которых вам нужно знать | Исследуйте | Потрясающие мероприятия и забавные факты

Pillar and Jets HH 901/902, снятые космическим телескопом Хаббла.(НАСА, ЕКА, М. Ливио и группа, посвященная 20-летию Хаббла (STScI))

Вы знаете, что такое небесное тело? Не позволяйте причудливому названию ввести вас в заблуждение — небесное тело — это все, что движется в космосе за пределами Земли. Солнце, луна, планеты, звезды, астероиды, метеоры … космос полон удивительных и интересных небесных тел, и ученые каждый день открывают новые. Итак, в следующий раз, когда вы посмотрите в ночное небо, вы можете подумать о некоторых неземных небесных телах:

Экзопланета 55 Cancri e

Художник показывает, как может выглядеть 55 Cancri e.(НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех)

Эта экзопланета (это планета за пределами нашей солнечной системы) в два раза больше Земли, но в восемь раз тяжелее. Почему? Потому что он сделан из бриллиантов! Но не слишком увлекайтесь получением — это слишком далеко, чтобы добраться до него. Фактически, в сорока световых годах от нас (это примерно 380 триллионов километров). Вы бы сказали: «Мы уже на месте?» очень, очень, очень, очень долго.

Атлас луны

Спутник Сатурна в Атласе, снятый космическим кораблем НАСА Кассини в 2017 году.(НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт / Институт космических наук)

Сатурн уже является крутым небесным телом с этими удивительными кольцами вокруг него. В отличие от Земли, у которой одна круглая луна, у Сатурна 53 луны — даже круче! И они тоже довольно интересной формы. Взгляните, например, на Атлас. Он имеет форму летающей тарелки (или, может быть, равиоли?). Удивительный!

Астероид 2015 BZ509

Художественная концепция астероида. (НАСА-Лаборатория реактивного движения-Калтех)

Астероид — это, по сути, скала, которая плавает в космосе.Астероиды круты, потому что они вращаются вокруг Солнца, как планета. Что делает астероид 2015 BZ509 интересным, так это то, как он движется. Большинство вещей в нашей солнечной системе движутся вокруг Солнца по часовой стрелке, но не этот малыш. Хотя он находится на одной орбите с Юпитером, этот астероид движется против часовой стрелки и является единственным небесным телом, которое это делает. Выбери свой путь, БЖ!

Туманность тарантул

Составное изображение с использованием данных космического телескопа Хаббл, рентгеновской обсерватории Чандра и спутника Спитцер.(Изображение предоставлено: рентгеновский снимок: NASA / CXC / PSU / L . Таунсли и др.; Оптический: NASA / STScI; инфракрасный: NASA / JPL / PSU / L . Таунсли и др.)

Другое название облака газа и пыли в космосе — туманность , и это потрясающе! Снимки, сделанные с помощью космического телескопа Хаббла, показывают, что у него яркие, тонкие «ноги», как у паука — так оно и получило свое название.

LL Пегаси звезда

Звездная спираль LL Pegasi.(ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / H. Kim et al., ESA / NASA & R. Sahai)

Когда вы думаете о звезде, представляете ли вы что-то мерцающее в ночном небе? Может что-то заостренное? Не LL Pegasi — внешний слой вокруг него закручивается по спирали. Ученые считают, что спираль вращается со скоростью 50 000 километров в час. У вас кружится голова от одной мысли об этом?

SN 2006gy сверхновая

Иллюстрация художника, показывающая, как мог выглядеть SN 2006gy, если смотреть с близкого расстояния.(NASA / CXC / M . Weiss )

Сверхновая — это гигантский космический взрыв, а SN 2006gy была огромной. Когда его наблюдали еще в 2006 году, это был самый яркий космический взрыв, который когда-либо видели. С тех пор были и другие сверхновые звезды, которые считались ярче, но сгорали быстрее, что делает эту сверхновую поистине ослепительной!

небесных тел — что такое небесные тела

Небесный объект — это естественное явление, происходящее в наблюдаемой Вселенной.В астрономии слова «объект» и «тело» часто используются как синонимы. С другой стороны, небесное тело — это отдельная, сильно связанная, смежная сущность, тогда как небесный объект — сложная, менее связная структура, которая может состоять из нескольких тел или даже других объектов с подструктурами. Небесные тела или небесные группы — это объекты в космосе, такие как солнце, планеты, луна и звезды. Они являются частью огромной вселенной, в которой мы живем, и обычно очень далеки от нас. Великолепное ночное небо усеяно такими объектами, и когда мы видим их в телескоп, они открывают собственные захватывающие миры.Поскольку они находятся так далеко, мы не можем увидеть их все невооруженным глазом и полагаемся на телескопы для их изучения. Слово небесное тело равно всей вселенной, как для известного, так и для неизвестного. По определению, небесное тело — это любой естественный объект за пределами атмосферы Земли. Простые примеры — Луна, Солнце и другие планеты нашей солнечной системы. Но это очень частичные примеры. В поясе Койпера находится множество небесных тел. Любой астероид в космосе — это небесное тело. (Изображение будет загружено в ближайшее время)

Классификация небесных тел.

1. Звезды
2. Планеты
3. Спутники
4. Кометы
5. Астероиды
6. Метеор и метеориты
7. Галактики

1. Звезды

(изображение будет скоро загружено)

Звезда — это форма небесного объекта, состоящая из сияющего плазменного сфероида, удерживаемого собственной гравитацией. Ближайшая к Земле звезда — Солнце. Несколько других звезд видны невооруженным глазом с Земли в ночное время, глядя на множество фиксированных светящихся точек на небе из-за их огромного расстояния от Земли.Исторически наиболее заметные звезды были сгруппированы в созвездия и астеризмы, самые яркие из которых получили соответствующие метки. Астрономы составили звездные каталоги, которые идентифицируют известные звезды и предоставляют стандартизированные звездные обозначения. Однако, по оценкам, во Вселенной более 300 секстиллионов (3 × 10 23 ) звезд, включая все звезды за пределами нашей галактики (Млечный Путь), которые не видны невооруженным глазом с Земли.

Показатель жизни звезды с гравитационным коллапсом газовой туманности, состоящей в основном из водорода, гелия и небольшого количества более тяжелых элементов.Когда лунное ядро ​​становится достаточно толстым, водород постепенно превращается в гелий в результате ядерного синтеза, высвобождая при этом энергию. Остальная часть внутренней части звезды передает энергию от ядра через смесь радиационного и конвективного процессов теплопередачи. Внутреннее давление предотвращает его дальнейшее разрушение под действием собственной силы тяжести. Звезда с массой, превышающей массу Солнца в 0,4 раза, расширится, превратившись в красную громадину, когда водородное топливо в ее ядре закончится.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Планета — это тело, вращающееся вокруг звезды, которая достаточно огромна, чтобы быть сферической по своей величине, недостаточно велика, чтобы вызвать термоядерный синтез, и очистила соседнюю область планетезималей.

Слово «планета» — это древнее слово, связанное с историей, астрологией, наукой, мифологией и религией. Невооруженным глазом можно увидеть пять планет Солнечной системы. Многие ранние культуры считали их небесными или посланниками идолов.По мере развития логических знаний человеческое понимание планет изменилось, включив в себя несколько непохожих объектов. В нашей солнечной системе есть восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Планеты в основном делятся на два основных типа: большие планеты-гиганты с низкой плотностью и более мелкие каменистые Земли. В Солнечной системе восемь планет. В порядке увеличения расстояния от Солнца это Меркурий, Венера, Земля и Марс, затем четыре планеты-гиганта, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.Шесть планет окружены одним или несколькими естественными спутниками.

Многочисленные тысячи планет вокруг других звезд («внесолнечные планеты» или «экзопланеты») были показаны в Млечном Пути. По состоянию на 5 февраля 2019 года было обнаружено 3956 известных внесолнечных планет в 2973 планетных системах (плюс 654 множественные планетные системы), размер которых увеличился от размера чуть выше Луны до газовых голиафов, примерно вдвое больших, чем Юпитер, из которых больше более 100 планет имеют тот же размер, что и Земля, девять из которых находятся на таком же сравнительном расстоянии от своей звезды, что и Земля от Солнца, т.е.е. в околозвездной обитаемой области.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Это естественный небесный объект с признанной орбитой вокруг планеты Солнечной системы, некоторые размером с километр в поперечнике. В Солнечной системе есть шесть наземных спутниковых систем, охватывающих 185 известных естественных спутников. Также известно, что четыре карликовые планеты, упомянутые МАС, имеют естественные спутники: Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. По состоянию на сентябрь 2018 года известно, что у 334 других малых планет есть луны.

Структура Земля-Луна уникальна тем, что отношение массы Луны к структуре Земли намного больше, чем у любого другого соотношения естественный спутник-планета в Солнечной системе (хотя есть и малые планеты-спутники). системы с еще большими отношениями, особенно система Плутон – Харон).

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Комета — это ледяной объект, который присутствует в объекте Солнечной системы, который при приближении к Солнцу нагревается и начинает выделять газы, практика, известная как выделение газов.Это создает видимую атмосферу или кому, а иногда и хвост. Эти явления связаны с воздействием солнечной радиации и солнечного ветра на ядро ​​кометы. Ядра кометы имеют диаметр от нескольких сотен метров до десятков километров и состоят из рыхлых скоплений льда, пыли и мелких каменистых частиц. Кома может быть в 15 раз больше диаметра Земли, в то время как хвост может составлять одну астрономическую единицу. Если комета достаточно яркая, ее можно будет увидеть с Земли без помощи телескопа, и она может пересечь небо по дуге 30 ° (60 лун).Кометы наблюдались и регистрировались с древних времен многими культурами.

Кометы отличаются от астероидов-d наличием протяженной гравитационно-несвязанной атмосферы рядом с их центральным ядром. Эта атмосфера имеет части, называемые комой, которые окружены ее ядрами (центральная часть, непосредственно окружающая ядро) и хвостом (обычно линейный участок, состоящий из пыли или газа, выдувается из комы под давлением ЛУЧЕЙ Солнца или выходит наружу. поток солнечной воздушной плазмы).Однако мертвые кометы, которые несколько раз проходили близко к Солнцу и утратили почти весь свой летучий лед и пыль, и могут стать похожими на небольшие астероиды. Предполагается, что астероиды имеют другое происхождение, чем кометы, поскольку они сформировались вокруг орбиты Юпитера, а не во внешней Солнечной системе. Открытие комет главного пояса и живых малых планет-кентавров нечеткое различие между астероидами и кометами. В первый период 21 века было обнаружено несколько малых тел с долгопериодическими орбитами комет, но особенности астероидов внутренней солнечной системы были названы мэнскими кометами.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Астероиды — это маленькие планеты, особенно внутри Солнечной системы. Большие астероиды еще называют планетоидами. Эти выражения исторически применялись к любому астрономическому телу, вращающемуся вокруг Солнца, которое не выглядело как планетоподобный диск и не имело характеристик живой кометы, таких как хвост. Когда были открыты малые планеты во внешней Солнечной системе, у них естественным образом обнаружилось, что их вершины, такие как кометы, богаты летучими веществами.В результате они часто прославились благодаря объектам, найденным в главном поясе астероидов. Слово «астероид» относится к маленьким планетам внутренней Солнечной системы.

Есть миллионы астероидов, многие из которых считаются раздробленными остатками планетезималей, тел в солнечной туманности молодого Солнца, которые никогда не становились достаточно большими, чтобы стать планетами. Подавляющее большинство известных астероидов вращается внутри ключевого пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера или на совместной орбите с Юпитером (Юпитерские троянцы).Однако существует несколько других орбитальных семейств со значительными популяциями, включая объекты, сближающиеся с Землей. Одиночные астероиды классифицируются по их типичным спектрам, причем большинство из них делятся на три ключевые группы: C-тип, M-тип и S-тип. Они были названы в честь и обычно идентифицируются с конфигурациями, богатыми углеродом, металлическими и силикатными (каменистыми) соответственно. Размеры астероидов сильно различаются; самая большая, Церера, составляет почти 1000 км (625 миль) в поперечнике.

Астероиды отделены от комет и метеороидов.В случае комет различие заключается в составе: в то время как астероиды в основном состоят из минералов и горных пород, кометы в основном состоят из пыли и льда. Более того, астероиды образуются ближе к Солнцу, препятствуя продвижению кометного льда. Разница между астероидами и метеороидами в основном заключается в размере: метеороиды имеют радиус одного метра или меньше, тогда как астероиды имеют радиус больше одного метра. Наконец, метеороиды могут состоять как из кометных, так и из астероидных материалов.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Метеор, также известный как падающая звезда, путь метеора виден и светящиеся метеороиды светящиеся метеороид, комета или астероид сквозь атмосферу Земли после нагревания до горения при столкновении с воздухом молекулы в верхних слоях атмосферы, создавая полосу света своим быстрым движением, а иногда также отслаивая в ней светящийся материал.Хотя может показаться, что метеор находится в нескольких тысячах футов от Земли, метеоры естественным образом встречаются в мезосфере на высотах от 76 до 100 км (от 250 000 до 330 000 футов). Корень слова «метеор» происходит от греческого «метеор», что означает «высокий в воздухе».

Ежедневно в атмосферу Земли попадают миллиарды метеоров. Большинство метеоров, вызывающих метеоры, имеют размер примерно с песчинку, то есть обычно миллиметр -размеры или даже меньше. Размеры метеоров можно измерить по их массе и плотности, которые, в свою очередь, можно ожидать, исходя из наблюдаемой траектории метеора в верхних слоях атмосферы. перемещаться через приток обломков, оставленных кометой, или в виде «случайных» или метеоров, не связанных с конкретным потоком космического мусора.Было замечено несколько конкретных метеоров, в основном представителями общественности, а другие — в основном случайно, но с достаточной информацией, что орбиты метеороидов, производящих метеоры, были измерены. Атмосферные скорости метеоров являются результатом движения Земли вокруг Солнца со скоростью около 30 км / с (68000 миль в час), орбитальной скорости метеоритов и гравитационного колодца Земли.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Галактика — это гравитационная система звезд, межзвездного газа, звездных фрагментов, пыли и темной материи.Слово «галактика» происходит от греческого слова «галактики» (γαλαξίας), буквально означающего «млечный», что означает Млечный Путь. Галактики имеют размер от маленьких с несколькими сотнями миллионов (10 8 ) звезд до колоссов с сотней триллионов (10 14 ) звезд, каждая из которых вращается вокруг центра масс своей галактики.

Галактики в соответствии с их визуальной морфологией характеризуются как овальные, спиральные или неправильные. Считается, что в ядрах многих галактик есть сверхмассивные черные дыры.Центральная черная дыра Млечного Пути, известная как Стрелец A *, имеет вес в четыре миллиона раз больше, чем Солнце. С апреля 2016 года GN-z11 является старейшей и наиболее охраняемой наблюдаемой галактикой с сопутствующим расстоянием 32 миллиарда световых лет от Земли и наблюдаемой, поскольку она существовала всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва.

Пространство между галактиками заполнено необоснованным газом (межгалактическая среда) со средней массой менее одного атома на кубический метр. Большинство галактик гравитационно систематизировано на группы, скопления и сверхскопления.Млечный Путь является частью Местной группы, которой правит он и Галактика Андромеды, и является частью сверхскопления Девы. В самом большом масштабе эти ассоциации в основном расположены в виде листов и нитей, окруженных огромными пространствами. Самая большая структура галактик, которую еще не распознали как скопление сверхскоплений, получившее название Ланиакея, которое содержит сверхскопление Девы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *