Не отыщется в Солнечной системе даже пары планет, подобных единоутробным двойняшкам-близнецам. Все они разные: у каждой – свой неповторимый облик.
Вблизи от Солнца обращается четверка «миниатюрных» планет: небольшой массы и небольшого объема. Число спутников у данных планет более чем скромно (один у Земли и два у Марса). Их называют планетами земной группы.
Юпитер открывает шеренгу планет более массивных, чем Земля, и гораздо более рыхлых небесных тел. Их химический состав напоминает солнечный: преимущественно водород и гелий. Среди характерных черт планет данной группы – обилие спутников, а три из них увенчаны кольцами. Эти планеты называются «планеты-гиганты».
Светящийся диск, нагретый лучами,
Обителью бога считался давно.
Планету Меркурий увидеть глазами
В небесном пространстве не всем суждено.
С. Блоха
Меркурий принадлежит к группе из четырех планет земного типа, расположенных близко к Солнцу. Он находится на самом коротком расстоянии от светила и недалеко от Земли. Увидеть планету непросто: она никогда не уходит от солнца на угол больше чем на 28?. Это удаление называется элонгацией. Но и в наибольшей элонгации (18–28°) Меркурий можно наблюдать только на фоне светлого сумеречного неба в течение короткого времени на восходе или после захода Солнца. Тем не менее заметить планету нетрудно, если только помнить короткие календарные периоды ее видимости, знать, где ее искать, и учитывать, что видна она очень недолго, теоретически не более 1,5 ч, а практически намного меньше. Условия видимости повторяются несколько раз в год. С помощью телескопа Меркурий можно увидеть только в дневное время, причем распознать какие-либо детали на нем практически не удается. Поэтому на фотографических изображениях Меркурий всегда остается небольшим мутным пятнышком.
Наземные спектрофотометрические измерения показывают, что по своим свойствам поверхностные породы многих областей Меркурия напоминают материковые (горные) породы Луны, хотя и несколько светлее их. Атмосферы у Меркурия практически нет; она крайне разрежена, в миллиарды раз менее плотная, чем у Земли, причем с необычным газовым составом. В отличие от других планет земной группы, последний обладает гигантским железо-никелевым ядром. Скрывающая его внешняя силикатная сферическая оболочка по составу действительно похожа на породы поверхности Луны, причем имеет толщину всего 700–800 км.
Поверхность рассматриваемой планеты имеет особенности, присущие только Меркурию. Выделяются несколько характерных типов рельефа. Наиболее древний, насыщенный, — равнина, покрытая бесчисленным количеством перекрывающихся метеоритных кратеров, где удар каждого следующего метеоритного тела приходился на участок, уже многократно изрытый кратерами. Высота гор на Меркурии, вычисленная по длине теней, оказалась меньше, чем на Луне, что вероятно, тоже связано с различием в ускорениях свободного падения. Горы Меркурия достигают 2–4 км, а наибольшая высота лунных Скалистых гор составляет 5,8 км.
Необычная деталь рельефа на Меркурии — эскарп (уступ высотой 2–3 км, разделяющий два, в общем, ничем не отличающихся района). Протяженность таких обрывов — от сотен до полутысячи километров. Таков эскарп Дискавери. Эскарпы образовались, когда происходило сжатие Меркурия, повлекшее за собой сдвиги и наползание отдельных участков его коры.
Все изумруды будто бы зажглись
В туманном воздухе блистательной Венеры
И, словно слезы, звезды пролились
На полотно небесной сферы...
Не в силах мы постичь и разгадать
Ее сиянье ночью золотое,
И принимаем мы, как благодать,
Ее любви блистанье неземное.
Л. Кузьминская
Жан Буридан, ректор Парижского университета, в XIV в. видел в отсутствии фаз Венеры доказательство того. Что она излучает собственный свет: «... Ибо птолемей, применяя геометрию, установи, что Меркурий и Венера находятся между Землей и Солнцем, как и Лена, из чего следует, что если бы Меркурий и Венера, не обладали собственным светом, то приниали бы рост и убывание по мере приближения или удаления от Солнца подобно Луне ...»Правильно поставив вопрос, Буридан вывел ложное заключение, поскольку простым глазом фазы Венеры наблюдаются крайне редко – людьми с исключительно острым зрением.
Открыть фазы Венеры как твердо установленный факт суждено было Галилею. На заре телескопической астрономии великий Галилей обычным образом огласил анаграмму
Haec immatura a me jam frustra leguntur, o, y.
Расшифровка содержала известие о том, что мать любви (Венера) наблюдается в различных фазах подобно Луне (Цинтии):
Cynthiae figuras aemulatur mater amorum (Мать люби подражает фигурам Цинтии)
За этим открытием, окончательно утвердившим правоту гелиоцентрической системы Коперника, в изучении Венеры следовали полтора века застоя.
В 1761 г. Ломоносов сделал великое открытие атмосферы Венеры: «... Ожидая вступления Венерина на Солнце... увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен... При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю... появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила... Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере...»
Поверхность Венеры укрыта от землян непроницаемой завесой облаков. У венеры нет спутников, практически нет регулярного магнитного поля.
Случились вместе два Астронома в пиру
И спорили весьма между собой в жару.
Один твердил: "Земля, вертясь, круг Солнца ходит";
Другой, что Солнце все с собой планеты водит.
Один Коперник был, другой слыл Птолемей.
Тут повар спор решил усмешкою своей.
Хозяин спрашивал: "Ты звезд теченье знаешь?
Скажи, как ты о сем сомненье рассуждаешь?"
Он дал такой ответ: "Что в том Коперник прав,
Я правду докажу, на Солнце не бывав.
Кто видел простака из поваров такова,
Который бы вертел очаг кругом жаркова?"
М. Ломоносов
После кропотливой и упорной работы десятков поколений ученых было неопровержимо доказано, что Земля вовсе не «центр мироздания», а самая обыкновенная планета, т.е. холодный шар, движущийся вокруг Солнца.
В соответствии с законами Кеплера Земля обращается вокруг Солнца с переменной скоростью по слегка вытянутому эллипсу. Ближе всего к Солнцу она подходит в начале января, когда в северном полушарии царит зима, дальше всего отходит в начале июля. Разница в удалении Земли от Солнца между январем и июлем составляет около 5 млн км.
Эллиптичность орбиты Земли оказывает влияние на характер времен года. Причина смены времен года кроется в наклоне земной оси.
Различают три наружных оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу.
Под литосферой понимают верхний твердый покров планеты, который служит дном океана, а на материках совпадает с сушей.
Гидросфера – это подземные воды, воды рек, озер, морей и Мирового океана. Вода покрывает 71% всей поверхности нашей планеты. Средняя глубина Мирового океана – 3800 м.
Как и большинство планет, Земля окутана толстым слоем различных газов – атмосферой. Толща атмосферы защищает нас от кружащих вокруг Солнца пылинок, небольших камней и даже значительных по размерам глыб. Сталкивающиеся с Землей частицы с огромной скоростью врываются в атмосферу, от трения молниеносно накаляются, вспыхивают и сгорают. А людям кажется, сто с неба в эту минуту падает звезда.
Размеры земного шара (эллипсоида) (по Ф. Н. Красовскому и А. А. Изотову)
- Экваториальный радиус 6378 км
- Полярный радиус 6357 км
- Средний радиус Земли 6371 км
- Длина экватора 40076 км
- Длина меридиана 40008 км
- Поверхность Земли 510 млн.км2
- Поверхность Мирового океана 361 млн.км2(70,8%)
- Поверхность суши 149 млн. км2 (29,2%)
- Объем Земли 1083320 млн. км3
- Масса Земли 5,975*1021 кг, из которых около 7% приходится на воду
- Средняя плотность Земли 5520кг/м3
Луна – ближайшее к Земле небесное тело. Она удалена в среднем на 380 тыс. км и является единственным естественным спутником Земли.
«Загадочно мерцая в окулярах,
Плывет сквозь тьму космических глубин
Оранжевый сосед земного шара,
Фантазий и утопий властелин »
А. Коваленков.
Ранее невозможно было столь детально восстановить геологическую историю Марса. Красная планета превратилась из точки на ночном небе в страну величественных вулканов, пересохших рек, древних озер и продуваемых ветром лавовых покровов. История Марса – одна из наиболее захватывающих в Солнечной системе.
Поверхность Марса постоянно испытывала влияние огромного разнообразия процессов и условий окружающих среды. Климат менялся от засушливого до влажного, до появления снежного и ледяного покровов.
Среди марсианских ландшафтов преобладают красноватые каменистые пустыни, над ними плавают легкие прозрачные облака, а вместо предполагаемых искусственных «каналов» на фотографиях предстали русла пересохших марсианских рек. Снимки планеты обнаружили разнообразие марсианской поверхности: протяженные, изломанной формы долины, кратеры, вулканы, поля дюн.
Один из потухших вулканов настолько велик, что как самостоятельная деталь поверхности обозначался на картах еще в эпоху телескопических зарисовок. Этой детали за белизну (по-видимому, наблюдались окружающие гору облака) дали имя Снег Олимпа. Немного южнее экватора Марса протянулся тиктанический разлом: каньон шириною местами до 200 км и глубиною в 5-7 км, получивший название Долины Маринера. Памятниками марсианских ветров служат поля кочующих марсианских барханов. Крохотные пылевые частицы, плавающие в атмосфере Марса, по-разному рассеивают светв различных участках спектра и придают марсианскому небу розоватый оттенок. В зимнее время от лютой стужи на камнях марсианских пустынь выступает «иней» - оседает замерзшая углекислота. Спутники Марса оказались неправильной формы, оббитыми со всех концов космическими «камнями».
Огромная, красивая планета… Юпитера размеры, так огромны…
В честь Бога это чудо нарекли… Что все планеты спрятались бы в нём…
Юпитер есть восьмое чудо света… Там серы бьют фонтаны в космос вольно…
Он зажигает космоса огни… Планета эта пышет вся огнём…
Там бури, облаками все пылают… Луны четыре кружат по орбите…
Загадочно Юпитера пятно… Они похожи только на себя…
Что посредине кружится, играет… Там спутников довольно много в свите…
По габаритам, как Земля оно… Юпитер стал им домом навсегда…
Характер свой Юпитер проявляет…
Магнитный на планете бродит шторм…
Пусть каждый про планету ту узнает…
Увидит это чудо в телескоп
В. Амелин
Юпитер формировался в толстой и самой плотной части протопланетного облака. Именно сюда, в эту часть первичного облака, «выметались» давлением солнечных лучей все легкие летучие вещества, в особенности водород и гелий. Благодаря густой «питательной среде» Юпитер вырос в гиганта. Он больше напоминает звезду, чем планету: он содержит в основном водород с примесью гелия. В центре предполагается существование жидкого ядра из силикатов и металлов: железа, никеля. Ядро заключено в «скорлупу» из отвердевших водорода и гелия, причем водород в нижней части «скорлупы» должен перейти в особое, металлическое состояние. Выше располагается аналогичная по составу водородно-гелиевая атмосфера, причем из-за высоких давлений нижняя часть атмосферы имеет большую плотность и вязкость. По своим механическим свойствам она похожа на океан, чем на газовую оболочку. Таким образом, если углубляться постепенно в недра Юпитера, то сначала из обычной разреженной атмосферы попадешь в облачный слой – нечто вроде тумана с мелкими твердыми частичками, потом вступишь в слой значительного уплотнения, как бы слякоти, которая будет становиться все гуще и плотнее, покуда не окажется по существу твердой. Четко выраженной границы между твердым телом планеты и газовой оболочкой на Юпитере не существует.
Уже в небольшой телескоп Юпитер выглядит как золотистый диск, пересеченный светлыми и темными волокнистыми полосами. Полосы Юпитера – это следы общих атмосферных явлений, своего рода «пассатов», которые непрерывно дуют параллельно экватору. Юпитер делает полный оборот вокруг оси всего за 9 часов 50 минут и из-за большой скорости вращения заметно сжат у полюсов.
Самое удивительное образование в атмосфере Юпитера – Большое красное пятно. В облачном покрове Юпитера были зафиксированы многочисленные вихри, полярные сияния и всполохи молний.
Юпитер имеет одно основное, так называемое «внешнее» кольцо, которое стоит от планеты на один радиус и простирается в ширину на 6 тыс. км. Один из спутников обращается по внешней кромке этого кольца. Ближе к планете, почти достигая ее облачного слоя, располагается система значительно менее плотных «внутренних» колец.
Удивительны и спутники Юпитера. Яркий спутник по имени Европа скован ледяным панцирем и почти полностью лишен наиболее характерной черты поверхностей планетных тел – кратеров. В противоположность ледяной Европе будто ржавый шар спутника Ио продемонстрировал сразу 8 огнедышащих вулканов. Поверхность Ио затоплена лавой и исковеркана следами чудовищных по масштабам и силе эрозионных катаклизмов. Одна из наиболее примечательных деталей на поверхности Ио получила название Локки. Локки представляет собой 250-километровое озеро разплавленной серы, в котором плавает угловатой форма «айсберг» из твердой серы поперечником порядка 100 км.
Юпитер и его спутники в миниатюре напоминают самостоятельную планетную систему.
У каждой планеты есть что-то своё,
Что ярче всего отличает её.
Сатурн непременно узнаешь в лицо —
Его окружает большое кольцо.
Оно не сплошное, из разных полос.
Учёные вот как решили вопрос:
Когда-то давно там замёрзла вода,
И кольца Сатурна из снега и льда.
Римма Алдонина
Размеры планет, следующих за Юпитером, начинают идти на убыль. Сатурн поразмерам на 1/5 уступает Юпитеру, а на оборот вокруг оси затрачивает примерно на полчаса больше.
Наибольшее внимание астрономов постоянно привлекало к себе кольцо Сатурна. Астрономам удалось выделить вокруг Сатурна не несколько как прежде, а много тысяч вложенных одно в другое колец. Существуют яркие и узкие кольца, которые не только вложены друг в друга, но переплетаются в жгут.
Сатурн обращается вокруг Солнца так, что плоскость колец всегда остается параллельной самой себе.
В атмосфере Сатурна наблюдаются полосы, вихри, ореолы и другие образования, похожие на образования в атмосфере Юпитера. В целом строение Сатурна во многом напоминает строение Юпитера.
Юпитер и Сатурн – самые крупные планеты из групп водородно-гелиевых планет-гигантов.
Самый крупный спутник Сатурна – титан – имеет поперечник твердого тела в 5150 км.
Я - планета Уран.
Берегите глаза!
Планета – вспышка, планета – гроза!
И только свободу люблю и лелею.
Я – планета Водолея.
Фаина Мухамадеева
Уран – первая из планет, обнаруженных благодаря телескопу, хотя при благоприятном стечении обстоятельств его можно порой наблюдать на небе невооруженным глазом как очень слабую голубовато-зеленоватую точку.
Достопримечательностью планеты служит причудливость осевого вращения. Ось Урана отклонена от плоскости его орбиты всего на 8° и Уран вращается «лежа на боку».
Названия пяти спутников Урана, открытых по телескопическим наблюдениям с Земли с 1787 по 1948 гг., воскрешают в памяти имена литературных героев. В порядке удаления от планеты это Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон.
10 марта 1977 г. ученые-астрономы открыли кольца Урана. Девять узких колец как бы вложены одно в другое в плоскости экватора планеты. Типичная ширина колец составляет 10 км. Они – темные, и поэтому оставались в неизвестности 196 лет после открытия самого Урана.
На сегодняшний день Нептун известен как последняя из планет, по всем основным признакам принадлежащая к группе планет-гигантов. Планета имеет кольцо незамкнутого типа.
Первое кольцо Нептуна было обнаружено в 1968 году командой астрономов во главе с Эдвардом Гайненом. Но позже считалось, что это кольцо могло быть неполным, дефектным. Такое мнение возобладало после наблюдения за покрытием кольцами звезды в 1984 году, когда кольца затмили звезду во время её входа в тень, а не по выходе из неё. Изображения «Вояджера-2» от 1989 года разрешили эту проблему, поскольку было обнаружено ещё несколько слабых колец, но с достаточно массивной структурой. Причина этого так и не выяснена до сих пор, но это могло произойти из-за гравитационного взаимодействия с маленькими спутниками на орбите поблизости от колец.
Плутон удален от Солнца на 5,8 миллиарда километров. Оборот вокруг Солнца Плутон совершает за 248 земных лет. В вечных сумерках Плутона Солнце выглядит как яркая звезда, с трудом отличимая от других звезд небосклона. Из-за своей малости и удаленности Плутон был открыт только в 1930 году, но ученые давно предсказывали его существование.
Астроном Клайд Томбо исследовал участок неба, где ожидали появление Плутона, и опознал планету по ее движению на фоне неподвижных звезд. Плоскость орбиты Плутона не совпадает с плоскостью орбит других восьми планет Солнечной системы. Их орбиты лежат в одной плоскости как концентрические окружности, хотя на самом деле орбиты планет не окружности. Орбита Плутона повернута под углом к плоскости, в которой лежат орбиты остальных восьми планет.
Плутон то взлетает над этой плоскостью, то ныряет под нее, пересекая траекторию орбиты Нептуна.
Совсем недавно астрономы задались вопросом, действительно ли Плутон является частью Солнечной системы? Почему возник этот вопрос? Первые четыре планеты нашей Солнечной системы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — очень маленькие, скалистые миры. Следующие четыре — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — огромные газовые планеты, а за ними следует Плутон. Размером он с нашу Луну. Плутон просто невероятно мал по сравнению с гигантами, своими ближайшими соседями по периферии Солнечной системы. У Плутона есть спутник — Харон. Размерами Харон незначительно отличается от Плутона. Скорее это сестринская планета, чем настоящий спутник. В результате родилась теория, что Плутон и Харон не принадлежат к Солнечной планетной системе.
Литература:
- Ксанфомалити, Л. Неизвестный Меркурий / Л. Ксанфомалити // В. мире науки. – 2008. – № 2. – С. 64–73.
- http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/vse-o-plutone/
- Гурштейн, А. А. Извечные тайны неба / А. А. Гурштейн. – 3-е изд., перераб и доп. – М. : Наука, 1991. – 496 с.