Планеты Солнечной системы: современный взгляд

 

Общая характеристика. Четвертая планета Солнечной системы, Примерно вдвое меньшая Земли (экваториальный радиус равен 3394 км) и в девять раз меньшая по массе. Ускорение свободного падения на поверхности 3,76 м/с². на поверхности наблюдается множество устойчивых деталей: яркие области оранжево-красноватого цвета (материки, площадью около 2/3 диска); полярные шапки – белые пятна, образующиеся вокруг полюсов марсианской осенью и исчезающие в начале лета; темные области («моря»), занимающие 1/3 диска; бассейны и кратеры – следы метеоритной бомбардировки; множество гор вулканического происхождения (высотой около 25-28 километров); множество проявлений эрозии; области с хаотическим рельефом; каналы и т.д. Грунт раздроблен и усыпан множеством каменных блоков. По составу породы похожи на земные, но с преобладанием оксидов железа. Магнитное поле в 1000 раз слабее земного. Средняя температура на поверхности Марса около 200 К, днем на экваторе она достигает 290 К, а ночью падает до 170 К и до 145 К в полярных шапках. Атмосфера состоит из СО₂ и N₂, имеются примеси Н₂О, СО и др. Эквивалентная толщина слоя атмосферной осажденной воды не более 10-20 мкм (на Земле – около 1 см). Остальная вода скована в недрах вечной мерзлотой. Скорость ветра в атмосфере обычно не превышает нескольких метров в секунду, но иногда возрастает до 40-50 м/с, вызывая глобальные пылевые бури – специфически марсианское явления, продолжающееся порой несколько месяцев. Имеется два близкие к планете спутника – Фобос и Деймос – открытых в 1877 году; оба спутника имеют неправильную форму; размеры Фобоса 22-25 км, Деймоса – около 13 км.

Еще в глубокой древности люди обратили внимание на ярко-оранжевую звезду, которая время от времени сияла на небосклоне. Древние египтяне и жители Вавилона называли её просто красной звездой. Пифагор предложил именовать её Пирей, что значит «пламенный». Древние греки посвящали все планеты богам. И конечно, для бога войны Ареса не нашлось более подходящего символа, чем красноватая звезда в черном небе. В римской мифологии Аресу соответствовал бог Марс. Так планета приобрела своё нынешнее имя.

Цвет планеты определяют красные окислы железа, присутствующие на поверхностных породах, между ядром и корой (кора мощная 70-100 км) находится силикатная мантия, обогащенная железом.

Сейчас Марс продолжает остывать. Сейсмическая активность планеты слабая. Сейсмограф на американском посадочном аппарате «Викинг-2» за год работы зафиксировал только один легкий толчок, и то, скорее всего вызванный не тектоническими процессами, а падением крупного метеорита. И все же обилие вулканических пейзажей свидетельствует о том, что в далеком прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху, скорее всего она закончилась около миллиарда лет назад.

Вулканы Марса – поземным меркам явления исключительные. Но даже среди них выделяется вулкан Олимп, расположенный на северо-западе гор Фарсида. Диаметр основания этой горы составляет 550 км, а её высота 27 км, т.е. она в три раза превосходит Эверест, высочайшую вершину Земли. Олимп увенчан огромным 60-километровым кратером. К востоку обнаружен другой крупный вулкан – Альба. Хотя он не может соперничать с Олимпом по высоте, диаметр его основания почти в три раз больше. Эти вулканические конусы возникли в результате спокойных излияний очень жидкой лавы, похожей по составу на лаву земных вулканов Гавайских островов. Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют предположить, что иногда на Марсе происходили и катастрофические извержения.

  2.4 Юпитер

 

1,9.1027 кг	Масса
142 800 км	Диаметр
1330 кг/м3	Плотность
9 ч 55 мин 29 с	Период вращения
5,20 А.Е.	Среднее расстояние от Солнца
11,86 года	Период обращения
1,30	Наклон орбиты
0,048	Эксцентриситет орбиты

 

Общая характеристика. Самая крупная, пятая от Солнца, большая планета Солнечной системы. Видимая «поверхность» представляет собой сплошной облачный покров с множеством непостоянных деталей, исключение составляет Большое красное пятно, наблюдающееся ещё в XVII веке. При помощи космических аппаратов найдено ещё несколько устойчивых красных пятен меньшего размера; наиболее заметны темные и светлые красноватые полосы, параллельные экватору – следствие зонального ветра. Основные компоненты атмосферы – это молекулярный водород Н₂ и Не с малыми примесями метана, аммиака и других элементов. В целом химический состав атмосферы и всей планеты существенно не отличается от солнечного. Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 0,5 атмосферы. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристалликов аммиака NH₃ , ниже расположены облака из кристаллов льда и капелек воды. Средняя температура составляет 130 К, что говорит о большом потоке внутреннего тепла и некотором сходстве Юпитера со звездами (коричневыми карликами). Водородно-гелиевая атмосфера на глубине около 1000 километров плавно переходит в более плотную газожидкую оболочку (оба газа находятся в сверхкритическом состоянии), а ещё глубже расположена зона металлического водорода. Имеется магнитосфера с размерами в несколько сотен раз превышающими размеры самой планеты. В 1995 году на орбиту был выведен искусственный спутник Юпитера «Галилео»; и спущен в атмосферу зонд для прямых измерений температуры, давления, химического состава и других характеристик.

Гигант-Юпитер. Не только самая крупная, но и вторая по яркости после Венеры планета. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером, то Юпитер иногда ярко сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой  планеты среди звезд древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер.

Юпитер – это планета-гигант, которая содержит в себе более 2/3 массы всей нашей планетной системы. Масса Юпитера равна 318 земным. Его объем в 1300 раз больше, чем у Земли. Видимая поверхность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли, но застроить Юпитер землянам не удастся: он представляет собой гигантский шар из водорода, практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая: - 140⁰С. Юпитер быстро вращается. Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась, и её полярный радиус стал на 4400 километров меньше экваториального, равного 71 400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного – компас там будет работать отменно, только северный конец стрелки будет всегда направлен на юг.

Особенно впечатляет Большое Красное Пятно Юпитера– колоссальный атмосферный вихрь эллиптической формы размером около 15 на 30 тыс. километров. Когда он возник – неизвестно, но в наземные телескопы он наблюдается уже 300 лет. Этот антициклон иногда почти исчезает, а затем появляется вновь. Очевидно, он родственник земных антициклонов, но из-за своих размеров гораздо более долгоживущий. Время жизни Большого Красного Пятна оценивается в сотни и даже в тысячи лет. Период круговорота вещества в этом вихре составляет неделю. В атмосфере Юпитера наблюдались подобные вихри меньших размеров с небольшим (порядка двух лет) временем жизни.

2.5 Сатурн

 

5,7.1026 кг	Масса
120 000 км	Диаметр
690 кг/м3	Плотность
10 ч 40 мин 30 с	Период вращения
9,54 А.Е.	Среднее расстояние от Солнца
29,46 года	Период обращения
2,50	Наклон орбиты
0,056	Эксцентриситет орбиты

 

Общая характеристика. Шестая большая планета Солнечной системы. Расположен примерно вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер. Экваториальный радиус 60330 км, масса 95 земных, ускорение свободного падения на экваторе 1100 см/с² . на диске можно различить полосы, зоны и другие более тонкие образования. В атмосфере наблюдаются спектральные линии водорода Н₂, метана СН₄, ацетилена С₂Н₂, этана С₂Н₆. элементарный состав, по-видимому, не отличается от солнечного, то есть на 99% планета состоит из водорода и гелия. По внутреннему строению Сатурн похож на Юпитер. Эффективная температура около 95 К. так же, как и у Юпитера, половина излучаемой энергии обусловлена потоком внутреннего тепла. Сатурн имеет магнитное поле (около 0,5 Э у видимой границы облаков) и радиационные пояса. Он имеет  очень красивую систему колец и 17 спутников.

Сатурн представляется невооруженному глазу звездой 1-й звездной величины, он значительно слабее по блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. Его тусклый свет, имеющий матово-белый оттенок, а также очень медленное движение по небу создали планете дурную славу, и рождение под знаком Сатурна считалось недобрым предзнаменованием.

Великолепие колец. В июле 1610 года Галилео Галилей опубликовал зашифрованное сообщение такого содержания: «Отдалённейшую из планет наблюдал тройною» «Отдалённейшей из планет» в то время считали Сатурн, а его кольца в телескопе Галилея выглядели двумя туманными пятнами по краям планеты. Предположение о том, что планета окружена кольцом, высказал в 1655 году голландец Христиан Гюйгенс, и поначалу его гипотез вызвала ожесточённую критику со стороны ортодоксов.

Если приблизиться  к кольцам вплотную, то они потеряют для нас свою монолитность и превратятся в огромное число отдельных «спутничков» Сатурна – частиц из обычного водяного льда самой разной величины: от мелких пылинок до глыб с поперечником 10-15 метров. Основная масса колец Сатурна заключена в частицах метровых размеров. Но это не цельные куски льда, а снежные комья, такие же рыхлые, как свежевыпавший снег (только там вряд ли есть узорчатые снежинки).

Эти снежные тела вращаются вокруг Сатурна со скоростью около 10 км/с. Их скорости так хорошо уравнены, что соседние частицы кажутся неподвижными по отношению друг к другу. На самом деле они очень медленно перемещаются в разных направлениях – со скоростью 1-2 м/с. Примерно с такой скоростью ползают земные улитки. Время от времени можно наблюдать эффектное зрелище – столкновение двух крупных частиц. Две глыбы размером с садовый домик начинают медленно соприкасаться друг с другом, сдвигая с поверхности целые сугробы рыхлого снега. Им не повезло: они не выдержали взаимного давления при ударе и медленно развалились на части. Типичная для колец «катастрофа» при скорости один миллиметр в секунду! Два больших остатка первоначальных тел продолжают движение, а сброшенные с них сугробы снега, комки и снежная пыль неспешно разлетаются в разные стороны, сверкая в лучах далёкого Солнца. Через несколько дней «пострадавшие» частицы снова врастут, поймав и поглотив огромное количеств более мелких снежков в кольцах.

Сами кольца чрезвычайно тонки: около 10-20 метров толщиной. По отношению ширины к толщине листок папиросной бумаги гораздо толще планетных колец. Если уменьшить кольца Сатурна до метрового размера, то их толщина составит тысячную долю миллиметра. 

2.6 Уран

 

8,7.1025 кг	Масса
51 800 км	Диаметр
1710 кг/м3	Плотность
17 ч 14 мин	Период вращения
19,18 А.Е.	Среднее расстояние от Солнца
84,01 года	Период обращения
0,770	Наклон орбиты
0,047	Эксцентриситет орбиты

 

Общая характеристика. Седьмая большая планета нашей Солнечной системы. Первые шесть планет могут быть видны на небе невооруженным глазом и принадлежат к числу наиболее ярких объектов, Уран же виден только в телескоп. Масса в 146 раз больше земной, радиус 25560 километров. Средняя плотность больше, чем у Юпитера и Сатурна. По-видимому, в его недрах больше тяжелых элементов. Детали на диске уверенным образом не различаются, но наблюдаются периодические колебания. Спектроскопическим способом в атмосфере Урана обнаружены водород Н₂ (вероятно, основной составляющий наряду с гелием), метан СН₄ и ацетилен С₂Н₂. метан имеет полосы поглощения в красной области спектра и его значительно больше над верхней границей облаков, чем на Юпитере и Сатурне. Это объясняет зеленую окраску планеты. Облака Урана состоят, по-видимому, из частиц замерзшего метана, температура вблизи верхней границы около 55 К, газовое давление несколько атмосфер. В 1986 году космический аппарат «Вояжер-2» пролетел на расстоянии 120 000 километров от Урана. Были переданы на Землю изображения самой планеты, её колец и спутников; исследовалась атмосфера планеты (дистанционно) и ее магнитное поле. Уран имеет 15 спутников и систему колец, самый крупный из его спутников – Титания.

В XVIII веке границей Солнечной системы считался Сатурн, известный с незапамятных времен. Никому и в голову не приходило, что за ним скрывается ещё одна, неведомая планета. 13 марта 1781 года новую планету – Уран – открыл учитель музыки из Англии Уильям Гершель, до этого совершенно неизвестный в астрономическом мире. Заметив в свой телескоп светлый диск, движущийся по небу, Гершель принял его за комету и сообщил об открытом небесном теле профессиональным астрономам в Гринвич. Довольно быстро выяснилось, что это новая планета, и весть об открытии облетела всю Европу.  

 

2.7 Нептун

 

1,03.1026 кг	Масса
46 600 км	Диаметр
2300 кг/м3	Плотность
16 ч 03 мин	Период вращения
30,06 А.Е.	Среднее расстояние от Солнца
164,79 года	Период обращения
1,770	Наклон орбиты
0,009	Эксцентриситет орбиты

 

Общая характеристика. Восьмая планета Солнечной системы. По характеристикам атмосферы и внутреннего строения Нептун очень похож на Уран. Известны восемь спутников и система колец. Из спутников Тритон принадлежит к числу крупнейших в Солнечной системе (радиус 2000 км); он имеет обратное обращение вокруг планеты.