Напрямок обертання планет. Яка планета обертається у зворотному напрямку

У це важко повірити, але колись Космос був зовсім порожній. Не було ні планет, ні супутників, ні зірок. Звідки ж з'явилися? Як утворилася Сонячна система? Ці питання багато століть хвилюють людство. Ця стаття допоможе дати деяке уявлення про те, що є Космос і відкриє цікаві факти про планети Сонячної системи.

З чого все починалося

Всесвіт – це весь видимий і невидимий Космос разом із усіма існуючими космічними тілами. Висувається кілька теорій її появи:

3. Божественне втручання.Наш Всесвіт настільки унікальний, в ньому все до дрібниць продумано, що він не міг виникнути сам собою. Тільки Великому Творцеві підвладно створити таке диво. Абсолютно не наукова теорія, але має право існування.

Суперечки щодо причин справжнього виникнення космічного простору продовжуються. За фактом, ми маємо уявлення про Сонячну систему, що включає палаюче світило та вісім планет з їхніми супутниками, галактики, зірки, комети, чорні дірки та багато іншого.

Дивовижні відкриття або цікаві факти про планети Сонячної системи

Космічні простори приваблюють своєю таємничістю. Кожне небесне тіло зберігає свою загадку. Завдяки астрономічним відкриттям з'являються цінні відомості про небесних мандрівників.

Найближче до сонця знаходиться Меркурій. Існує думка, що колись він був супутником Венери. Але внаслідок космічної катастрофи космічне тіло відокремилося від Венери та набуло власної орбіти. Рік на Меркурії триває 88 днів, а день – 59 діб.

Меркурій – єдина планета Сонячної системи, де можна спостерігати рух Сонця у зворотний бік. Це має цілком логічне пояснення. Швидкість обертання планети навколо своєї осі значно повільніша за своєю орбітою. Через таку різницю в швидкісних режимах і виникає ефект зміни руху Сонця.

На Меркурії можна спостерігати фантастичне явище: два заходи сонця і сходу. А якщо переміститися на меридіани 0? і 180?, то можна стати свідком трьох заходів сонця і сходів за добу.

Венера йде наступною за Меркурієм. Загоряється на небі під час заходу сонця на Землі, але спостерігати її можна всього пару годин. Через цю особливість її прозвали «Вечірня зірка». Цікаво те, що орбіта Венери лежить усередині орбіти нашої планети. Але рухається по ній у зворотний бік, проти годинникової стрілки. Рік на планеті триває 225 днів, а 1 день – 243 земні дні. Венера подібно до Місяця має зміну фаз, перетворюючись то на тонкий серп, то на широке коло. Існує припущення, що у атмосфері Венери можуть жити деякі види земних бактерій.

Земля- Воістину перлина Сонячної системи. Тільки на ній існує велика різноманітність життєвих форм. Люди настільки комфортно почуваються на цій планеті і навіть не здогадуються, що мчить вона своєю орбітою зі швидкістю 108 000 км на годину.

Четверта від Сонця планета – це Марс. Супроводжують його два супутники. Доба на цій планеті прирівнюється за тривалістю до земних – 24 години. А ось 1 рік триває 668 днів. Так само як і на Землі тут відбувається зміна пір року. Сезони викликають зміни і у зовнішньому вигляді планети.

Юпітер- Найбільший космічний гігант. Має безліч супутників (понад 60 штук) та 5 кілець. За масою перевищує Землю у 318 разів. Але, незважаючи на свої значні розміри, рухається досить швидко. Навколо своєї осі обертається лише за 10 годин, тоді як дистанцію навколо Сонця долає за 12 років.

Погода на Юпітері погана - постійні бурі та урагани, що супроводжуються блискавками. Яскравим представником подібних погодних умов є Велика червона пляма – вихор, що рухається зі швидкістю 435 км/год.

відмінною рисою Сатурна, безумовно, є його кільця. Ці плоскі утворення складаються з пилу та льоду. Товщина кіл коливається в діапазоні від 10 - 15 м до 1 км, ширина від 3 000 км до 300 000 км. Кільця планети є єдиним цілим, а представляють освіти як тонких спиць. Також планету оточує понад 62 супутники.

Сатурн має неймовірно високу швидкість обертання настільки, що він стискається біля полюсів. Доба на планеті триває 10 годин, рік – 30 років.

Уран, як і Венера, рухається довкола світила проти годинникової стрілки. Унікальність планети полягає в тому, що вона лежить на боці, її вісь нахилена під кутом 98˚. Існує теорія, що така ситуація планета прийняла після зіткнення з іншим космічним об'єктом.

Подібно до Сатурна, Уран має складну кільцеву систему, що складається з сукупності внутрішньої і зовнішньої групи кілець. У Урана їх налічується 13. Вважається, що кільця – це останки колишнього супутника Урану, що зіткнувся з планетою.

Уран немає твердої поверхні, третина радіусу, приблизно 8 000 км, – газова оболонка.

Нептун- Остання планета Сонячної системи. Його оточують 6 темних кілець. Найкрасивіший відтінок морської хвилі планеті надає метану, який є в атмосфері. Один оборот по орбіті Нептун робить за 164 роки. А от навколо своєї осі рухається досить швидко, і доба проходить за
16:00. У деяких місцях орбіта Нептуна перетинається з орбітою Плутона.

Нептун має велику кількість супутників. В основному всі вони обертаються перед орбітою Нептуна і називаються внутрішніми. Зовнішніх супутників, які супроводжують планету, налічується лише два.

На Нептуні можна спостерігати. Однак спалахи надто слабкі і виникають по всій планеті, а не лише біля полюсів, як на Землі.

Колись у космічних просторах налічувалося 9 планет. До цього числа входив і Плутон.Але через невеликий розмір, астрономічна спільнота визначила його в ряд планет-карликів (астероїдів).

Ось такі цікаві факти та дивовижні історії про планети Сонячної системи відкриваються у процесі дослідження чорних глибин Космосу.

13 березня 1781 року англійський астроном Вільям Гершель відкрив сьому планету Сонячної системи – Уран. А 13 березня 1930 року американський астроном Клайд Томбо відкрив дев'яту планету Сонячної системи – Плутон. На початку XXI століття вважалося, що у Сонячну систему входять дев'ять планет. Однак у 2006 році Міжнародна астрономічна спілка вирішила позбавити Плутон цього статусу.

Відомо вже 60 природних супутників Сатурна, більшість з яких виявлено за допомогою космічних апаратів. Більшість супутників складається з гірських порід і льоду. Найбільший супутник - Титан, відкритий в 1655 Християном Гюйгенсом, - за своєю величиною перевершує планету Меркурій. Діаметр Титану близько 5200 км. Титан облітає навколо Сатурна кожні 16 днів. Титан - єдиний супутник, що має дуже щільну атмосферу, в 1,5 рази більше Земної, і що складається в основному з 90% азоту, з помірним вмістом метану.

Міжнародний астрономічний союз офіційно визнав Плутон планетою у травні 1930 року. У той момент припускали, що його маса можна порівняти з масою Землі, але пізніше було встановлено, що маса Плутона майже в 500 разів менша за земну, навіть меншу за масу Місяця. Маса Плутона 1,2 на 10-22 ступеня кг (0,22 маси Землі). Середня відстань Плутона від Сонця 39,44 а. (5,9 на 10-12 ступеня км), радіус близько 1,65 тисяч км. Період обігу навколо Сонця 248,6 року, період обертання навколо осі 6,4 діб. Склад Плутона імовірно включає камінь і лід; планета має тонку атмосферу, що складається з азоту, метану та вуглецевого одноокису. У Плутона є три супутники: Харон, Гідра та Нікта.

Наприкінці XX і на початку XXI століть у зовнішній частині Сонячної системи було відкрито безліч об'єктів. Стало очевидним, що Плутон - лише один із найбільших відомих дотепер об'єктів поясу Койпера. Більше того, принаймні один з об'єктів пояса - Еріда - є більшим тілом, ніж Плутон і на 27% важчий за нього. У зв'язку з цим виникла ідея не розглядати більше Плутон як планету. 24 серпня 2006 року на XXVI Генеральній асамблеї Міжнародного астрономічного союзу (МАС) було ухвалено рішення надалі називати Плутон не "планетою", а "карликовою планетою".

На конференції було вироблено нове визначення планети, згідно з яким планетами вважаються тіла, що обертаються навколо зірки (і самі не є зіркою), що мають гідростатично рівноважну форму і "розчистили" область в районі своєї орбіти від інших, дрібніших, об'єктів. Карликовими планетами будуть вважатися об'єкти, що обертаються навколо зірки, мають гідростатично рівноважну форму, але не "розчистили" навколишній простір і не є супутниками. Планети та карликові планети - це два різні класи об'єктів Сонячної системи. Всі інші об'єкти, що обертаються навколо Сонця і не є супутниками, будуть називатися малими тілами Сонячної системи.

Таким чином, з 2006 року в Сонячній системі стало вісім планет: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун. Міжнародною астрономічною спілкою офіційно визнано п'ять карликових планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Еріда.

11 червня 2008 року МАС оголосив про введення поняття "шахрай". Плутоїдами вирішено називати небесні тіла, що обертаються навколо Сонця по орбіті, радіус якої більший за радіус орбіти Нептуна, маса яких достатня, щоб гравітаційні сили надавали їм майже сферичну форму, і які не розчищають простір навколо своєї орбіти (тобто навколо них звертається безліч дрібних об'єктів). ).

Оскільки для таких далеких об'єктів, як плутоїди, визначити форму і тим самим ставлення до класу карликових планет поки що важко, вчені рекомендували тимчасово відносити до плутоїдів всі об'єкти, абсолютна астероїдна величина яких (блиск з відстані в одну астрономічну одиницю) яскравіший за +1. Якщо пізніше з'ясується, що віднесений до шахраїв об'єкт карликовою планетою не є, його цього статусу позбавлять, хоча присвоєне ім'я залишать. До шахраїв були віднесені карликові планети Плутон і Еріда. У липні 2008 року до цієї категорії був включений Макемаке. 17 вересня 2008 року до списку додали Хаумеа.

Матеріал підготовлений на основі інформації відкритих джерел

Земля, як і всі планети нашої Сонячної Системи, обертається довкола Сонця. А навколо планет обертаються їхні місяці.

Починаючи з 2006 року, коли з розряду планет і переведений у карликові планети, у нашій системі налічується 8 планет.

Розташування планет

Усі вони розташовані на майже кругових орбітах і обертаються у напрямі обертання самого Сонця, крім Венери. Венера обертається у зворотному напрямку - зі сходу на захід, на відміну від Землі, яка обертається із заходу на схід, як і більшість інших планет.

Однак модель Сонячної системи, що рухається, стільки дрібних подробиць не показує. Уран обертається практично лежачи на боці (рухлива модель Сонячної системи це теж не показує), його вісь обертання нахилена на, приблизно, 90 градусів. Пов'язують це з катаклізмом, що стався дуже давно і вплинув на спосіб його осі. Це могло бути зіткнення з якимось великим космічним тілом, якому не пощастило пролітати повз газовий гігант.

Які існують групи планет

Планетарна модель Сонячної системи в динаміці показує нам 8 планет, які поділяються на 2 типи: планети Земної групи (до них відносяться: Меркурій, Венера, Земля та Марс) та планети газові гіганти (Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун).

Ця модель добре демонструє відмінності у розмірах планет. Планети однієї групи поєднують схожі характеристики, починаючи від будови та кінчаючи відносними розмірами, докладна модель Сонячної системи у пропорціях це наочно демонструє.

Пояси з астероїдів та крижаних комет

Крім планет, наша система містить сотні супутників (в одного Юпітера їх 62 штуки), мільйони астероїдів та мільярди комет. Також між орбітами Марса та Юпітера існує пояс астероїдів та інтерактивна модель Сонячної системи флеш його наочно демонструє.

Пояс Койпера

Пояс залишився з часів утворення планетної системи, а після орбіти Нептуна тягнеться пояс Койпера, в якому досі ховаються десятки крижаних тіл, деякі з яких навіть більше за Плутон.

І на відстані 1-2 світлового року розташовується хмара Оорта, воістину гігантська сфера, що оперізує Сонце і є залишками будівельного матеріалу, який був викинутий після закінчення формування планетної системи. Хмара Оорта настільки велика, що ми не в змозі показати вам його масштаб.

Регулярно постачає нам довгоперіодичні комети, яким потрібно близько 100000 років, щоб дістатися центру системи і радувати нас своїм наказом. Проте не всі комети з хмари переживають зустріч із Сонцем і торішнє фіаско комети ISON – яскраве тому підтвердження. Жаль, що дана модель системи флеш, не відображає такі дрібні об'єкти як комети.

Було б неправильно залишити без уваги таку важливу групу небесних тіл, яку виділили в окрему таксономію порівняно недавно, після того, як Міжнародний астрономічний союз (MAC) у 2006 році провів свою знамениту сесію на якій планету Плутон.

Передісторія відкриття

А передісторія розпочалася порівняно недавно, із введенням на початку 90-х років сучасних телескопів. Загалом початок 90-х ознаменувався рядом великих технологічних проривів.

По перше, саме в цей час було введено в дію орбітальний телескоп імені Едвіна Хаббла, який своїм 2.4 метровим дзеркалом, винесеним за межі земної атмосфери, відкрив зовсім дивовижний світ, недоступний наземним телескопам.

По-друге, якісний розвиток комп'ютерних та різних оптичних систем дозволило астрономам не лише побудувати нові телескопи, а й суттєво розширити можливості старих. За рахунок застосування цифрових камер повністю витіснили плівку. З'явилася можливість накопичувати світло і вести облік практично кожного фотона фотоприймача, що впав на матрицю, з недосяжною точністю, а комп'ютерне позиціонування та сучасні засоби обробки швидко перенесли, таку передову науку як астрономія, на новий ступінь розвитку.

Тривожні дзвіночки

Завдяки цим успіхам стало можливим відкривати небесні тіла досить великих розмірів, за межами орбіти Нептуна. Це були перші “дзвіночки”. Ситуація сильно загострилася на початку двохтисячних саме тоді, в 2003-2004 роках було відкрито Седна та Еріда, які за попередніми розрахунками мали однаковий з Плутоном розмір, а Еріда і зовсім його перевершувала.

Астрономи зайшли в глухий кут: або визнати, що вони відкрили 10 планету, або з Плутоном щось не так. А нові відкриття не змусили на себе довго чекати. У 2005 році була виявлена , яка разом з Кваваром, відкритим ще в червні 2002 року, Орком і Варуною буквально заполонили транснептуновий простір, який за орбітою Плутона, до цього, вважався мало не порожнім.

Міжнародна астрономічна спілка

Скликаний в 2006 році Міжнародний астрономічний союз ухвалив що Плутон, Еріда, Хаумеа і Церера, що приєдналася до них, належать до . Об'єкти, які перебували в орбітальному резонансі з Нептуном у співвідношенні 2:3, стали називатися плутино, а всі інші об'єкти пояса Койпера – кьюбівано. З того часу у нас з вами залишилося всього 8 планет.

Історія становлення сучасних астрономічних поглядів

Схематичне зображення Сонячної системи та космічних апаратів, що залишають її межі.

Сьогодні геліоцентрична модель Сонячної системи є незаперечною істиною. Але так було не завжди, а поки польський астроном Микола Коперник не запропонував ідею (яку висловлював ще Аристарх) про те, що не Сонце обертається навколо Землі, а навпаки. Слід пам'ятати, що деякі думають, що Галілео створив першу модель Сонячної системи. Але це помилка, Галілей лише висловлювався на захист Коперника.

Модель Сонячної системи за Коперником не всім припала до смаку і багато його послідовників, наприклад чернець Джордано Бруно, були спалені. Але модель по Птолемею не могла повністю пояснити небесних явищ, що спостерігаються, і зерна сумнівів, в умах людей, були вже посаджені. Наприклад геоцентрична модель була в змозі повністю пояснити нерівномірність руху небесних тіл, наприклад зворотні рухи планет.

У різні етапи історії існувало безліч теорій устрою нашого світу. Усі вони зображалися як малюнків, схем, моделей. Тим не менш, час та досягнення науково-технічного прогресу розставили все на свої місця. І геліоцентрична математична модель Сонячної системи це вже аксіома.

Рух планет тепер на екрані монітора

Поринаючи в астрономію як науку, людині непідготовленій буває важко уявити всі аспекти космічного світоустрою. Для цього оптимально підходить моделювання. Модель Сонячної системи з'явилася онлайн завдяки розвитку комп'ютерної техніки.

Не залишилася поза увагою і наша планетарна система. Фахівцями в галузі графіки було розроблено комп'ютерну модель Сонячної системи з введенням дат, яка доступна кожному. Вона являє собою інтерактивну програму, що відображає рух планет навколо Сонця. Крім того, вона показує, як навколо планет обертаються найбільші супутники. Також ми можемо побачити між Марсом та Юпітером та зодіакальні сузір'я.

Як користуватися схемою

Рух планет та їх супутників відповідають їх реальному добовому та річному циклу. Також модель враховує відносні кутові швидкості та початкові умови руху космічних об'єктів один щодо одного. Тому кожен момент часу їх відносне становище відповідає реальному.

Інтерактивна модель Сонячної системи дозволяє орієнтуватися в часі за допомогою календаря, зображеного у вигляді зовнішнього кола. Стрілка вказує на поточну дату. Швидкість перебігу часу можна змінювати, переміщуючи повзунок у верхньому лівому кутку. Також є можливість увімкнути відображення фаз Місяця, причому в лівому нижньому куті відобразиться динаміка місячних фаз.

Деякі припущення

Безкрайній космос, що оточує нас, — це не просто величезний безповітряний простір і порожнеча. Тут усе підпорядковане єдиному і строгому порядку, все має правила і підпорядковується законам фізики. Усе перебуває у постійному русі і у постійно взаємозв'язку друг з одним. Це система, в якій кожне небесне тіло займає певне місце. Центр Всесвіту оточений галактиками, серед яких і наш Чумацький Шлях. Нашу галактику у свою чергу формують зірки, навколо яких крутяться великі та малі планети зі своїми природними супутниками. Доповнюють картину вселенського масштабу об'єкти, що блукають – комети та астероїди.

У цьому безмежному скупченні зірок знаходиться і наша Сонячна система - крихітний за космічними мірками астрофізичний об'єкт, до якого належить і наш космічний будинок - планета Земля. Для нас землян, розміри Сонячної системи колосальні та важко піддаються сприйняттю. З погляду масштабів Всесвіту це крихітні цифри — лише 180 астрономічних одиниць або 2,693e+10 км. Тут також усе підпорядковане своїм законам, має чітко визначене місце і послідовність.

Коротка характеристика та опис

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

Орієнтовний вік Сонячної системи становить 4,5 млрд. років. Як і більшість об'єктів у Всесвіті, наша зірка утворилася внаслідок Великого вибуху. Походження Сонячної системи пояснюється дією тих самих законів, які діяли і продовжують діяти сьогодні в галузі ядерної фізики, термодинаміки та механіки. Спочатку утворилася зірка, навколо якої в силу відцентрових і відцентрових процесів, що відбуваються, почалося формування планет. Сонце сформувалося із щільного скупчення газів — молекулярної хмари, яка стала продуктом колосального Вибуху. В результаті доцентрових процесів відбувалося стиснення молекул водню, гелію, кисню, вуглецю, азоту та інших елементів в одну суцільну і щільну масу.

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

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

Сьогодні наше Сонце – це рядовий астрофізичний об'єкт у Всесвіті, не найменша зірка у нашій галактиці, але й далеко не найбільша. Сонце перебуває у своєму зрілому віці, будучи не лише центром Сонячної системи, а й головним чинником появи та існування життя на нашій планеті.

Остаточна будова Сонячної системи посідає цей же період, з різницею, плюс-мінус півмільярда років. Маса усієї системи, де Сонце взаємодіє з іншими небесними тілами Сонячної системи, становить 1,0014 M☉. Іншими словами, усі планети, супутники та астероїди, космічний пил і частинки газів, що обертаються навколо Сонця, порівняно з масою нашої зірки — крапля в морі.

У тому вигляді, в якому ми маємо уявлення про нашу зірку та планети, що обертаються навколо Сонця – це спрощений варіант. Вперше механічна геліоцентрична модель Сонячної системи з годинниковим механізмом була представлена науковій спільноті у 1704 році. Слід враховувати, що орбіти планет Сонячної системи не лежать у жодній площині. Вони обертаються довкола під певним кутом.

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

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

Карта - схема Сонячної системи - це малюнок, де всі об'єкти розташовані в одній площині. В даному випадку таке зображення дає уявлення тільки про розміри небесних тіл та відстані між ними. Завдяки такому трактуванню стало можливим зрозуміти місце розташування нашої планети серед інших планет, оцінити масштаби небесних тіл і дати уявлення про ті величезні відстані, які відокремлюють нас від наших небесних сусідів.

Планети та інші об'єкти Сонячної системи

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

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

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

Планети земної групи:

Меркурій;
Венера;
Марс.

Газові планети – гіганти:

Юпітер;
Сатурн;
Уран;
Нептун.

Усі планети, представлені у списку, відрізняються будовою, мають різні астрофізичні параметри. Яка планета більша чи менша за інших? Розміри планет Сонячної системи різні. Перші чотири об'єкти, схожі за своєю будовою із Землею, мають тверду кам'яну поверхню, наділені атмосферою. Меркурій, Венера та Земля є внутрішніми планетами. Марс замикає цю групу. Слідом за ним йдуть газові гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун - щільні, кулясті газові утворення.

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

Про астрофізичні параметри сучасних планет свідчить таблиця, де зазначено також відстань планет Сонячної системи до Сонця.

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

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

Насправді, в наукових колах існує думка, що пояс астероїдів утворився внаслідок руйнування комети. Астрономи виявили на великому астероїді Феміда і на малих планетах Церера і Веста, що є найбільшими об'єктами поясу астероїдів, присутність води. Знайдений на поверхні астероїдів крига може свідчити про кометну природу утворення цих космічних тіл.

Раніше Плутон, що належить до великих планет, сьогодні не вважається повноцінною планетою.

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

Ці карликові планети Сонячної системи розташовуються у поясі Койпера. Область між поясом Койпера та хмарою Оорта є найвіддаленішою від Сонця, проте і там космічний простір не пустує. 2005 року там виявили найдальше небесне тіло нашої Сонячної системи — карликову планету Еріду. Процес дослідження найвіддаленіших областей нашої Сонячної системи продовжується. Пояс Койпера та Хмара Оорта, гіпотетично є прикордонними областями нашої зіркової системи, що є видимим кордоном. Ця хмара з газу знаходиться на відстані одного світлового року від Сонця і є районом, де народжуються комети, мандрівні супутники нашого світила.

Характеристика планет Сонячної системи

Земна група планет представлена найближчими до Сонця планетами Меркурієм і Венерою. Ці два космічні тіла Сонячної системи, незважаючи на схожість у фізичній будові з нашою планетою, є ворожим для нас середовищем. Меркурій — найменша планета нашої зіркової системи, найближче до Сонця. Тепло нашої зірки буквально випілює поверхню планети, практично знищення на ній атмосферу. Відстань від поверхні планети до Сонця становить 57910000 км. За своїми розмірами, всього 5 тис. км у діаметрі, Меркурій поступається більшості великих супутників, які перебувають у владі Юпітера та Сатурна.

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

Найперша планета мчить навколо нашої зірки з величезною швидкістю, здійснюючи повний оберт навколо нашого світила за 88 земних днів. Помітити цю маленьку і спритну планету на зоряному небосхилі практично неможливо через близьку присутність сонячного диска. Серед планет земної групи саме на Меркурії спостерігаються найбільші перепади добових температур. Тоді як поверхня планети, звернена до Сонця, розжарюється до 700 градусів за Цельсієм, зворотний бік планети занурений у вселенський холод із температурами до -200 градусів.

Головна відмінність Меркурія від усіх планет Сонячної системи – його внутрішня будова. У Меркурія найбільше залізонікелеве внутрішнє ядро, на яке припадає 83% маси всієї планети. Однак навіть нехарактерна якість не дозволила Меркурію мати власні природні супутники.

Слідом за Меркурієм розташовується найближча до нас планета – Венера. Відстань від Землі до Венери становить 38 млн. км, і дуже схожа нашу Землю. Планета має практично такий же діаметр і масу, трохи поступаючись за цими параметрами нашій планеті. Однак у всьому іншому наша сусідка докорінно відрізняється від нашого космічного будинку. Період обороту Венери навколо Сонця становить 116 земних днів, а навколо своєї осі планета крутиться дуже повільно. Середня температура поверхні обертається навколо своєї осі за 224 земні доби Венери становить 447 градусів Цельсія.

Як і її попередниця, Венера позбавлена фізичних умов, які б існували відомих форм життя. Планету оточує щільна атмосфера, що складається переважно з вуглекислого газу та азоту. І Меркурій, і Венера — єдині із планет Сонячної системи, які позбавлені природних супутників.

Земля є останньою із внутрішніх планет Сонячної системи, перебуваючи від Сонця приблизно з відривом 150 млн. км. Наша планета робить один оберт навколо Сонця за 365 днів. Обертається навколо власної осі за 23,94 години. Земля є першим із небесних тіл, розташованим на шляху від Сонця до периферії, що має природний супутник.

Відступ: Астрофізичні параметри нашої планети добре вивчені та відомі. Земля є найбільшою та найщільнішою планетою з усіх інших внутрішніх планет Сонячної системи. Саме тут збереглися природні фізичні умови, за яких можливе існування води. Наша планета має стабільне магнітне поле, що утримує атмосферу. Земля є добре вивченою планетою. Подальше вивчення переважно має як теоретичний інтерес, а й практичний.

Замикає парад планет земної групи Марс. Подальше вивчення цієї планети має здебільшого як теоретичний інтерес, а й практичний, що з освоєнням людиною позаземних світів. Вчених-астрофізиків приваблює як відносна близькість цієї планети до Землі(у середньому 225 млн. км), а й відсутність складних кліматичних умов. Планета оточена атмосферою, щоправда перебуває у вкрай розрідженому стані, має власне магнітне поле і перепади температур на поверхні Марса не настільки критичні, як на Меркурії та на Венері.

Як і Земля, Марс має два супутники - Фобос і Деймос, природна природа яких останнім часом ставить під сумнів. Марс є останньою четвертою планетою із твердою поверхнею у Сонячній системі. Слідом за поясом астероїдів, який є своєрідним внутрішнім кордоном Сонячної системи, починається царство газових гігантів.

Найбільші космічні небесні тіла нашої Сонячної системи

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

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

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

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

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

За двома газовими гігантами йдуть холодні та темні світи, планети Уран та Нептун. Ці небесні тіла знаходяться на відстані 2,8 млрд. км і 4,49 млрд. км. від Сонця відповідно. Через величезну віддаленість від нашої планети, Уран і Нептун були відкриті порівняно недавно. На відміну від двох інших газових гігантів, на Урані та Нептуні присутні у великій кількості замерзлі гази — водень, аміак та метан. Ці дві планети ще називають крижаними гігантами. Уран менше за розмірами, ніж Юпітер і Сатурн, і займає третє місце в Сонячній системі. Планета є полюсом холоду нашої зіркової системи. На поверхні Урану зафіксовано середню температуру -224 градусів Цельсія. Від інших небесних тіл, що обертаються довкола Сонця, Уран відрізняється сильним нахилом власної осі. Планета ніби котиться, обертаючись довкола нашої зірки.

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

Обидві планети повільно та велично рухаються навколо нашого світила. Уран обертається навколо Сонця за 84 земні роки, а Нептун оббігає навколо нашої зірки вдвічі довше — 164 земні роки.

На закінчення

Наша Сонячна система є величезним механізмом, в якому кожна планета, всі супутники Сонячної системи, астероїди та інші небесні тіла рухаються чітко вставленим маршрутом. Тут діють закони астрофізики, які не змінюються вже 4,5 млрд. років. По зовнішніх краях нашої Сонячної системи рухаються у поясі Койпера карликові планети. Найчастішими гостями нашої зіркової системи є комети. Ці космічні об'єкти з періодичністю 20-150 років відвідують внутрішні області Сонячної системи, пролітаючи у зоні видимості від нашої планети.

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

СОНЯЧНА СИСТЕМА
Сонце і небесні тіла, що обертаються навколо нього - 9 планет, більше 63 супутників, чотири системи кілець у планет-гігантів, десятки тисяч астероїдів, незліченна кількість метеороїдів розміром від валунів до порошин, а також мільйони комет. У просторі між ними рухаються частки сонячного вітру – електрони та протони. Досліджено ще не всю Сонячну систему: наприклад, більшість планет та їх супутників лише швидко оглянуті з прогонових траєкторій, сфотографовано лише одну півкулю Меркурія, а до Плутона поки не було експедицій. Але все ж таки за допомогою телескопів і космічних зондів зібрано вже багато важливих даних.
Майже вся маса Сонячної системи (99,87%) зосереджена у Сонці. Розміром Сонце також значно перевершує будь-яку планету її системи: навіть Юпітер, який в 11 разів більший за Землю, має радіус у 10 разів менше сонячного. Сонце – звичайна зірка, яка світить самостійно за рахунок високої температури поверхні. Планети світять відбитим сонячним світлом (альбедо), оскільки самі досить холодні. Вони розташовані в наступному порядку від Сонця: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун та Плутон. Відстань у Сонячній системі прийнято вимірювати в одиницях середньої відстані Землі від Сонця, званого астрономічною одиницею (1 а. е. = 149,6 млн. км). Наприклад, середня відстань Плутона від Сонця 39 а. Відомі комети, що відлітають на 50 000 а. Відстань від Землі до найближчої зірки a Кентавра 272 000 а.о., або 4,3 світлових років (тобто світло, що рухається зі швидкістю 299 793 км/с, проходить ця відстань за 4,3 роки). Для порівняння, від Сонця до Землі світло сягає 8 хв, а до Плутона - за 6 год.

Планети обертаються навколо Сонця майже круговими орбітами, що лежать приблизно в одній площині, в напрямку проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку північного полюса Землі. Площина орбіти Землі (площина екліптики) лежить близько до середньої площини орбіт планет. Тому видимі шляхи планет, Сонця та Місяця на небі проходять поблизу лінії екліптики, а самі вони завжди видно на тлі сузір'їв Зодіаку. Нахили орбіт відлічуються від площини екліптики. Кути нахилу менше 90 ° відповідають прямому орбітальному руху (проти годинникової стрілки), а кути більше 90 ° - зворотному руху. Усі планети Сонячної системи рухаються у прямому напрямку; найбільший нахил орбіти у Плутона (17 °). Багато комет рухаються у зворотному напрямку, наприклад, нахил орбіти комети Галлея 162°. Орбіти всіх тіл Сонячної системи дуже близькі до еліпси. Розмір та форма еліптичної орбіти характеризуються великою піввіссю еліпса (середньою відстанню планети від Сонця) та ексцентриситетом, що змінюється від е = 0 у кругових орбіт до е = 1 у гранично витягнутих. Найближчу до Сонця точку орбіти називають перигелієм, а найвіддаленішу - афелієм.
Див. такожОРБІТА; КОНІЧНІ ПЕРЕЧЕННЯ . З погляду земного спостерігача планети Сонячної системи ділять дві групи. Меркурій і Венеру, які ближчі один до Сонцю, ніж Земля, називають нижніми (внутрішніми) планетами, а більш далекі (від Марса до Плутона) - верхніми (зовнішніми). У нижніх планет існує граничний кут віддалення від Сонця: 28 ° у Меркурія і 47 ° у Венери. Коли така планета максимально віддалена на захід від Сонця, кажуть, що вона знаходиться в найбільшій західній (східній) елонгації. Коли нижню планету видно прямо перед Сонцем, кажуть, що вона знаходиться в нижньому з'єднанні; коли за Сонцем - у верхньому з'єднанні. Подібно до Місяця, ці планети проходять через всі фази освітлення Сонцем протягом синодичного періоду Ps - часу, за який планета повертається до вихідного положення щодо Сонця з точки зору земного спостерігача. Справжній орбітальний період планети (P) називають сидеричним. Для нижніх планет ці періоди пов'язані співвідношенням:
1/Ps = 1/P – 1/Po де Po – орбітальний період Землі. Для верхніх планет подібне співвідношення має інший вигляд: 1/Ps = 1/Po – 1/P Для верхніх планет характерний обмежений діапазон фаз. Максимальний фазовий кут (Сонце-планета-Земля) у Марса 47 °, у Юпітера 12 °, у Сатурна 6 °. Коли верхня планета видно за Сонцем, вона перебуває у поєднанні, а коли у протилежному Сонцю напрямку - у протистоянні. Планета, спостерігається на кутовому відстані 90° від Сонця, у квадратурі (східної чи західної). Пояс астероїдів, що проходить між орбітами Марса та Юпітера, ділить планетну систему Сонця на дві групи. Усередині нього розташовуються планети земної групи (Меркурій, Венера, Земля і Марс), схожі на те, що це невеликі, кам'янисті і досить щільні тіла: їх середні щільності від 3,9 до 5,5 г/см3. Вони порівняно повільно обертаються навколо осей, позбавлені кілець і мають мало природних супутників: земний Місяць та марсіанські Фобос та Деймос. Поза поясом астероїдів знаходяться планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Їх характерні великі радіуси, низька щільність (0,7-1,8 г/см3) і глибокі атмосфери, багаті воднем і гелієм. Юпітер, Сатурн та, можливо, інші гіганти позбавлені твердої поверхні. Всі вони швидко обертаються, мають багато супутників та оточені кільцями. Далекий маленький Плутон і великі супутники планет-гігантів багато в чому схожі на планети земної групи. Стародавні люди знали планети, видимі неозброєним оком, тобто. всі внутрішні та зовнішні аж до Сатурна. В.Гершель відкрив у 1781 Уран. Перший астероїд виявив Дж.Піацці в 1801 році. Аналізуючи відхилення в русі Урана, У.Левер'є і Дж.Адамс теоретично відкрили Нептун; на обчисленому місці його виявив І.Галле в 1846. Найдальшу планету - Плутон - відкрив у 1930 К.Томбо в результаті тривалих пошуків занептунової планети, організованих П.Ловеллом. Чотири великі супутники Юпітера виявив Галілей в 1610. З тих пір за допомогою телескопів і космічних зондів у всіх зовнішніх планет знайдено численні супутники. Х.Гюйгенс в 1656 р. встановив, що Сатурн оточений кільцем. Темні кільця Урана були відкриті із Землі в 1977 під час спостереження покриття зірки. Прозорі кам'яні кільця Юпітера виявив у 1979 році міжпланетний зонд "Вояджер-1". З 1983 у моменти покриття зірок відзначалися ознаки неоднорідних кілець у Нептуна; 1989 року зображення цих кілець було передано "Вояджером-2".
Див. також
АСТРОНОМІЯ ТА АСТРОФІЗИКА;
ЗОДІАК;
КОСМІЧНИЙ ЗОНД;
НЕБЕСНА СФЕРА.
СОНЦЕ
У центрі Сонячної системи розташоване Сонце – типова одиночна зірка радіусом близько 700 000 км та масою 2*10 30 кг. Температура видимої поверхні Сонця – фотосфери – бл. 5800 К. Щільність газу у фотосфері у тисячі разів менша за щільність повітря біля поверхні Землі. Усередині Сонця температура, щільність і тиск збільшуються з глибиною, досягаючи в центрі відповідно 16 млн. К, 160 г/см3 і 3,5 * 1011 бар (тиск повітря в кімнаті близько 1 бар). Під впливом високої температури в ядрі Сонця водень перетворюється на гелій із виділенням великої кількості тепла; це утримує Сонце від стиску під впливом своєї силою тяжкості. Енергія, що виділяється в ядрі, залишає Сонце в основному у вигляді випромінювання фотосфери з потужністю 3,86 * 10 26 Вт. З такою інтенсивністю Сонце випромінює вже 4,6 млрд. років, переробивши цей час 4% свого водню на гелій; при цьому 0,03% маси Сонця перетворилося на енергію. Моделі еволюції зірок вказують, що Сонце зараз перебуває у середині свого життя (див. також ЯДЕРНИЙ СИНТЕЗ). Щоб визначити вміст різних хімічних елементів на Сонці, астрономи вивчають лінії поглинання та випромінювання у спектрі сонячного світла. Лінії поглинання - це темні проміжки у спектрі, що вказують на відсутність у ньому фотонів даної частоти, поглинених певним хімічним елементом. Лінії випромінювання, або емісійні лінії, - це яскравіші ділянки спектра, що вказують на надлишок фотонів, випромінюваних будь-яким хімічним елементом. Частота (довжина хвилі) спектральної лінії вказує, який атом чи молекула відповідальні її виникнення; контраст лінії свідчить про кількість випромінює або поглинає світло речовини; ширина лінії дозволяє судити про його температуру та тиск. Вивчення тонкої (500 км) фотосфери Сонця дозволяє оцінити хімічний склад його надр, оскільки зовнішні області Сонця добре перемішані конвекцією, спектри Сонця мають високу якість, а фізичні процеси, що відповідають за них, цілком зрозумілі. Проте слід зазначити, що досі ідентифіковано лише половину ліній у сонячному спектрі. У складі Сонця переважає водень. На другому місці - гелій, назва якого ("геліос" по-грецьки "Сонце") нагадує, що він був відкритий спектроскопічно на Сонці раніше (1899), ніж на Землі. Оскільки гелій - інертний газ, він вкрай неохоче вступає в реакції з іншими атомами і також неохоче проявляє себе в оптичному спектрі Сонця - лише однією лінією, хоча багато менш рясні елементи представлені в спектрі Сонця численними лініями. Ось склад "сонячної" речовини: на 1 млн. атомів водню припадає 98 000 атомів гелію, 851 кисню, 398 вуглецю, 123 неону, 100 азоту, 47 заліза, 38 магнію, 35 кремнію, 16 сірки, 4 аргону, 3 2 атоми нікелю, натрію та кальцію, а також трохи всіх інших елементів. Таким чином, за масою Сонце приблизно на 71% складається з водню та на 28% з гелію; частку інших елементів доводиться трохи більше 1%. З погляду планетології примітно, що деякі об'єкти Сонячної системи мають практично такий самий склад, як Сонце (див. нижче розділ про метеорити). Подібно до того, як погодні явища змінюють зовнішній вигляд планетних атмосфер, вигляд сонячної поверхні теж змінюється з характерним часом від годинника до десятиліть. Однак є важлива різниця між атмосферами планет і Сонця, яка полягає в тому, що рух газів на Сонці контролює його потужне магнітне поле. Сонячні плями - це області поверхні світила, де вертикальне магнітне поле настільки велике (200-3000 Гс), що перешкоджає горизонтальному руху газу і тим самим придушує конвекцію. В результаті температура в цій галузі опускається приблизно на 1000 К, і виникає темна центральна частина плями - "тінь", оточена гарячою перехідною областю - "полутенью". Розмір типової сонячної плями трохи більший за діаметр Землі; існує така пляма кілька тижнів. Кількість плям на Сонці то збільшується, то зменшується із тривалістю циклу від 7 до 17 років, у середньому 11,1 року. Зазвичай що більше плям у циклі, тим коротше сам цикл. Напрямок магнітної полярності плям змінюється на протилежне від циклу до циклу, тому справжній цикл активності Сонця становить 22,2 року. На початку кожного циклу перші плями з'являються на високих широтах, прибл. 40°, і поступово зона їхнього народження зміщується до екватора до широти прибл. 5 °. Див. такожЗІРКИ ; СОНЦЕ. Коливання активності Сонця майже відбиваються повної потужності його випромінювання (якби вона змінилася лише на 1%, це призвело б до серйозних змін клімату Землі). Було чимало спроб знайти зв'язок між циклами сонячних плям та кліматом Землі. Найбільша в цьому сенсі подія - "мінімум Маундера": з 1645 протягом 70 років на Сонці майже не було плям, і в цей же час Земля пережила Малий льодовиковий період. Досі не ясно, чи був цей дивовижний факт простим збігом, чи він вказує на причинний зв'язок.
Див. також
КЛІМАТ;
МЕТЕОРОЛОГІЯ І КЛІМАТОЛОГІЯ. У Сонячній системі 5 величезних водень-гелієвих куль, що обертаються: Сонце, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. У надрах цих гігантських небесних тіл, недоступних для прямого дослідження, зосереджено майже всю речовину Сонячної системи. Земні надра також недоступні для нас, але, вимірюючи час поширення сейсмічних хвиль (довгохвильових звукових коливань), що збуджуються в тілі планети землетрусами, сейсмологи склали детальну карту земних надр: дізналися розміри та щільності ядра Землі та її мантії, а також методом сей зображення переміщення плити її кори. Подібні методи можна застосувати і до Сонця, оскільки на поверхні існує хвилі з періодом бл. 5 хв, викликані безліччю сейсмічних коливань, що розповсюджуються в його надрах. Ці процеси вивчає геліосейсмологія. На відміну від землетрусів, що породжують короткі сплески хвиль, енергійна конвекція у надрах Сонця створює постійний сейсмічний шум. Геліосейсмологи виявили, що під конвективною зоною, що займає зовнішні 14% радіусу Сонця, речовина обертається синхронно з періодом 27 діб (про обертання сонячного ядра поки що нічого не відомо). Вище, у самій конвективної зоні обертання відбувається синхронно вздовж конусів рівної широти і що далі від екватора, тим повільніше: екваторіальні області обертаються з періодом 25 діб (випереджають середнє обертання Сонця), а полярні - з періодом 36 діб (відстають від середнього обертання) . Недавні спроби застосувати методи сейсмології до газових планет-гігантів не принесли результатів, оскільки прилади поки що не в змозі зафіксувати коливання. Над фотосферою Сонця розташовується тонкий гарячий шар атмосфери, який можна побачити лише в рідкісні моменти сонячних затемнень. Це хромосфера завтовшки кілька тисяч кілометрів, названа так за свій червоний колір, зобов'язаний лінії випромінювання водню Ha. Температура майже подвоюється від фотосфери до верхніх шарів хромосфери, з яких з не зовсім зрозумілої причини енергія, що залишає Сонце, виділяється у вигляді тепла. Над хромосферою газ нагрітий до 1 млн. К. Ця область, названа короною, простягається приблизно на 1 радіус Сонця. Щільність газу в короні дуже низька, але температура настільки велика, що корона є потужним джерелом рентгенівських променів. Іноді в атмосфері Сонця виникають гігантські утворення – еруптивні протуберанці. Вони схожі на арки, що знімаються з фотосфери на висоту до половини сонячного радіусу. Спостереження ясно вказують, що форма протуберанців визначається силовими лініями магнітного поля. Ще одне цікаве та надзвичайно активне явище – це сонячні спалахи, потужні викиди енергії та частинок тривалістю до двох годин. Породжений таким сонячним спалахом потік фотонів досягає Землі зі швидкістю світла за 8 хв, а потік електронів та протонів – за кілька діб. Сонячні спалахи відбуваються у місцях різкої зміни напрямку магнітного поля, викликаного рухом речовини у сонячних плямах. Максимум спалахової активності Сонця зазвичай настає протягом року до максимуму пятнообразовательного циклу. Така передбачуваність дуже важлива, бо шквал заряджених частинок, народжених потужним сонячним спалахом, може пошкодити навіть наземні засоби зв'язку та енергетичні мережі, не кажучи вже про космонавтів та космічну техніку.

СОНЯЧНІ ПРОТУБЕРАНЦІ, що спостерігалася в лінії випромінювання гелію (довжина хвилі 304) з борту космічної станції "Скайлеб".

З плазмової корони Сонця походить постійний відтік заряджених частинок, званий сонячним вітром. Про його існування здогадувалися ще до початку космічних польотів, оскільки помітно було, як щось здуває кометні хвости. У сонячному вітрі виділяють три складові: високошвидкісний потік (понад 600 км/с), низькошвидкісний потік та нестаціонарні потоки від сонячних спалахів. Рентгенівські зображення Сонця показали, що у короні регулярно утворюються величезні " дірки " - області зниженої щільності. Ці корональні дірки є головним джерелом високошвидкісного сонячного вітру. У районі орбіти Землі типова швидкість сонячного вітру близько 500 км/с, а щільність - близько десяти частинок (електронів і протонів) 1 см3. Потік сонячного вітру взаємодіє з магнітосферами планет і хвостами комет, помітно впливаючи на їх форму і процеси, що відбуваються в них.
Див. також
ГЕОМАГНЕТИЗМ;
;
КОМЕТА. Під натиском сонячного вітру у міжзоряному середовищі навколо Сонця утворилася гігантська каверна – геліосфера. На її межі - геліопаузі - повинна існувати ударна хвиля, в якій сонячний вітер і міжзоряний газ стикаються та ущільнюються, чинячи один на одного рівний тиск. Чотири космічні зонди наближаються зараз до геліопаузи: "Піонер-10 та -11", "Вояджер-1 і -2". Жоден з них не зустрів її на відстані 75 а. від сонця. Це дуже драматична гонка з часом: "Піонер-10" припинив роботу в 1998, а решта намагається досягти геліопаузи раніше, ніж вичерпається запас енергії в їх батареях. Судячи з розрахунків, "Вояджер-1" летить якраз у тому напрямку, звідки дме міжзоряний вітер, і тому першим досягне геліопаузи.
ПЛАНЕТИ: ОПИС
Меркурій.З Землі спостерігати Меркурій у телескоп складно: він віддаляється від Сонця на кут понад 28°. Його вивчали за допомогою радіолокації із Землі, а міжпланетний зонд "Марінер-10" сфотографував половину його поверхні. Навколо Сонця Меркурій звертається за 88 земних діб досить витягнутою орбітою з відстанню від Сонця в перигелії 0,31 а. та в афелії 0,47 а.о. Навколо осі він обертається з періодом 58,6 діб, точно рівним 2/3 орбітального періоду, тому кожна точка його поверхні повертається до Сонця лише один раз за 2 меркуріанські роки, тобто. сонячна доба там триває 2 роки! З великих планет менше за Меркурія лише Плутон. Але за середньою густиною Меркурій знаходиться на другому місці після Землі. Ймовірно, він має велике металеве ядро, що становить 75% радіусу планети (у Землі воно займає 50% радіусу). Поверхня Меркурія подібна до місячної: темна, абсолютно суха і вкрита кратерами. Середній коефіцієнт відбиття світла (альбедо) поверхні Меркурія близько 10% приблизно як у Місяця. Ймовірно, його поверхня теж покрита реголітом - розпеченим матеріалом, що спекся. Найбільша ударна освіта на Меркурії – басейн Калоріс розміром 2000 км, що нагадує місячні моря. Однак на відміну від Місяця на Меркурії є своєрідні структури - уступи, що простяглися на сотні кілометрів заввишки в кілька кілометрів. Можливо, вони утворилися в результаті стиснення планети під час остигання її великого металевого ядра або під дією потужних сонячних припливів. Температура поверхні планети вдень близько 700 К, а вночі близько 100 К. За даними радіолокації, на дні полярних кратерів в умовах вічної темряви та холоду можливо лежить лід. Меркурій практично не має атмосфери - лише вкрай розріджена гелієва оболонка з щільністю земної атмосфери на висоті 200 км. Ймовірно, гелій утворюється під час розпаду радіоактивних елементів у надрах планети. Меркурій має слабке магнітне поле і не має супутників.
Венера.Це друга від Сонця та найближча до Землі планета - найяскравіша "зірка" на нашому небі; часом вона видна навіть удень. Венера багато в чому схожа на Землю: її розмір та щільність лише на 5% менше, ніж у Землі; мабуть, і надра Венери схожі на земні. Поверхня Венери завжди закрита товстим шаром жовтувато-білих хмар, але за допомогою радарів вона досліджена досить детально. Навколо осі Венера обертається у зворотному напрямку (за годинниковою стрілкою, якщо дивитися з північного полюса) з періодом 243 доби. Її орбітальний період 225 діб; тому венеріанська доба (від сходу до наступного сходу Сонця) триває 116 земних діб.
Див. такожРАДІОЛОКАЦІЙНА АСТРОНОМІЯ.

ВЕНЕРА. Зображення в ультрафіолетових променях, отримане з борту міжпланетної станції "Піонер-Венера", демонструє атмосферу планети, щільно заповнену хмарами, світлішими в полярних областях (зверху та знизу знімка).

Атмосфера Венери складається здебільшого з вуглекислого газу (CO2), а також невеликої кількості азоту (N2) та пари води (H2O). У вигляді малих домішок виявлені соляна кислота (HCl) та плавикова кислота (HF). Тиск на поверхні 90 бар (як у земних морях на глибині 900 м); температура близько 750 К по всій поверхні і вдень, і вночі. Причина настільки високої температури у поверхні Венери в тому, що не зовсім точно називають "парниковим ефектом": сонячні промені порівняно легко проходять крізь хмари її атмосфери і нагрівають поверхню планети, але теплове інфрачервоне випромінювання самої поверхні виходить крізь атмосферу назад у космос з великими труднощами. Хмари Венери складаються з мікроскопічних крапель концентрованої сірчаної кислоти (H2SO4). Верхній шар хмар віддалений від поверхні на 90 км, температура там прибл. 200 К; нижній шар – на 30 км, температура бл. 430 К. Ще нижче так жарко, що хмар немає. Зрозуміло, на поверхні Венери немає рідкої води. Атмосфера Венери лише на рівні верхнього хмарного шару обертається у тому напрямі, як і поверхню планети, але значно швидше, роблячи оборот за 4 сут; це явище називають суперротацією, і пояснення йому поки що не знайдено. Автоматичні станції опускалися на денній та нічній сторонах Венери. Вдень поверхня планети освітлена розсіяним сонячним світлом приблизно такою інтенсивністю, як у похмурий день Землі. Вночі на Венері помічено багато блискавок. Станції "Венера" передали зображення невеликих ділянок у місцях посадки, на яких видно скелястий ґрунт. Загалом топографія Венери вивчена за радіолокаційними зображеннями, переданими орбітальними апаратами "Піонер-Венера" (1979), "Венера-15 та -16" (1983) та "Магеллан" (1990). Найдрібніші деталі на кращих мають розмір близько 100 м. На відміну від Землі на Венері немає чітко виражених континентальних плит, але відзначається кілька глобальних височин, наприклад земля Іштар розміром з Австралію. На поверхні Венери безліч метеоритних кратерів та вулканічних куполів. Очевидно, кора Венери тонка, тому розплавлена лава підходить близько до поверхні і легко виливається на неї після падіння метеоритів. Оскільки дощів і сильних вітрів у поверхні Венери немає, ерозія поверхні відбувається дуже повільно, і геологічні структури залишаються доступними спостереження з космосу сотні мільйонів років. Про внутрішню будову Венери відомо мало. Ймовірно, вона має металеве ядро, що займає 50% радіусу. Але магнітного поля планети немає внаслідок її дуже повільного обертання. Немає Венери і супутників.
Земля.Наша планета – єдина, у якої більша частина поверхні (75%) покрита рідкою водою. Земля - активна планета і, можливо, єдина, у якої оновлення поверхні завдячує процесам тектоніки плит, що виявляють себе серединно-океанічними хребтами, острівними дугами та складчастими гірськими поясами. Розподіл висот твердої поверхні Землі є бімодальним: середній рівень океанічного дна на 3900 м нижче рівня моря, а континенти в середньому височіють над ним на 860 м (див. також ЗЕМЛЯ). Сейсмічні дані вказують на будову земних надр: кора (30 км), мантія (до глибини 2900 км), металеве ядро. Частина ядра розплавлена; там генерується земне магнітне поле, яке вловлює заряджені частинки сонячного вітру (протони та електрони) і формує навколо Землі дві заповнені ними тороїдальні області - радіаційні пояси (пояси Ван-Аллена), локалізовані на висотах 4000 і 17 000 км від поверхні Землі.
Див. такожГЕОЛОГІЯ; ГЕОМАГНЕТИЗМ.
Атмосфера Землі складається на 78% з азоту та на 21% з кисню; це результат тривалої еволюції під впливом геологічних, хімічних та біологічних процесів. Можливо, первинна атмосфера Землі була багата на водень, який потім випарувався. Дегазація надр наповнила атмосферу вуглекислим газом та водяною парою. Але пара сконденсувалася в океанах, а двоокис вуглецю виявився пов'язаним у карбонатних породах. (Цікаво, що якби весь CO2 заповнив атмосферу у вигляді газу, то тиск став би 90 бар, як на Венері. А якби вся вода випарувалася, то тиск був би 257 бар!). Таким чином, в атмосфері залишився азот, а кисень поступово з'явився в результаті життєдіяльності біосфери. Ще 600 млн. років тому вміст кисню в повітрі був раз в 100 нижче за нинішній (див. також АТМОСФЕРА ; ОКЕАН). Існують вказівки, що клімат Землі змінюється у короткій (10 000 років) та довжині (100 млн. років) шкалах. Причиною цього може бути зміни орбітального руху Землі, нахилу осі обертання, частоти вулканічних вивержень. Не виключені коливання інтенсивності сонячного випромінювання. В наш час на клімат впливає і діяльність людини: викиди газів і пилу в атмосферу.
Див. також
КИСЛОТНІ ОСАДКИ;
ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ ;
ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ ;
НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ДЕГРАДАЦІЯ.
Земля має супутника - Місяць, походження якого досі не розгадано.

ЗЕМЛЯ І МІСЯЦЬ з борту космічного зонда "Лунар орбітер".

Місяць.Один з найбільших супутників, Місяць знаходиться на другому місці після Харона (супутника Плутона) по відношенню до мас супутника і планети. Її радіус у 3,7, а маса у 81 раз менша, ніж у Землі. Середня густина Місяця 3,34 г/см3, що вказує на відсутність у неї значного металевого ядра. Сила тяжіння на місячній поверхні у 6 разів менша за земну. Місяць звертається навколо Землі орбітою з ексцентриситетом 0,055. Нахил площини її орбіти до площини земного екватора змінюється від 18,3 ° до 28,6 °, а стосовно екліптики - від 4 ° 59 до 5 ° 19 в. Добове обертання та орбітальне звернення Місяця синхронізовані, тому ми завжди бачимо лише одну її півкулю. Щоправда, невеликі похитування (лібрації) Місяця дозволяють протягом місяця побачити близько 60% його поверхні. Основна причина лібрацій у тому, що добове обертання Місяця відбувається з постійною швидкістю, а орбітальне поводження – зі змінною (внаслідок ексцентричності орбіти). Ділянки місячної поверхні здавна умовно поділяють на "морські" та "материкові". Поверхня морів виглядає темнішою, лежить нижче і значно рідше вкрита метеоритними кратерами, ніж материкова поверхня. Моря залиті базальтовими лавами, а материки складені анортозитовими породами, багатими на польові шпати. Судячи з великої кількості кратерів, материкові поверхні значно старші за морські. Інтенсивне метеоритне бомбардування зробило верхній шар місячної кори дрібно роздробленим, а зовнішні кілька метрів перетворило на порошок, званий реголітом. Астронавти та автоматичні зонди доставили з Місяця зразки скельного ґрунту та реголіту. Аналіз показав, що вік морської поверхні близько 4 млрд років. Отже, період інтенсивного метеоритного бомбардування припадає на перші 0,5 млрд років після утворення Місяця 4,6 млрд років тому. Потім частота падіння метеоритів та утворення кратерів практично не змінювалася і становить досі один кратер діаметром 1 км за 105 років.
Див. такожКОСМОСУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ.
Місячні породи бідні летючими елементами (H2O, Na, K, тощо) і залізом, але багаті на тугоплавкі елементи (Ti, Ca тощо). Лише дні місячних полярних кратерів може бути поклади льоду, такі, як у Меркурии. Атмосфери у Місяця практично немає і немає свідчень, що місячний ґрунт колись піддавався впливу рідкої води. Немає в ньому і органічних речовин - лише сліди кулистих хондритів, що потрапили з метеоритами. Відсутність води та повітря, а також сильні коливання температури поверхні (390 До вдень та 120 До вночі) роблять Місяць непридатним для життя. Доставлені на Місяць сейсмометри дозволили дізнатися дещо про місячні надра. Там часто відбуваються слабкі "місячнотруси", ймовірно, пов'язані з припливним впливом Землі. Місяць досить однорідний, має маленьке щільне ядро і кору завтовшки близько 65 км з легших матеріалів, причому верхні 10 км кори роздроблені метеоритами ще 4 млрд. років тому. Великі ударні басейни розподілені по місячній поверхні рівномірно, але товщина кори на видимому боці Місяця менша, тому саме на ній зосереджено 70% морської поверхні. Історія місячної поверхні загалом відома: після закінчення 4 млрд. років тому етапу інтенсивного метеоритного бомбардування ще близько 1 млрд. років надра були досить гарячими і базальтова лава виливалася в моря. Потім лише рідкісне падіння метеоритів змінювало обличчя нашого супутника. А ось про походження Місяця досі сперечаються. Вона могла сформуватися самостійно і потім бути захопленою Землею; могла сформуватися разом із Землею як її супутник; нарешті, могла відокремитися від Землі під час формування. Друга можливість ще нещодавно була популярна, але в останні роки серйозно розглядається гіпотеза утворення Місяця з речовини, викинутої прото-землею при зіткненні з великим небесним тілом. Незважаючи на неясність походження системи Земля - Місяць, подальша їхня еволюція простежується досить надійно. Приливна взаємодія суттєво впливає на рух небесних тіл: добове обертання Місяця практично вже припинилося (його період зрівнявся з орбітальним), а обертання Землі сповільнюється, передаючи свій момент імпульсу орбітальному руху Місяця, що в результаті віддаляється від Землі приблизно на 3 см на рік. Це припиниться, коли обертання Землі вирівняється з рухом Місяця. Тоді Земля і Місяць будуть постійно повернені один до одного однією стороною (як Плутон і Харон), а їхня доба і місяць дорівнюватимуть 47 нинішній добі; при цьому Місяць відійде від нас у 1,4 рази. Щоправда, і ця ситуація не збережеться назавжди, бо не припинять діяти на обертання Землі сонячні припливи. Див. також
Місяць;
МІСЯЦЯ ПОХОДЖЕННЯ І ІСТОРІЯ ;
ПРИЛИВИ І ВІДЛИВИ.
Марс.Марс схожий на Землю, але майже вдвічі менше за неї і мають дещо меншу середню щільність. Період добового обертання (24 год 37 хв) та нахил осі (24 °) майже не відрізняються від земних. Земному спостерігачеві Марс здається червоною зірочкою, блиск якої помітно змінюється; він максимальний у періоди протистоянь, що повторюються через два з невеликим роки (наприклад, у квітні 1999 та у червні 2001). Особливо близький і яскравий Марс у періоди великих протистоянь, що відбуваються, якщо він у момент протистояння проходить поблизу перигелія; це трапляється через кожні 15-17 років (найближче серпні 2003). У телескоп на Марсі видно яскраві помаранчеві області та темніші райони, тон яких змінюється залежно від сезону. На полюсах лежать яскраво-білі сніжні шапки. Червоний колір планети пов'язаний з великою кількістю оксидів заліза (іржі) в її ґрунті. Склад темних областей, напевно, нагадує земні базальти, а світлі складені дрібнодисперсним матеріалом.

ПОВЕРХНЯ МАРСА поблизу посадкового блоку "Вікінг-1". Великі уламки каменю мають розмір близько 30 див.

В основному наші знання про Марс отримані автоматичними станціями. Найрезультативнішими виявилися два орбітальні і два посадочні апарати експедиції "Вікінг", які опустилися на Марс 20 липня і 3 вересня 1976 року в областях Хріса (22° пн.ш., 48° з.д.) та Утопія (48° пн.ш. ., 226 ° з.д.), причому "Вікінг-1" працював до листопада 1982. Обидва вони сіли в класичних світлих областях і опинилися в червоній піщаній пустелі, посипаній темним камінням. 4 липня 1997 р. зонд "Марс пасфайндер" (США) в долину Ареса (19° пн.ш., 34° з.д.) перший автоматичний самохідний апарат, що виявив змішані породи і, можливо, обточену водою і перемішану з піском і глиною гальку що вказує на сильні зміни марсіанського клімату та наявність у минулому великої кількості води. Розріджена атмосфера Марса складається на 95% вуглекислого газу і на 3% азоту. У малій кількості присутні водяна пара, кисень і аргон. Середній тиск біля поверхні 6 мбар (тобто 0,6% земного). При такому низькому тиску може бути рідкої води. Середня денна температура 240 К, а максимальна влітку на екваторі досягає 290 К. Добові коливання температури близько 100 К. Таким чином, клімат Марса – це клімат холодної, зневодненої високогірної пустелі. У високих широтах Марса взимку температура опускається нижче 150 К та атмосферний вуглекислий газ (CO2) замерзає та випадає на поверхню білим снігом, утворюючи полярну шапку. Періодична конденсація та сублімація полярних шапок викликає сезонні коливання тиску атмосфери на 30%. До кінця зими кордон полярної шапки опускається до 45 ° -50 ° широти, а влітку від неї залишається невелика область (300 км діаметром у південного полюса і 1000 км у північного), ймовірно, що складається з водяного льоду, товщина якого може досягати 1-2 км. Іноді на Марсі дмуть сильні вітри, що піднімають у повітря хмари дрібного піску. Особливо потужні пилові бурі бувають наприкінці весни у південній півкулі, коли Марс проходить через перигелій орбіти та сонячне тепло особливо велике. На тижні та навіть місяці атмосфера стає непрозорою від жовтого пилу. Орбітальні апарати "Вікінгів" передали зображення потужних піщаних дюн на дні великих кратерів. Відкладення пилу так сильно змінюють вигляд марсіанської поверхні від сезону до сезону, що це помітно навіть із Землі під час спостереження у телескоп. У минулому ці сезонні зміни кольору поверхні деякі астрономи вважали за ознаку рослинності на Марсі. Геологія Марса дуже різноманітна. Великі простори південної півкулі покриті старими кратерами, що залишилися від епохи стародавнього метеоритного бомбардування (4 млрд. дол.). років назад). Значна частина північної півкулі покрита молодішими лавовими потоками. Особливо цікава височина Фарсида (10° пн.ш., 110° з.д.), де розташовані кілька гігантських вулканічних гір. Найвища серед них - гора Олімп - має діаметр біля основи 600 км і висоту 25 км. Хоча ознак вулканічної активності нині немає, вік лавових потоків вбирається у 100 млн. років, що трохи проти віком планети 4,6 млрд. років.

Хоча давні вулкани вказують на колись потужну активність марсіанських надр, ознак тектоніки плит немає: відсутні складчасті гірські пояси та інші покажчики стиснення кори. Однак є потужні рифтові розлами, найбільший з яких – долини Марінера – тягнеться від Фарсиди на схід на 4000 км за максимальної ширини 700 км та глибини 6 км. Одним із найцікавіших геологічних відкриттів, зроблених за знімками з космічних апаратів, стали розгалужені звивисті долини завдовжки сотні кілометрів, що нагадують висохлі русла земних річок. Це наводить на думку про більш сприятливий клімат у минулому, коли температура і тиск могли бути вищими і по поверхні Марса текли річки. Щоправда, розташування долин у південних, сильно кратерованих районах Марса свідчить, що річки на Марсі були дуже давно, мабуть, у перші 0,5 млрд. років його еволюції. Тепер вода лежить на поверхні у вигляді льоду полярних шапок і можливо під поверхнею у вигляді шару вічної мерзлоти. Внутрішню будову Марса вивчено слабо. Його низька середня густина свідчить про відсутність значного металевого ядра; принаймні воно не розплавлено, що випливає з відсутності у Марса магнітного поля. Сейсмометр на посадковому блоці апарату "Вікінг-2" не зафіксував сейсмічної активності планети за 2 роки роботи (на "Вікінгу-1" сейсмометр не діяв). Марс має два маленькі супутники - Фобос та Деймос. Обидва вони неправильної форми, вкриті метеоритними кратерами і, мабуть, є астероїдами, захопленими планетою у минулому. Фобос обертається навколо планети дуже низькою орбітою і продовжує наближатися до Марса під впливом припливів; пізніше він буде зруйнований тяжінням планети.
Юпітер.Найбільша планета Сонячної системи, Юпітер, в 11 разів більша за Землю і в 318 разів масивніша за неї. Його низька середня щільність (1,3 г/см3) вказує на склад, близький до сонячного: в основному це водень та гелій. Швидке обертання Юпітера навколо осі викликає його полярне стиск на 6,4%. У телескоп на Юпітері видно хмарні смуги, паралельні екватору; світлі зони в них перемежовуються червоними поясами. Ймовірно, світлі зони - це області висхідних потоків, де видно верхівки хмар аміаку; червоні пояси пов'язані з низхідними потоками, яскравий колір яких визначають гідросульфат амонію, а також сполуки червоного фосфору, сірки та органічні полімери. Крім водню та гелію в атмосфері Юпітера спектроскопічно виявлені CH4, NH3, H2O, C2H2, C2H6, HCN, CO, CO2, PH3 та GeH4. Температура лише на рівні верхівок аміачних хмар 125 До, але з глибиною вона збільшується на 2,5 К/км. На глибині 60 км має бути шар водяних хмар. Швидкості руху хмар у зонах та сусідніх поясах суттєво різняться: так, в екваторіальному поясі хмари рухаються на схід на 100 м/с швидше, ніж у сусідніх зонах. Різниця швидкостей викликає сильну турбулентність на межах зон і поясів, що робить їх форму досить хитромудрою. Одним із проявів цього служать овальні плями, що обертаються, найбільша з яких - Велика Червона Пляма - була відкрита більше 300 років тому Кассіні. Ця пляма (25 000ґ15 000 км) більша за диск Землі; воно має спіральну циклонічну структуру і здійснює один оберт навколо осі за 6 діб. Інші плями меншого розміру і чомусь усі білі.

У Юпітера немає твердої поверхні. Верхній шар планети довжиною 25% радіусу складається з рідкого водню та гелію. Нижче, де тиск перевищує 3 млн бар, а температура 10 000 К, водень переходить у металевий стан. Можливо поблизу центру планети є рідке ядро з більш важких елементів із загальною масою близько 10 мас Землі. У центрі тиск близько 100 млн. бар і температура 20-30 тис. К. Рідкі металеві надра і швидке обертання планети стали причиною її потужного магнітного поля, яке в 15 разів сильніше за земне. Величезна магнітосфера Юпітера з потужними радіаційними поясами тягнеться за орбіти його чотирьох великих супутників. Температура в центрі Юпітера завжди була нижчою, ніж необхідно для протікання термоядерних реакцій. Але внутрішні запаси тепла у Юпітера, що залишилися з епохи формування, великі. Навіть зараз, через 4,6 млрд. років, він виділяє приблизно стільки ж тепла, скільки отримує від Сонця; У перший мільйон років еволюції потужність випромінювання Юпітера була в 104 разів вищою. Оскільки це була епоха формування великих супутників планети, не дивно, що їхній склад залежить від відстані до Юпітера: два найближчих до нього – Іо та Європа – мають досить високу щільність (3,5 та 3,0 г/см3), а більш далекі - Ганімед та Каллісто - містять багато водяного льоду і тому менш щільні (1,9 та 1,8 г/см3).
Супутники.У Юпітера не менше 16 супутників і слабке кільце: воно видалено на 53 тис. км. від верхнього шару хмар, має ширину 6000 км. і складається, мабуть, з дрібних і дуже темних твердих частинок. Чотири найбільші супутники Юпітера називають галілеєвими, оскільки їх відкрив Галілей у 1610; незалежно від нього того ж року їх виявив німецький астроном Марій, який дав їм імена - Іо, Європа, Ганімед і Каллісто. Найменший із супутників – Європа – трохи менший за Місяць, а Ганімед більший за Меркурія. Усі вони видно у бінокль.

На поверхні Іо "Вояджери" виявили кілька вулканів, що діють, що викидають речовину на сотні кілометрів вгору. Поверхня Іо покрита рудуватими відкладеннями сірки та світлими плямами двоокису сірки – продуктами вулканічних вивержень. У вигляді газу двоокис сірки утворює вкрай розріджену атмосферу Іо. Енергія вулканічної діяльності черпається із припливного впливу планети на супутник. Орбіта Іо проходить у радіаційних поясах Юпітера, і давно вже встановлено, що супутник сильно взаємодіє з магнітосферою, викликаючи в ній радіосплески. У 1973 вздовж орбіти Іо виявлено тор з атомів натрію, що світяться; пізніше там було знайдено іони сірки, калію та кисню. Ці речовини вибиваються енергійними протонами радіаційних поясів або з поверхні Іо, або з газових "плюмажів" вулканів. Хоча припливний вплив Юпітера на Європу слабший, ніж на Іо, його надра також можуть бути частково розплавлені. Спектральні дослідження показують, що на поверхні Європи лежить водяний лід, а його червонуватий відтінок, ймовірно, пов'язаний із забрудненням сіркою від Іо. Майже повна відсутність ударних кратерів вказує на геологічну молодість поверхні. Складки та розломи крижаної поверхні Європи нагадують крижані поля земних полярних морів; мабуть, у Європі під шаром льоду перебуває рідка вода. Ганімед – найбільший супутник у Сонячній системі. Його щільність невелика; ймовірно, він складається наполовину з кам'яних порід та наполовину із льоду. Його поверхня виглядає дивно і зберігає сліди розширення кори, що, можливо, супроводжував процес диференціації надр. Ділянки стародавньої кратерованої поверхні розділені молодішими жолобами, довжиною в сотні кілометрів і шириною 1-2 км, що лежать на відстані 10-20 км один від одного. Ймовірно, це молодший лід, що утворився при виливі води крізь тріщини відразу після диференціації близько 4 млрд років тому. Каллісто схожий на Ганімед, але його поверхні немає слідів розломів; вся вона дуже стара та сильно кратерована. Поверхня обох супутників покрита льодом упереміж із гірськими породами типу реголіту. Але якщо на Ганімеді лід становить близько 50%, то на Каллісто – менше 20%. Склад гірських порід Ганімеда та Каллісто, ймовірно, схожий на склад вуглецевих метеоритів. Супутники Юпітера позбавлені атмосфери, якщо не брати до уваги розрідженого вулканічного газу SO2 на Іо. З дюжини малих супутників Юпітера чотири розташовані ближче за галілеєві до планети; Найбільший їх Амальтея - кратерированный об'єкт неправильної форми (розміри 270*166*150 км). Його темна поверхня – дуже червона – можливо, покрита сіркою з Іо. Зовнішні малі супутники Юпітера діляться на дві групи відповідно до їх орбітами: 4 найближчих до планети звертаються у прямому (щодо обертання планети) напрямі, а 4 більш далеких – у зворотному. Усі вони маленькі та темні; мабуть, вони захоплені Юпітером з-поміж астероїдів групи Троянців (див. АСТЕРОИД).
Сатурн.Друга за розміром планета-гігант. Це воднево-гелієва планета, проте відносний вміст гелію у Сатурна менший, ніж у Юпітера; нижче та його середня щільність. Швидке обертання Сатурна призводить до його великої сплюснутості (11%).

САТУРН та його супутники, сфотографовані під час прольоту космічного зонда "Вояджер".

У телескоп диск Сатурна виглядає не так ефектно, як Юпітер: він має коричнево-жовтогаряче забарвлення і слабо виражені пояси і зони. Причина в тому, що верхні області його атмосфери заповнені аміачним (NH3) туманом, що розсіює світло. Сатурн далі від Сонця, тому температура його верхньої атмосфери (90 К) на 35 К нижче, ніж у Юпітера, і аміак перебуває у сконденсованому стані. З глибиною температура атмосфери зростає на 1,2 К/км, тому хмарна структура нагадує юпітеріанську: під шаром хмар із гідросульфату амонію знаходиться шар водяних хмар. Крім водню та гелію в атмосфері Сатурна спектроскопічно виявлені CH4, NH3, C2H2, C2H6, C3H4, C3H8 та PH3. За внутрішньою будовою Сатурн також нагадує Юпітер, хоча через меншу масу має менший тиск і температуру в центрі (75 млн бар та 10 500 К). Магнітне поле Сатурна можна порівняти з земним. Як і Юпітер, Сатурн виділяє внутрішнє тепло, причому вдвічі більше, ніж отримує від Сонця. Щоправда, це ставлення більше, ніж у Юпітера, тому що розташований удвічі далі Сатурн отримує від Сонця вчетверо менше від тепла.
Кільця Сатурна. Сатурн підперезаний унікально потужною системою кілець до відстані 2,3 радіусу планети. Вони легко помітні при спостереженні в телескоп, а при вивченні з близької відстані демонструють виняткову різноманітність: від масивного кільця B до вузького кільця F, від спіральних хвиль щільності до несподіваних радіально витягнутих "спиць", відкритих "Вояджерами". Частинки, що заповнюють кільця Сатурна, значно краще відбивають світло, ніж речовина темних кілець Урана та Нептуна; їхнє дослідження в різних спектральних діапазонах показує, що це "брудні сніжки" з розмірами близько метра. Три класичні кільця Сатурна по порядку від зовнішнього до внутрішнього позначають літерами A, B і C. Кільце B досить щільне: радіосигнали від "Вояджера" проходили через нього важко. Проміжок в 4000 км між кільцями A і B, званий розподілом (або щілиною) Кассіні, насправді не порожній, а за щільністю порівняний з блідим кільцем C, яке раніше називали креповим кільцем. Поблизу зовнішнього краю кільця A є менш помітна щілина Енке. У 1859 році Максвелл уклав, що кільця Сатурна повинні складатися з окремих частинок, що обертаються по орбітах навколо планети. Наприкінці 19 ст. це було підтверджено спектральними спостереженнями, які показали, що внутрішні частини кілець звертаються швидше за зовнішні. Оскільки кільця лежать у площині екватора планети, отже, нахилені до орбітальної площині на 27°, Земля двічі за 29,5 років потрапляє у площину кілець, і ми спостерігаємо їх із ребра. У цей момент кільця "зникають", що доводить їх дуже малу товщину - трохи більше кількох кілометрів. Детальні зображення кілець, отримані "Піонером-11" (1979) і "Вояджерами" (1980 і 1981), показали значно складнішу їхню структуру, ніж очікувалося. Кільця розділені на сотні окремих кілець із типовою шириною кілька сотень кілометрів. Навіть у щілини Кассіні виявилося не менше п'яти кілець. Детальний аналіз показав, що кільця неоднорідні як за розміром, так, можливо, і складом частинок. Складна структура кілець, мабуть, зобов'язана гравітаційному впливу дрібних близьких до них супутників, про які раніше і не підозрювали. Ймовірно, найнезвичайнішим є найтонше кільце F, відкрите в 1979 "Піонером" на відстані 4000 км від зовнішнього краю кільця A. "Вояджер-1" виявив, що кільце F перекручене і заплетене, як коса, але 9 міс. через "Вояджер-2" знайшов будову кільця F значно простішим: "пасма" речовини вже не перепліталися між собою. Така структура та її швидка еволюція частково пояснюються впливом двох маленьких супутників (Прометей та Пандора), що рухаються біля зовнішнього та внутрішнього країв цього кільця; їх називають "сторожовими псами". Не виключено, однак, присутність ще дрібніших тіл або тимчасових скупчень речовини всередині самого кільця F.
Супутники.Сатурн має не менше 18 супутників. Більшість із них, мабуть, крижані. Деякі дуже цікаві орбіти. Наприклад, у Януса та Епіметея майже однакові радіуси орбіт. По орбіті Діони на 60° попереду неї (це становище називають провідною точкою Лагранжа) рухається менший супутник Олена. Тефію супроводжують два маленькі супутники - Телесто і Каліпсо - у лідируючій та відстаючій точках Лагранжа її орбіти. З гарною точністю виміряно радіуси та маси семи супутників Сатурна (Мімас, Енцелад, Тефія, Діона, Рея, Титан та Япет). Усі вони переважно крижані. Ті, що менші, мають густини 1-1,4 г/см3, що близько до густини водяного льоду з більшою або меншою домішкою гірських порід. Чи містять вони метановий і аміачний лід, поки не зрозуміло. Більш висока щільність Титану (1,9 г/см3) є результатом його великої маси, що викликає стиснення надр. По діаметру та щільності Титан дуже схожий на Ганімеда; мабуть, і внутрішня структура вони схожа. Титан другий за розміром супутник у Сонячній системі, а унікальний він тим, що має постійну потужну атмосферу, що складається в основному з азоту та невеликої кількості метану. Тиск у поверхні 1,6 бар, температура 90 К. За таких умов на поверхні Титану може бути рідкий метан. Верхні шари атмосфери до висот 240 км заповнені помаранчевими хмарами, які, ймовірно, складаються з частинок органічних полімерів, що синтезуються під впливом ультрафіолетових променів Сонця. Інші супутники Сатурна занадто малі, щоб мати атмосферу. Їхні поверхні покриті льодом і сильно кратеровані. Лише на поверхні Енцелад значно менше кратерів. Ймовірно, припливний вплив Сатурна підтримує його надра у розплавленому стані, а удари метеоритів призводять до виливу води та заповнення кратерів. Деякі астрономи вважають, що частинки з поверхні Енцеладу утворили широке кільце E, що простяглося вздовж його орбіти. Дуже цікавий супутник Япет, у якого задня (щодо напрямку орбітального руху) півкуля вкрита льодом і відображає 50% падаючого світла, а передня півкуля така темна, що відображає лише 5% світла; воно вкрите чимось на кшталт речовини вуглистих метеоритів. Можливо, на передню півкулю Япета потрапляє речовина, викинута під дією метеоритних ударів із поверхні зовнішнього супутника Сатурна Феби. У принципі це можливо, оскільки Феба рухається орбітою у зворотному напрямку. До того ж поверхня Феби досить темна, але точних даних про неї поки що немає.
Уран.Уран має колір морської хвилі і виглядає невиразно, оскільки верхні шари його атмосфери заповнені туманом, крізь який зонду "Вояджер-2", що пролітав поблизу нього в 1986, насилу вдалося побачити кілька хмар. Вісь планети нахилена до орбітальної осі 98,5°, тобто. лежить майже у площині орбіти. Тому кожен із полюсів деякий час звернений прямо на Сонце, а потім на півроку (42 земні роки) йде в тінь. Атмосфера Урану містить переважно водень, 12-15% гелію і трохи інших газів. Температура атмосфери близько 50 К, хоча у верхніх розріджених шарах вона піднімається до 750 До вдень та 100 До вночі. Магнітне поле Урана за напруженістю біля поверхні трохи слабкіше земного, яке вісь нахилена до осі обертання планети на 55°. Про внутрішню структуру планети відомо мало. Ймовірно, хмарний шар тягнеться до глибини 11 000 км, потім слідує гарячий водяний океан глибиною 8000 км, а під ним розплавлене кам'яне ядро радіусом 7000 км.
Кільця.У 1976 були відкриті унікальні кільця Урана, що складаються з окремих тонких каблучок, найширша з яких має товщину 100 км. Кільця розташовані в діапазоні відстаней від 15 до 20 радіусів планети від її центру. На відміну від кілець Сатурна кільця Урана складаються з великих темних каменів. Вважають, що у кожному кільці рухається маленький супутник і навіть два супутника, як і кільці F Сатурна.
Супутники.Відкрито 20 супутників Урану. Найбільші – Титанія та Оберон – діаметром по 1500 км. Є ще 3 великих, розміром понад 500 км, решта дуже маленьких. Спектри поверхні п'яти великих супутників вказують на велику кількість водяного льоду. Поверхні всіх супутників покриті метеоритними кратерами.
Нептун.Зовні Нептун схожий на Уран; у його спектрі також домінують смуги метану та водню. Потік тепла від Нептуна помітно перевищує потужність сонячного тепла, що падає на нього, що вказує на існування внутрішнього джерела енергії. Можливо, значна частина внутрішнього тепла виділяється внаслідок припливів, викликаних масивним супутником Тритоном, який звертається у зворотному напрямку на відстані 14,5 радіусу планети. "Вояджер-2", пролетівши в 1989 році на відстані 5000 км від хмарного шару, виявив у Нептуна ще 6 супутників і 5 кілець. В атмосфері були відкриті Велика Темна Пляма та складна система вихрових потоків. На рожевій поверхні Тритона виявились дивовижні геологічні деталі, включаючи потужні гейзери. Відкритий "Вояджером" супутник Протей виявився більшим за Нереїду, виявлену із Землі ще в 1949.
Плутон.У Плутона сильно витягнута та нахилена орбіта; у перигелії він наближається до Сонця на 29,6 а. і видаляється в афелії на 49,3 а. У 1989 році Плутон пройшов перигелій; з 1979 по 1999 він був ближчим до Сонця, ніж Нептун. Однак через великий нахил орбіти Плутона його шлях ніколи не перетинається з Нептуном. Середня температура поверхні Плутона 50 К, вона змінюється від афелію до перигелію на 15 К, що дуже помітно за таких низьких температур. Зокрема, це призводить до появи розрідженої метанової атмосфери в період проходження планетою перигелію, але її тиск у 100 000 разів менший за тиск земної атмосфери. Плутон не може довго утримувати атмосферу - адже він менший за Місяць. Супутник Плутона Харон звертається за 6,4 діб поблизу планети. Його орбіта дуже сильно нахилена до екліптики, отже затемнення відбуваються лише рідкісні епохи проходження Землі через площину орбіти Харона. Яскравість Плутона регулярно змінюється з періодом 6,4 діб. Отже, Плутон обертається синхронно з Хароном і поверхні має великі плями. По відношенню до розміру планети Харон дуже великий. Часто пару Плутон – Харон називають "подвійною планетою". Плутон вважали "супутником" Нептуна, який втік, але після відкриття Харона це виглядає малоймовірним.
ПЛАНЕТИ: ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ
Внутрішня будова. Об'єкти Сонячної системи з погляду їхньої внутрішньої будови можна розділити на 4 категорії: 1) комети, 2) малі тіла, 3) планети земного типу, 4) газові гіганти. Комети – прості крижані тіла з особливим складом та історією. До категорії малих тіл відносять всі інші небесні об'єкти з радіусами менше 200 км: міжпланетні порошинки, частинки планетних кілець, малі супутники та більшість астероїдів. За час еволюції Сонячної системи всі вони втратили тепло, що виділилося в ході первинної акреції, і охолонули, не маючи достатнього розміру, щоб нагрітися через радіоактивний розпад, що відбувається в них. Планети земного типу дуже різноманітні: від "залізного" Меркурія до загадкової крижаної системи Плутон - Харон. До категорії газових гігантів, крім найбільших планет, за формальними ознаками іноді відносять і Сонце. Найважливішим параметром, що визначає склад планети, є середня щільність (повна маса, поділена на повний об'єм). Її значення відразу вказує, яка планета - "кам'яна" (силікати, метали), "крижана" (вода, аміак, метан) або "газова" (водень, гелій). Хоча поверхні Меркурія і Місяця напрочуд схожі, їх внутрішній склад зовсім різний, оскільки середня щільність Меркурія в 1,6 рази вище, ніж у Місяця. У цьому маса Меркурія невелика, отже, його висока щільність переважно зобов'язана не стиску речовини під впливом сили тяжкості, а особливому хімічному складу: Меркурій містить у масі 60-70% металів і 30-40% силікатів. Зміст металів на одиницю маси у Меркурія значно вищий, ніж у будь-якої іншої планети. Венера обертається настільки повільно, що її екваторіальне здуття вимірюється лише частками метра (у Землі - 21 км) і зовсім не може повідомити щось про внутрішню структуру планети. Її гравітаційне поле корелює з топографією поверхні, на відміну Землі, де континенти " плавають " . Можливо, континенти Венери фіксуються жорсткістю мантії, але не виключено, що рельєф Венери динамічно підтримується енергійною конвекцією її мантії. Поверхня Землі істотно молодша за поверхні інших тіл Сонячної системи. Причиною цього переважно служить інтенсивна переробка речовини кори в результаті тектоніки плит. Помітно впливає і ерозія під впливом рідкої води. На поверхнях більшості планет та супутників домінують кільцеві структури, пов'язані з ударними кратерами чи вулканами; на Землі тектоніка плит призвела до того, що її найбільші височини і низовини мають лінійний характер. Прикладом є гірські хребти, що виростають у місцях зіткнення двох плит; океанічні жолоби, що відзначають місця, де одна плита йде під іншу (зони субдукції); а також серединно-океанічні хребти в тих місцях, де дві плити розходяться під дією молодої кори, що випливає з мантії (зони спредингу). Таким чином, рельєф земної поверхні відбиває динаміку її надр. Невеликі зразки верхньої мантії Землі стають доступними для лабораторного вивчення, коли вони піднімаються до поверхні у складі магматичних порід. Відомі ультраосновні включення (ультрабазити, бідні силікатами і багаті на Mg і Fe), що містять мінерали, які формуються тільки при високому тиску (наприклад, алмаз), а також парні мінерали, здатні співіснувати тільки в тому випадку, якщо вони сформувалися при високому тиску. Ці включення дозволили з достатньою точністю оцінити склад верхньої мантії до глибини бл. 200 км. Мінералогічний склад глибинної мантії відомий не так добре, оскільки поки що немає точних даних про розподіл температури з глибиною і не відтворено в лабораторії основні фази глибинних мінералів. Ядро Землі поділяють на зовнішнє та внутрішнє. Зовнішнє ядро не пропускає поперечні сейсмічні хвилі, отже воно рідке. Однак на глибині 5200 км речовина ядра знову починає проводити поперечні хвилі, але з низькою швидкістю; це означає, що внутрішнє ядро частково "заморожене". Щільність ядра нижче, ніж у чистої залізо-нікелевої рідини, мабуть, через домішки сірки. Чверть марсіанської поверхні займає височина Фарсіда, що піднялася на 7 км щодо середнього радіусу планети. Саме на ній розташована більшість вулканів, при формуванні яких лава розтікалася на велику відстань, що характерно для розплавлених порід, багатих на залізо. Одна з причин величезного розміру марсіанських вулканів (найбільших у Сонячній системі) полягає в тому, що, на відміну від Землі, Марс не має плит, що рухаються щодо гарячих вогнищ в мантії, тому вулкани довго ростуть на одному місці. Марс не має магнітного поля і не виявлено сейсмічної активності. У його ґрунті виявилося багато оксидів заліза, що вказує на слабку диференціацію надр.
Внутрішнє тепло.Багато планет випромінюють більше тепла, ніж отримують від Сонця. Кількість тепла, вироблена і збережена в надрах планети, залежить від її історії. Для планети, що формується, головним джерелом тепла служить метеоритне бомбардування; потім тепло виділяється в ході диференціації надр, коли найбільш щільні компоненти, такі як залізо і нікель, осідають до центру і формують ядро. Юпітер, Сатурн і Нептун (але, з деяких причин - не Уран) все ще випромінюють тепло, запасене ними в період формування 4,6 млрд. років тому. У планет земного типу важливим джерелом нагріву в нинішню епоху служить розпад радіоактивних елементів - урану, торію і калію - входили в невеликій кількості у вихідний хондритний (сонячний) склад. Розсіювання енергії руху в припливних деформаціях - так звана "приливна дисипація" - служить головним джерелом нагріву Іо і відіграє помітну роль в еволюції деяких планет, обертання яких (наприклад, Меркурія) уповільнили припливи.
Конвекція у мантії. Якщо підігрівати рідину досить сильно, в ній розвивається конвекція, оскільки теплопровідність і випромінювання не справляються з локальним потоком тепла, що підводиться. Може здатися дивним твердження, що надра планет земного типу охоплені конвекцією, як рідина. Хіба ми не знаємо, що за даними сейсмології у земній мантії поширюються поперечні хвилі і, отже, мантія складається не з рідини, а з твердих порід? Але візьмемо звичайну скляну замазку: при повільному натиску вона поводиться як в'язка рідина, при різкому натиску - як еластичне тіло, а при ударі - як камінь. Отже, щоб зрозуміти, як поводиться речовина, ми повинні брати до уваги, у якій шкалі часу відбуваються процеси. Поперечні сейсмічні хвилі проходять крізь земні надра за хвилини. У геологічній шкалі часу, що вимірюється мільйонами років, породи деформуються пластично, якщо до них постійно прикладена значна напруга. Вражає, що земна кора все ще випрямляється, повертаючись до колишньої форми, яку вона мала до останнього заледеніння, що закінчилося 10 000 років тому. Вивчивши вік берегів Скандинавії, що піднялися, Н. Хаскель обчислив в 1935, що в'язкість земної мантії в 1023 разів більше в'язкості рідкої води. Але й у своїй математичний аналіз показує, що земна мантія перебуває у стані інтенсивної конвекції (такий рух земних надр можна було побачити у прискореному кінофільмі, де за секунду минає мільйон років). Аналогічні обчислення показують, що конвективні мантиї, ймовірно, мають також Венера, Марс і, меншою мірою, Меркурій і Місяць. Природу конвекції у газових планетах-гігантах ми лише починаємо розгадувати. Відомо, що на конвективні рухи сильно впливає швидке обертання, яке існує у планет-гігантів, але експериментально вивчити конвекцію в сфері, що обертається, з центральним тяжінням дуже нелегко. Досі найточніші експерименти такого роду проводили в умовах мікрогравітації на навколоземній орбіті. Ці досліди разом з теоретичними розрахунками та чисельними моделями показали, що конвекція відбувається у трубках, витягнутих уздовж осі обертання планети та вигнутих відповідно до її сферичності. Такі конвективні осередки за їхню форму прозвали "бананами". Тиск у газових планет-гігантів змінюється від 1 бар на рівні верхівок хмар до приблизно 50 Мбар у центрі. Тому їхній основний компонент - водень - перебуває на різних рівнях у різних фазах. При тиску вище 3 Мбар звичайний молекулярний водень стає рідким металом, подібним до літію. Обчислення показують, що Юпітер переважно складається з металевого водню. А Уран і Нептун, мабуть, мають протяжну мантію з рідкої води, що також є непоганим провідником.
Магнітне поле.Зовнішнє магнітне поле планети несе важливу інформацію про рух її надр. Саме магнітне поле визначає систему відліку, в якій вимірюють швидкість вітру в хмарній атмосфері планети-гіганта; саме воно вказує, що у рідкому металевому ядрі Землі існують потужні потоки, а у водяних мантіях Урана та Нептуна відбувається активне перемішування. Навпаки, відсутність сильного магнітного поля у Венери та Марса накладає обмеження з їхньої внутрішню динаміку. Серед планет земної групи магнітне поле Землі має визначну інтенсивність, вказуючи на активний динамо-ефект. Відсутність сильного магнітного поля у Венери не означає, що її ядро затверділо: швидше за все повільне обертання планети перешкоджає динамо-ефекту. Уран і Нептун мають однакові магнітні диполі з великим нахилом до осей планет і усунення їх центрів; це показує, що й магнетизм народжується в мантіях, а чи не в ядрах. Власні магнітні поля мають супутники Юпітера - Іо, Європа та Ганімед, а Каллісто його не має. Залишковий магнетизм виявлено у Місяця.
атмосфера. Атмосферу мають Сонце, вісім із дев'яти планет та три із шістдесяти трьох супутників. Кожна атмосфера має свій особливий хімічний склад і тип поведінки, що називається "погодою". Атмосфери ділять на дві групи: у планет земного типу щільна поверхня материків чи океану визначає умови на нижній межі атмосфери, а в газових гігантів атмосфера практично бездонна. У планет земного типу тонкий (0,1 км) шар атмосфери поблизу поверхні постійно відчуває від неї нагрівання або охолодження, а під час руху - тертя та турбулентність (через нерівності рельєфу); цей шар називають приземним чи прикордонним. Біля самої поверхні молекулярна в'язкість як би "приклеює" атмосферу до землі, тому навіть легкий вітерець створює сильний вертикальний градієнт швидкості, який може викликати турбулентність. Зміна температури повітря з висотою контролюється конвективною нестійкістю, оскільки знизу повітря нагрівається від теплої поверхні, стає легшим і спливає; піднімаючись в області низького тиску, він розширюється і випромінює тепло в космос, через що охолоджується, стає щільнішим і тоне. В результаті конвекції в нижніх шарах атмосфери встановлюється вертикальний адіабатичний градієнт температури: наприклад, в атмосфері Землі температура повітря зменшується з висотою на 6,5 К/км. Така ситуація існує аж до тропопаузи (грец. "Тропо" - поворот, "паузис" - припинення), що обмежує нижній шар атмосфери, званий тропосферою. Саме тут відбуваються ті зміни, які ми називаємо погодою. У Землі тропопауза проходить висотах 8-18 км; у екватора вона на 10 км вища, ніж у полюсів. Через експоненційне зменшення щільності з висотою 80% маси атмосфери Землі укладено в тропосфері. У ній же знаходиться майже вся водяна пара, а значить, і хмари, що створюють погоду. На Венері двоокис вуглецю і водяна пара разом із сірчаною кислотою та двоокисом сірки поглинають майже все інфрачервоне випромінювання, що випускається поверхнею. Це спричиняє сильний парниковий ефект, тобто. призводить до того, що температура поверхні Венери на 500 К вища за ту, яку вона мала б при прозорій для інфрачервоного випромінювання атмосфері. Головними "парниковими" газами на Землі служать водяна пара і двоокис вуглецю, що підвищують температуру на 30 К. На Марсі двоокис вуглецю і атмосферний пил викликають слабкий парниковий ефект всього в 5 К. Гаряча поверхня Венери перешкоджає виходу сірки зі складу атмосфери шляхом її з породи. Двоокис сірки збагачена нижня атмосфера Венери, тому в ній на висотах від 50 до 80 км присутній щільний шар сірчанокислотних хмар. Незначна кількість сірковмісних речовин виявляється і в земній атмосфері, особливо після сильних вулканічних вивержень. В атмосфері Марса сірка не зареєстрована, отже, його вулкани в сучасну епоху неактивні. На Землі стабільне зниження температури з висотою в тропосфері змінюється вище тропопаузи зростання температури з висотою. Тому існує надзвичайно стійкий шар, названий стратосферою (лат. stratum - шар, настил). Існування постійних тонких аерозольних шарів та тривале перебування там радіоактивних елементів від ядерних вибухів є прямим доказом відсутності перемішування в стратосфері. У земній стратосфері температура продовжує зростати з висотою до стратопаузи, що проходить на висоті бл. 50 км. Джерелом тепла в стратосфері є фотохімічні реакції озону, концентрація якого максимальна на висоті бл. 25 км. Озон поглинає ультрафіолетове випромінювання, тому нижче 75 км майже все воно перетворюється на тепло. Хімія стратосфери складна. Озон переважно утворюється над екваторіальними областями, та його найбільша концентрація виявляється над полюсами; це свідчить, що у зміст озону впливає як хімія, а й динаміка атмосфери. У Марса концентрація озону також вище над полюсами, над зимовим полюсом. У сухій атмосфері Марса відносно мало гідроксильних радикалів (OH), що руйнують озон. Температурні профілі атмосфер планет-гігантів визначені за наземними спостереженнями покриттів планетами зірок та за даними зондів, зокрема щодо ослаблення радіосигналів при заході зонда за планету. У кожній із планет виявилися тропопауза і стратосфера, вище яких лежать термосфера, екзосфера та іоносфера. Температура термосфер Юпітера, Сатурна та Урану відповідно становить прибл. 1000, 420 і 800 К. Висока температура і відносно низька сила тяжіння на Урані дозволяють атмосфері простягатися до кілець. Це викликає гальмування та швидке падіння пилових частинок. Оскільки в кільцях Урану все ж таки спостерігаються пилові смуги, там має бути джерело пилу. Хоча температурна структура тропосфери і стратосфери у атмосферах різних планет має багато спільного, їх хімічний склад сильно відрізняється. Атмосфери Венери та Марса в основному складаються з вуглекислого газу, але представляють два крайні приклади еволюції атмосфери: у Венери атмосфера щільна та гаряча, а у Марса – холодна та розріджена. Важливо зрозуміти, чи прийде земна атмосфера до одного з цих двох типів, і чи завжди ці три атмосфери були такими різними. Долю вихідної води планеті можна з'ясувати, вимірюючи вміст дейтерію стосовно легкого ізотопу водню: ставлення D/H накладає обмеження кількість водню, покидающего планету. Маса води в атмосфері Венери зараз складає 10-5 маси земних океанів. Але ставлення D/H у Венери разів у 100 вище, ніж Землі. Якщо спочатку це відношення було на Землі та Венері однаковим і запаси води на Венері за час її еволюції не поповнювалися, то стократне зростання відношення D/H на Венері означає, що колись на ній було разів у сто більше води, ніж зараз. Пояснення цьому зазвичай шукають у рамках теорії "парникового випаровування", яка стверджує, що Венера ніколи не була достатньо холодною для конденсації води на її поверхні. Якщо вода завжди заповнювала атмосферу у вигляді пари, то фотодисоціація молекул води призводила до виділення водню, легкий ізотоп якого випаровувався з атмосфери в космос, а вода збагачувалася дейтерієм. Великий інтерес викликає сильна відмінність атмосфер Землі та Венери. Вважається, що сучасні атмосфери планет земного типу утворилися внаслідок дегазації надр; при цьому в основному виділялися пари води та вуглекислий газ. На Землі вода зосередилася в океані, а двоокис вуглецю виявився пов'язаним в осадових породах. Але Венера ближча до Сонця, там жарко і немає життя; тому вуглекислий газ залишився у атмосфері. Пари води під дією сонячного світла дисоціювали на водень та кисень; водень випарувався в космос (земна атмосфера теж швидко втрачає водень), а кисень виявився пов'язаним у гірських породах. Щоправда, відмінність цих двох атмосфер може бути й глибшим: досі немає пояснення того факту, що у атмосфері Венери значно більше аргону, ніж у атмосфері Землі. Поверхня Марса становить зараз холодну і суху пустелю. У найтепліший час доби температура може трохи перевищувати нормальну точку замерзання води, але низький атмосферний тиск не дозволяє воді на поверхні Марса бути в рідкому стані: лід відразу перетворюється на пару. Тим не менш, на Марсі є кілька каньйонів, що нагадують русла висохлих річок. Деякі з них, мабуть, прориті короткочасними, але катастрофічно потужними потоками води, тоді як інші демонструють глибокі яри та розгалужену мережу долин, що вказує на можливе тривале існування рівнинних рік у ранні періоди історії Марса. Існують також морфологічні вказівки, що старі кратери Марса зруйновані ерозією значно сильніше, ніж молоді, а це можливо лише у випадку, якщо атмосфера Марса була набагато щільнішою, ніж зараз. На початку 1960-х років вважалося, що полярні шапки Марса складаються з водяного льоду. Але в 1966 р. Лейтон і Б. Мюррей розглянули тепловий баланс планети і показали, що двоокис вуглецю повинен у великій кількості конденсуватися на полюсах, а між полярними шапками та атмосферою повинен підтримуватися баланс твердої та газоподібної вуглекислоти. Цікаво, що сезонне зростання та скорочення полярних шапок призводять до коливань тиску в марсіанській атмосфері на 20% (наприклад, у салонах старих реактивних лайнерів перепади тиску при зльоті та посадці також становили близько 20%). На космічних фотографіях полярних шапок Марса видно дивовижні спіральні візерунки та ступінчасті тераси, які мав дослідити зонд "Марс Полар Лендер" (1999), але його спіткала невдача при посадці. Точно не відомо, чому тиск марсіанської атмосфери так сильно знизився, ймовірно, від кількох барів у перший мільярд років до 7 мбарів зараз. Ймовірно, що вивітрювання поверхневих порід витягло двоокис вуглецю з атмосфери, зв'язавши вуглець у карбонатних породах, як і сталося Землі. При температурі поверхні 273 К цей процес міг знищити вуглекислотну атмосферу Марса з тиском у кілька бар за 50 млн. років; очевидно, виявилося дуже важко підтримувати теплий та вологий клімат на Марсі протягом усієї історії Сонячної системи. Подібний процес також впливає вміст вуглецю в земній атмосфері. Близько 60 бар вуглецю пов'язано зараз у карбонатних породах Землі. Очевидно, що в минулому земна атмосфера містила значно більше вуглекислого газу, ніж зараз, і температура атмосфери була вищою. Основна відмінність еволюції атмосфери Землі і Марса у цьому, що у Землі тектоніка плит підтримує кругообіг вуглецю, тоді як у Марсі він " замкнений " у породах і полярних шапках.
Навколопланетні кільця. Цікаво, що системи кілець є у кожної з планет-гігантів, але немає жодної планети земного типу. Ті, хто вперше дивиться на Сатурн у телескоп, часто вигукують: "Ну, прямо як на картинці!", бачачи його дивовижно яскраві та чіткі обручки. Проте кільця інших планет майже видно телескоп. Бліде кільце Юпітера відчуває загадкову взаємодію з його магнітним полем. Уран та Нептун оточені кількома тонкими кільцями кожен; структура цих кілець відбиває їх резонансне взаємодію Космосу з близькими супутниками. Особливо інтригують дослідників три кільцеві дуги Нептуна, оскільки вони чітко обмежені як у радіальному, так і в азимутальному напрямках. Великою несподіванкою було відкриття вузьких кілець Урана під час спостереження покриття ним зірки в 1977 році. Справа в тому, що існує чимало явищ, які всього за кілька десятиліть могли б помітно розширити вузькі кільця: це взаємні зіткнення частинок, ефект Пойнтінга - Робертсона (радіаційне торможення) та плазмове гальмування. З практичної точки зору вузькі кільця, положення яких можна виміряти з високою точністю, виявилися дуже зручним індикатором орбітального руху частинок. Прецесія кілець Урану дозволила з'ясувати розподіл маси всередині планети. Ті, кому доводилося вести автомобіль із запиленим вітровим склом у бік Сонця, що сходить або заходить, знають, що порошинки сильно розсіюють світло в напрямку його падіння. Саме тому важко знайти пил у планетних кільцях, спостерігаючи їх із Землі, тобто. з боку Сонця. Але щоразу, коли космічний зонд пролітав повз зовнішню планету і "озирався" назад, ми отримували зображення кілець у світлі. На таких зображеннях Урана і Нептуна якраз і були відкриті невідомі до цього пилові кільця, які значно ширші від давно відомих вузьких кілець. Найважливішою темою сучасної астрофізики є диски, що обертаються. Багато динамічні теорії, розвинені пояснення структури галактик, можна використовуватиме вивчення планетних кілець. Так, кільця Сатурна стали об'єктом для перевірки теорії самогравітуючих дисків. На властивість самогравітації цих кілець вказує наявність у них як спіральних хвиль густини, так і спіральних згинальних хвиль, які видно на детальних зображеннях. Хвильовий пакет, виявлений у кільцях Сатурна, був приписаний сильним горизонтальним резонансом планети з супутником Япетом, який збуджує спіральні хвилі щільності в зовнішній частині поділу Кассіні. Висловлювалося чимало здогадів про походження кілець. Важливо, що вони усередині зони Роша, тобто. на такій відстані від планети, де взаємне тяжіння частинок менше, ніж різниця сил тяжіння їхньою планетою. Усередині зони Роша з розсіяних частинок не може сформуватись супутник планети. Можливо, речовина кілець залишилася незатребуваною з моменту формування самої планети. Але, можливо, це сліди недавньої катастрофи - зіткнення двох супутників чи руйнування супутника приливними силами планети. Якщо зібрати всю речовину кілець Сатурна, то вийде тіло радіусом прибл. 200 км. У кільцях інших планет речовини значно менше.
МАЛІ ТІЛА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ
Астероїди. Безліч малих планет - астероїдів - обертається навколо Сонця переважно між орбітами Марса і Юпітера. Назва "астероїд" астрономи прийняли тому, що в телескоп вони виглядають як слабкі зірочки (aster по-грецьки "зірка"). Спочатку думали, що це уламки великої планети, що колись існувала, але потім стало ясно, що астероїди ніколи не становили єдиного тіла; швидше за все, ця речовина не змогла об'єднатися в планету через вплив Юпітера. За оцінками, сумарна маса всіх астероїдів становить нашої ери всього 6% маси Місяця; половина цієї маси укладена у трьох найбільших - 1 Церері, 2 Палладі та 4 Весті. Номер позначення астероїда вказує порядок його відкриття. Астероїдам з точно відомими орбітами надають не тільки порядкові номери, а й імена: 3 Юнона, 44 Ніса, 1566 року Ікар. Відомі точні елементи орбіт понад 8000 астероїдів із 33 000 відкритих на сьогодні. Існує не менше двохсот астероїдів радіусом понад 50 км і близько тисячі – понад 15 км. За оцінками, близько мільйона астероїдів має радіус понад 0,5 км. Найбільший їх - Церера, досить темний і складний спостереження об'єкт. Потрібні спеціальні методи адаптивної оптики, щоб за допомогою наземних телескопів розрізнити деталі поверхні навіть великих астероїдів. Радіуси орбіт більшості астероїдів укладені між 2,2 і 3,3 а.е., цю область називають "поясом астероїдів". Але він не весь заповнений орбітами астероїдів: на відстанях 2,50, 2,82 та 2,96 а. їх немає; ці "вікна" утворилися під впливом збурень з боку Юпітера. Усі астероїди звертаються у прямому напрямі, але орбіти багатьох їх помітно витягнуті і нахилені. Деякі астероїди мають дуже цікаві орбіти. Так, група Троянців рухається орбітою Юпітера; більшість цих астероїдів дуже темні і червоні. У астероїдів групи Амура орбіти підходять чи перетинають орбіту Марса; серед них 433 Ерос. Астероїди групи Аполлона перетинають орбіту Землі; серед них 1533 Ікар, що найближче підходить до Сонця. Очевидно, рано чи пізно ці астероїди зазнають небезпечного зближення з планетами, яке закінчується зіткненням або серйозною зміною орбіти. Нарешті, нещодавно у особливий клас виділено астероїди групи Атона, орбіти яких майже повністю лежать усередині орбіти Землі. Усі вони дуже невеликого розміру. Яскравість багатьох астероїдів періодично змінюється, що природно для неправильних тіл, що обертаються. Періоди їхнього обертання лежать в інтервалі від 2,3 до 80 год і в середньому близькі до 9 год. Своєю неправильною формою астероїди завдячують численним взаємним зіткненням. Приклади екзотичної форми дають 433 Ерос та 643 Гектор, у яких відношення довжин осей досягає 2,5. У минулому вся внутрішня частина Сонячної системи, ймовірно, була схожа на головний пояс астероїдів. Юпітер, що знаходиться поблизу цього пояса, своїм тяжінням сильно обурює рух астероїдів, збільшуючи їх швидкості і приводячи до зіштовхування, а це частіше руйнує, ніж об'єднує їх. Подібно до недобудованої планети, пояс астероїдів дає нам унікальну можливість побачити частини конструкції перед тим, як вони сховаються всередині готового тіла планети. Вивчаючи світло, відбите астероїдами, вдається чимало дізнатися про склад їхньої поверхні. Більшість астероїдів на основі їхнього коефіцієнта відображення і кольору віднесено до трьох груп, аналогічних групам метеоритів: астероїди типу C мають темну поверхню, як вуглисті хондрити (див. нижче Метеорити), тип S яскравіший і червоніший, а тип M схожий на залізо-нікелеві метеорити . Наприклад, 1 Церера схожа на кутасті хондрити, а 4 Веста - на базальтові евкрити. Це свідчить, що походження метеоритів пов'язані з поясом астероїдів. Поверхня астероїдів покрита дрібно роздробленою породою – реголітом. Досить дивно, що він утримується на поверхні після удару метеоритів – адже у 20-км астероїда сила тяжкості 10-3 g, а швидкість залишення поверхні лише 10 м/с. Крім кольору зараз відомо безліч характерних інфрачервоних та ультрафіолетових спектральних ліній, що використовуються для класифікації астероїдів. За цими даними виділяють 5 основних класів: A, C, D, S і T. Астероїди 4 Веста, 349 Дембовська і 1862 Аполлон не вписалися в цю класифікацію: кожен з них займав особливе положення і став прототипом нових класів, відповідно V, R і Q, у яких тепер є й інші астероїди. З численної групи С-астероїдів надалі виділилися класи B, F і G. Сучасна класифікація налічує 14 типів астероїдів, позначених (у порядку зменшення кількості членів) буквами S, C, M, D, F, G, E, B, T, A, V, Q, R. Оскільки альбедо у С-астероїдів нижче, ніж у S-астероїдів, відбувається спостережна селекція: темні С-астероїди складніше виявити. З огляду на це найчисельнішим типом виявляються саме С-астероїди. З порівняння спектрів астероїдів різного типу із спектрами зразків чистих мінералів сформувалися три великі групи: примітивна (C, D, P, Q), метаморфічна (F, G, B, T) і магматична (S, M, E, A, V, R). Поверхня примітивних астероїдів багата на вуглецю і воду; метаморфічні містять менше води та летких, ніж примітивні; магматичні покриті складними мінералами, які, ймовірно, сформувалися з розплаву. Внутрішня область головного поясу астероїдів багато населена магматичними астероїдами, у середній частині пояса переважають метаморфічні, але в периферії - примітивні астероїди. Це показує, що у період формування Сонячної системи у поясі астероїдів існував різкий градієнт температури. Класифікація астероїдів, заснована на спектрах, групує тіла за складом поверхні. Але якщо розглядати елементи їх орбіт (велику піввісь, ексцентриситет, нахил), то виділяються динамічні сімейства астероїдів, вперше описані К. Хіраямою в 1918 році. Мабуть, кожне сімейство є рій осколків порівняно недавнього зіткнення. Систематичне вивчення Сонячної системи призводить до розуміння, що великі зіткнення є скоріш правилом, ніж винятком, і що Земля також не застрахована від них.
Метеорити. Метеороїд – це невелике тіло, що обертається навколо Сонця. Метеор - це метеороїд, що влетів в атмосферу планети і розжарився до блиску. А якщо його залишок упав на поверхню планети, його називають метеоритом. Метеорит вважають "упавшим", якщо є очевидці, які спостерігали його політ в атмосфері; в іншому випадку його називають "знайденим". "Знайдених" метеоритів значно більше, ніж "упалих". Часто їх знаходять туристи чи селяни, які працюють у полі. Оскільки метеорити мають темний колір і легко помітні на снігу, прекрасним місцем для їхнього пошуку є крижані поля Антарктики, де вже знайдені тисячі метеоритів. Вперше метеорит в Антарктиці виявила 1969 року група японських геологів, які вивчали льодовики. Вони знайшли 9 фрагментів, що лежали поряд, але відносяться до чотирьох різних типів метеоритів. Виявилося, що метеорити, що впали на лід у різних місцях, збираються там, де льодовикові поля, що рухаються зі швидкістю кілька метрів на рік, зупиняються, упираючись у гірські хребти. Вітер руйнує і висушує верхні шари льоду (відбувається його сухе сублімація - абляція), і метеорити концентруються на поверхні льодовика. Такі льоди мають блакитний колір і легко помітні з повітря, чим і користуються вчені щодо місць, перспективних для збору метеоритів. Важливе падіння метеорита відбулося 1969 року в Чіуауа (Мексика). Перший з безлічі великих уламків був знайдений поблизу будинку в селі Пуебліто де Альєнде, і, за традицією, всі знайдені фрагменти цього метеорита були об'єднані під ім'ям Альєнде. Падіння метеорита Альєнде збіглося з початком місячної програми "Аполлон" і дало вченим можливість відпрацювати методи аналізу позаземних зразків. В останні роки встановлено, що деякі метеорити, що містять білі уламки, впроваджені в темнішу материнську породу, є місячними фрагментами. Метеорит Альєнде належить до хондритів – важливої підгрупи кам'яних метеоритів. Їх називають так, тому що вони містять хондри (від грец. chondros, зернятко) - найдавніші сферичні частинки, що сконденсувалися в протопланетній туманності і потім увійшли до складу пізніших порід. Подібні метеорити дозволяють оцінювати вік Сонячної системи та її вихідний склад. Багаті кальцієм і алюмінієм включення метеорита Альєнде, що першими сконденсувалися через свою високу температуру кипіння, мають виміряний за радіоактивним розпадом вік 4,559 ± 0,004 млрд. років. Це найточніша оцінка віку Сонячної системи. До того ж всі метеорити несуть у собі "історичні записи", викликані тривалим впливом на них галактичних космічних променів, сонячного випромінювання та сонячного вітру. Вивчивши ушкодження, завдані космічними променями, можна сказати, як довго метеорит перебував на орбіті, перш ніж потрапив під захист земної атмосфери. Прямий зв'язок між метеоритами та Сонцем випливає з того факту, що елементний склад найстаріших метеоритів – хондритів – точно повторює склад сонячної фотосфери. Єдині елементи, зміст яких різниться, - це леткі, такі, як водень і гелій, що рясно випаровувалися з метеоритів в ході їх остигання, а також літій, що частково "згорів" на Сонці в ядерних реакціях. Поняття "сонячний склад" та "хондритний склад" використовують як рівнозначні при описі згаданого вище "рецепту сонячної речовини". Кам'яні метеорити, склад яких відрізняється від сонячного, називають ахондрити.
Дрібні уламки.Колосонячний простір заповнений дрібними частинками, джерелами яких служать ядра комет, що руйнуються, і зіткнення тіл, в основному, в поясі астероїдів. Найдрібніші частинки поступово наближаються до Сонця в результаті ефекту Пойнтінга - Робертсона (він полягає в тому, що тиск сонячного світла на частинку, що рухається, направлено не точно по лінії Сонце - частка, а в результаті аберації світла відхилено назад і тому гальмує рух частинки). Падіння дрібних частинок на Сонце компенсується їх постійним відтворенням, так що в площині екліптики завжди існує скупчення пилу, що розсіює сонячні промені. У темніші ночі воно помітне у вигляді зодіакального світла, що тягнеться широкою смугою вздовж екліптики на заході після заходу Сонця і на сході перед його сходом. Поблизу Сонця зодіакальне світло перетворюється на хибну корону (F-корона, від false - хибний), що видно лише за повного затемнення. Зі зростанням кутової відстані від Сонця яскравість зодіакального світла швидко падає, але в антисонячній точці екліптики вона знову посилюється, утворюючи протисвіт; це викликано тим, що дрібні пилові частки інтенсивно відбивають світло назад. Іноді метеороїди потрапляють у атмосферу Землі. Швидкість їх руху така велика (в середньому 40 км/с), що майже всі вони, крім найдрібніших і найбільших, згоряють на висоті близько 110 км, залишаючи довгі хвости, що світяться - метеори, або падаючі зірки. Багато метеороїдів пов'язані з орбітами окремих комет, тому метеори спостерігаються частіше, коли Земля у певний час року проходить поблизу таких орбіт. Наприклад, щорічно в районі 12 серпня спостерігається безліч метеорів, оскільки Земля перетинає потік Персеїди, пов'язаний з частинками, втраченими кометою 1862 р. III. Інший потік - Оріоніди - в районі 20 жовтня пов'язаний із пилом від комети Галлея.
Див. такожМЕТЕОР. Частинки розміром менше 30 мкм можуть загальмуватись в атмосфері та впасти на землю, не згорівши; такі мікрометеорити збирають для лабораторного аналізу. Якщо частинки розміром кілька сантиметрів і більше складаються з досить щільного речовини, всі вони також згоряють цілком і випадають поверхню Землі як метеоритів. Більше 90% їх кам'яні; відрізнити їхню відмінність від земних порід може лише фахівець. 10% метеоритів, що залишилися, залізні (насправді вони складаються зі сплаву заліза і нікелю). Метеорити вважаються осколками астероїдів. Залізні метеорити колись були у складі ядер цих тіл, зруйнованих суударениями. Можливо, деякі пухкі та багаті на леткі речовини метеорити походять від комет, але це малоймовірно; швидше за все, великі частинки комет згоряють у атмосфері, а зберігаються лише дрібні. Враховуючи, як важко досягти Землі кометам та астероїдам, ясно, наскільки корисним є вивчення метеоритів, які самостійно "прибули" на нашу планету з глибин Сонячної системи.
Див. такожМЕТЕОРИТ.
Комети.Зазвичай комети прилітають із далекої периферії Сонячної системи та на короткий час стають надзвичайно ефектними світилами; в цей час вони привертають загальну увагу, але багато в їх природі досі залишається неясним. Нова комета зазвичай з'являється несподівано і тому практично неможливо підготувати для зустрічі з нею космічний зонд. Зрозуміло, можна не поспішаючи підготувати та відправити зонд для зустрічі з однією із сотні періодичних комет, орбіти яких добре відомі; але всі ці комети, які багато разів зближалися з Сонцем, вже постаріли, майже повністю втратили леткі речовини і стали блідими і неактивними. Лише одна періодична комета ще зберегла активність – це комета Галлея. Її 30 появ регулярно фіксували з 240 до н.е. і назвали комету на честь астронома Е.Галлея, який передбачив її появу в 1758 році. У комети Галлея орбітальний період 76 років, відстань перигелія 0,59 а. та афелія 35 а. Коли в березні 1986 року вона перетинала площину екліптики, на зустріч з нею кинулась армада космічних апаратів із півсотнею наукових приладів. Особливо важливі результати отримали два радянські зонди "Вега" та європейський "Джотто", які вперше передали зображення кометного ядра. На них видно дуже нерівну поверхню, покриту кратерами, і два газові струмені, що фонтанують на сонячній стороні ядра. Обсяг ядра комети Галлея виявився більшим, ніж очікувалося; його поверхня, що відображає всього 4% падаючого світла, - одна з найтемніших у Сонячній системі.

У рік спостерігається близько десяти комет, з яких лише третину було відкрито раніше. Їх часто класифікують за тривалістю орбітального періоду: короткоперіодичні (3 ІНШІ ПЛАНЕТНІ СИСТЕМИ
Із сучасних поглядів формування зірок випливає, що народження зірки сонячного типу має супроводжуватися утворенням планетної системи. Навіть якщо це стосується тільки зірок, повністю подібних до Сонця (тобто одиночних зірок спектрального класу G), то і в цьому випадку не менше 1% зірок Галактики (а це близько 1 млрд. зірок) повинні мати планетні системи. Більш детальний аналіз показує, що планети можуть бути у всіх зірок холоднішими за спектральний клас F, причому навіть входять у подвійні системи.

Справді, останніми роками з'явилися повідомлення про відкриття планет в інших зірок. При цьому самі планети не видно: їхню присутність виявляють за невеликим переміщенням зірки, викликаним її тяжінням до планети. Орбітальний рух планети викликає "похитування" зірки та періодичну зміну її променевої швидкості, яке вдається виміряти за становищем ліній у спектрі зірки (ефект Доплера). До кінця 1999 повідомлялося про відкриття планет типу Юпітера у 30 зірок, серед яких 51 Peg, 70 Vir, 47 UMa, 55 Cnc, t Boo, u And, 16 Cyg та ін. Все це близькі до Сонця зірки, причому відстань до найближчої з них (Gliese 876) всього 15 св. років. У двох радіопульсарів (PSR 1257+12 та PSR B1628-26) також виявлено системи планет із масами порядку маси Землі. Помітити такі легкі планети у нормальних зірок за допомогою оптичної техніки поки що не вдається. Навколо кожної зірки можна вказати екосферу, де температура поверхні планети дозволяє існувати рідкій воді. Екосфера Сонця простягається від 0,8 до 1,1 а. У ній знаходиться Земля, але не потрапляють Венера (0,72 а. е.) і Марс (1,52 а. е.). Ймовірно, у будь-якій планетній системі в екосферу потрапляє не більше 1-2 планет, на яких умови сприяють життю.
ДИНАМІКА ОРБІТАЛЬНОГО РУХУ
Рух планет із високою точністю підпорядковується трьом законам І. Кеплера (1571-1630), виведеними ним зі спостережень: 1) Планети рухаються еліпсами, у одному з фокусів яких Сонце. 2) Радіус-вектор, що з'єднує Сонце та планету, за рівні проміжки часу руху планети по орбіті замітає рівні площі. 3) Квадрат орбітального періоду пропорційний кубу великої півосі еліптичної орбіти. Другий закон Кеплера прямо випливає із закону збереження моменту імпульсу і є найбільш загальним із трьох. Ньютон встановив, що перший закон Кеплера справедливий, якщо сила тяжіння між двома тілами обернено пропорційна квадрату відстані між ними, а третій закон - якщо ця сила до того ж пропорційна масам тіл. У 1873 Дж.Бертран довів, що взагалі лише у двох випадках тіла не рухатимуться одне навколо іншого по спіралі: якщо вони притягуються за законом зворотних квадратів Ньютона або за законом прямої пропорційності Гука (що описує пружність пружин). Чудова властивість Сонячної системи полягає в тому, що маса центральної зірки набагато більша за масу будь-якої з планет, тому рух кожного члена планетної системи можна з високою точністю розрахувати в рамках задачі про рух двох взаємно тяжких тіл - Сонця і єдиної планети поряд з ним. Її математичне рішення відомо: якщо швидкість планети не надто велика, то вона рухається замкненою періодичною орбітою, яку можна точно обчислити. Завдання про рух більш ніж двох тіл, у загальному випадку звана "проблемою N тіл", набагато складніше через їх хаотичний рух незамкненими орбітами. Ця хаотичність орбіт є принципово важливою і дозволяє зрозуміти, наприклад, як метеорити потрапляють із пояса астероїдів на Землю.
Див. також
КЕПЛЕРА ЗАКОНИ;
НЕБЕЗНА МЕХАНІКА;
ОРБІТА. У 1867 Д. Кірквуд першим відзначив, що порожні місця ("люки") в поясі астероїдів розташовані на таких відстанях від Сонця, де середній рух перебуває в сумірності (у цілісному відношенні) з рухом Юпітера. Іншими словами, астероїди уникають орбіт, на яких період їхнього звернення навколо Сонця був би крадений періодом звернення Юпітера. Два найбільші люки Кірквуда припадають на сумірності 3:1 і 2:1. Однак поблизу сумірності 3:2 спостерігається надлишок астероїдів, об'єднаних за цією ознакою до групи Гільди. Існує також надлишок астероїдів групи Троянців у сумірності 1:1, що рухаються орбітою Юпітера на 60° попереду і 60° позаду нього. Ситуація з Троянцями зрозуміла – вони захоплені поблизу стійких точок Лагранжа (L4 та L5) на орбіті Юпітера, але як пояснити люки Кірквуда та групу Гільди? Якби на сумірності були тільки люки, то можна було б прийняти просте пояснення, запропоноване самим Кірквудом, що астероїди викинуті з резонансних областей періодичним впливом Юпітера. Але зараз така картина видається занадто простою. Чисельні розрахунки показали, що хаотичні орбіти пронизують області простору поблизу резонансу 3:1 і що фрагменти астероїдів, що потрапили в цю область, змінюють свої орбіти з кругових на витягнуті еліптичні, що регулярно приводять їх в центральну частину Сонячної системи. На таких орбітах, що перетинають планетні шляхи, метеороїди живуть недовго (лише кілька мільйонів років) перед тим, як врізатися в Марс або Землю, а при невеликому промаху - виявитися викинутими на периферію Сонячної системи. Отже, головним джерелом метеоритів, що падають на Землю, служать люки Кірквуда, через які проходять хаотичні орбіти фрагментів астероїдів. Зрозуміло, що у Сонячній системі є багато прикладів високовпорядкованих резонансних рухів. Саме так рухаються близькі до планет супутники, наприклад Місяць, завжди звернений однією і тією ж півкулею до Землі, оскільки її орбітальний період збігається з осьовим. Приклад ще вищої синхронізації дає система Плутон - Харон, у якій як на супутнику, а й у планеті " день дорівнює місяці " . Проміжний характер має рух Меркурія, осьове обертання та орбітальне звернення якого перебувають у резонансному співвідношенні 3:2. Однак не всі тіла поводяться так просто: наприклад, у несферичного Гіперіона під дією тяжіння Сатурна вісь обертання хаотично перевертається. Еволюція орбіт супутників відбувається під впливом кількох чинників. Оскільки планети та супутники - не точкові маси, а протяжні об'єкти, і, крім того, сила тяжіння залежить від відстані, різні частини тіла супутника, віддалені від планети на відстань, притягуються до неї по-різному; це справедливо і для тяжіння, що діє з боку супутника на планету. Така відмінність сил викликає морські припливи і відливи, а супутникам, що синхронно обертаються, надає трохи сплющену форму. Супутник і планета викликають одна в одну приливні деформації, але це впливає їх орбітальний рух. Резонанс середніх рухів 4:2:1 у супутників Юпітера Іо, Європи та Ганімеда, вперше докладно вивчений Лапласом у його Небесній механіці (т. 4, 1805), називають резонансом Лапласа. Всього за кілька днів до підльоту "Вояджера-1" до Юпітера, 2 березня 1979 року, астрономи Пеалі, Кассен і Рейнольдс опублікували роботу "Плавлення Іо під дією приливної диссипації", в якій передбачили активний вулканізм на цьому супутнику через його провідну роль у підтримці резонансу 4:2:1. Вояджер-1 дійсно виявив на Іо активні вулкани, настільки потужні, що на знімках поверхні супутника не видно жодного метеоритного кратера: так швидко покривається його поверхня продуктами вивержень.
ФОРМУВАННЯ СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ
Питання, як утворилася Сонячна система, мабуть, найважчий у планетології. Для відповіді на нього у нас поки що мало даних, які допомогли б відновити складні фізичні та хімічні процеси, що протікали в ту далеку епоху. Теорія формування Сонячної системи має пояснити безліч фактів, включаючи її механічний стан, хімічний склад та дані ізотопної хронології. При цьому бажано спиратися на реальні явища, що спостерігаються поблизу молодих зірок, що формуються.
Механічне стан.Планети обертаються навколо Сонця в одному напрямку, майже круговими орбітами, що лежать майже в одній площині. Більшість їх обертається навколо своєї осі у тому напрямі, як і Сонце. Все це вказує, що попередником Сонячної системи був диск, що обертається, який природно утворюється при стисканні самогравіруючої системи зі збереженням моменту імпульсу і наступним з цього збільшенням кутової швидкості. (Момент імпульсу, або кутовий момент планети, - це твір її маси на відстань від Сонця і на орбітальну швидкість. Момент Сонця визначається його осьовим обертанням і приблизно дорівнює добутку маси на радіус і на швидкість обертання; осьові моменти планет зневажливо малі.) Сонце містить у собі 99% маси Сонячної системи, але тільки прибл. 1% її моменту імпульсу. Теорія повинна пояснити, чому більшість маси системи зосереджена Сонце, а переважна частина моменту імпульсу - у зовнішніх планетах. Існуючі теоретичні моделі формування Сонячної системи вказують, що спочатку Сонце оберталося значно швидше, ніж зараз. Потім момент імпульсу від Сонця передався зовнішнім частинам Сонячної системи; астрономи вважають, що гравітаційні та магнітні сили загальмували обертання Сонця та прискорили рух планет. Вже два століття відоме приблизне правило регулярного розподілу планетних відстаней від Сонця (правило Тіціуса – Боде), але пояснення йому немає. У системах супутників зовнішніх планет простежуються самі закономірності, як у планетної системі загалом; мабуть, процеси формування мали багато спільного.
Див. такожБОДІ ЗАКОН.
Хімічний склад.У Сонячній системі спостерігається сильний градієнт (відмінність) хімічного складу: близькі до Сонця планети та супутники складаються з тугоплавких матеріалів, а у складі далеких тіл багато летких елементів. Це означає, що у епоху формування Сонячної системи існував великий градієнт температури. Сучасні астрофізичні моделі хімічної конденсації припускають, що вихідний склад протопланетної хмари був близьким до складу міжзоряного середовища та Сонця: за масою до 75% водню, до 25% гелію та менше 1% всіх інших елементів. Ці моделі успішно пояснюють варіації хімічного складу в Сонячній системі. Про хімічний склад далеких об'єктів можна судити на підставі значення їх середньої щільності, а також спектрів їх поверхні та атмосфери. Значно точніше це вдалося б зробити шляхом аналізу зразків планетної речовини, але поки що у нас є лише зразки з Місяця та метеорити. Досліджуючи метеорити, ми починаємо розуміти хімічні процеси у первинній туманності. Проте процес агломерації великих планет із дрібних частинок поки що залишається незрозумілим.
Ізотопні дані.Ізотопний склад метеоритів вказує, що формування Сонячної системи відбувалося 4,6 ± 0,1 млрд років тому і тривало не більше 100 млн років. Аномалії ізотопів неону, кисню, магнію, алюмінію та ін елементів свідчать, що в процесі колапсу міжзоряної хмари, що породила Сонячну систему, в нього потрапили продукти вибуху близької наднової зірки.
Див. такожІЗОТОПИ; СВЕРХНОВА ЗІРКА.
Формування зірок.Зірки народжуються у процесі колапсу (стиснення) міжзоряних газо-пилових хмар. Детально цей процес поки що не досліджений. Є наглядові факти на користь того, що ударні хвилі від вибухів наднових зірок можуть стискати міжзоряну речовину та стимулювати колапс хмар у зірки.
Див. такожГРАВІТАЦІЙНИЙ КОЛАПС. Перед тим, як молода зірка досягне стабільного стану, вона проходить стадію гравітаційного стиску з протозоряної туманності. Основні відомості про цей етап еволюції зірок отримують, вивчаючи молоді зірки типу Т-Тельця. Очевидно, ці зірки ще перебувають у стані стискування та його вік вбирається у 1 млн. років. Зазвичай їх маси від 02 до 2 мас Сонця. Вони видно ознаки сильної магнітної активності. У спектрах деяких зірок типу Т Тельця є заборонені лінії, які виникають тільки в газі низької щільності; мабуть, це залишки протозіркової туманності, які оточують зірку. Для зірок типу Т Тельця характерні швидкі флуктуації ультрафіолетового та рентгенівського випромінювання. У багатьох з них спостерігаються потужне інфрачервоне випромінювання та спектральні лінії кремнію – це вказує, що зірки оточені пиловими хмарами. Нарешті, зірки типу Т Тельця мають потужний зоряний вітер. Вважається, що в ранній період своєї еволюції Сонце також проходило через стадію Т Тельця, і що саме в цей період леткі елементи були витіснені із внутрішніх областей Сонячної системи. Деякі зірки помірної маси, що формуються, демонструють сильне зростання світності і скидання оболонки за час менше року. Такі явища називають спалахами типу FU Оріона. Принаймні одного разу такий спалах зазнала зірка типу Т-Тельця. Вважається, більшість молодих зірок проходить через стадію спалахів типу FU Оріона. Причину спалаху багато хто бачить у тому, що час від часу зростає темп акреції на молоду зірку речовини з навколишнього газо-пилового диска. Якщо в ранній період еволюції Сонце також зазнало одного або декількох спалахів типу FU Оріона, це мало сильно вплинути на леткі речовини в центральній частині Сонячної системи. Спостереження і розрахунки показують, що в околиці зірки, що формується, завжди є залишки протозоряної речовини. З нього може сформуватися зірка-компаньйон чи планетна система. Дійсно, багато зірок утворюють подвійні та кратні системи. Але якщо маса приятеля не перевищує 1% маси Сонця (10 мас Юпітера), то температура в його ядрі ніколи не досягне значення, необхідного для протікання термоядерних реакцій. Таке небесне тіло називають планетою.
Теорії формування. Наукові теорії формування Сонячної системи можна поділити на три категорії: приливні, акреційні та небулярні. Останні залучають зараз найбільший інтерес. Приливна теорія, очевидно, вперше запропонована Бюффоном (1707-1788), безпосередньо пов'язує між собою формування зірки і планет. Передбачається, що інша зірка, що пролетіла повз Сонце, шляхом приливної взаємодії витягла з нього (або з себе) струмінь речовини, з якої сформувалися планети. Ця ідея стикається з безліччю фізичних проблем; наприклад, викинута зіркою гаряча речовина повинна розпорошуватися, а не конденсуватися. Зараз приливна теорія непопулярна, оскільки не може пояснити механічні особливості Сонячної системи та представляє її народження як випадкову та вкрай рідкісну подію. Акреційна теорія припускає, що молоде Сонце захопило речовину майбутньої планетної системи, пролітаючи крізь щільну міжзоряну хмару. Дійсно, молоді зірки зазвичай трапляються поблизу великих міжзоряних хмар. Однак у рамках акреційної теорії важко пояснити градієнт хімічного складу планетної системі. Найбільш розроблена та загальноприйнята зараз небулярна гіпотеза, запропонована Кантом наприкінці 18 ст. Її основна ідея полягає в тому, що Сонце і планети формувалися одночасно з єдиної хмари, що обертається. Стискаючись, воно перетворилося на диск, у центрі якого утворилося Сонце, але в периферії - планети. Зазначимо, що ця ідея відрізняється від гіпотези Лапласа, згідно з якою спочатку з хмари сформувалося Сонце, а потім у міру його стиснення відцентрова сила відривала з екватора газові кільця, які пізніше конденсувалися в планети. Гіпотеза Лапласа стикається з труднощами фізичного характеру, які вдається подолати вже 200 років. Найбільш вдалий сучасний варіант небулярної теорії створив А. Камерон із колегами. У їхній моделі протопланетна туманність була приблизно вдвічі масивнішою за нинішню планетну систему. Протягом перших 100 млн. років Сонце, що формувалося, активно викидало з неї речовину. Така поведінка характерна для молодих зірок, які на ім'я прототипу називають зірками типу Т-Тельця. Розподіл тиску та температури речовини туманності у моделі Камерона добре узгоджується з градієнтом хімічного складу Сонячної системи. Таким чином, найбільш ймовірно, що Сонце і планети сформувалися з єдиної хмари, що стискається. У центральній його частині, де щільність і температура були вищими, збереглися тільки тугоплавкі речовини, а на периферії збереглися і леткі; цим пояснюється градієнт хімічного складу. Відповідно до цієї моделі формування планетної системи має супроводжувати ранню еволюцію всіх зірок типу Сонця.
Зростання планет.Існує безліч сценаріїв зростання планет. Можливо, планети сформувалися внаслідок випадкових зіткнень та злипань невеликих тіл, названих планетезімалями. Але, можливо, дрібні тіла об'єднувалися в більші відразу більшими групами внаслідок гравітаційної нестійкості. Не зрозуміло, чи відбувалася акумуляція планет у газовому чи безгазовому середовищі. У газовій туманності перепади температури згладжуються, але коли частина газу конденсується в порошинки, а залишки газу вимітає зоряний вітер, прозорість туманності різко зростає, і в системі виникає сильний градієнт температури. Досі не зовсім ясно, які характерні часи конденсації газу в порошинки, акумуляції порошинок у планеті зималі та акреції планетезималей у планети та їх супутники.
ЖИТТЯ У СОНЯЧНІЙ СИСТЕМІ
Висловлювалися припущення, що життя в Сонячній системі колись існувало за межами Землі, а можливо, існує і зараз. Поява космічної техніки дозволило розпочати пряму перевірку цієї гіпотези. Меркурій виявився занадто гарячим і позбавленим атмосфери та води. На Венері теж дуже спекотно – на її поверхні плавиться свинець. Можливість життя у верхньому шарі хмар Венери, де умови набагато м'якші, поки що не більш ніж фантазія. Місяць та астероїди виглядають абсолютно стерильними. Великі сподівання покладалися на Марс. Помічені в телескоп 100 років тому системи тонких прямих ліній - "каналів" - дали тоді привід говорити про штучні іригаційні споруди на поверхні Марса. Але тепер ми знаємо, що умови на Марсі несприятливі для життя: холодно, сухо, дуже розріджене повітря і, як наслідок, сильне ультрафіолетове випромінювання Сонця, яке стерилізує поверхню планети. Прилади посадкових блоків "Вікінгів" не виявили органічної речовини у ґрунті Марса. Щоправда, є ознаки того, що клімат Марса суттєво змінювався і, можливо, колись був сприятливішим для життя. Відомо, що в далекому минулому на поверхні Марса була вода, оскільки на детальних зображеннях планети видно сліди водної ерозії, що нагадують яри та сухі русла рік. Довготривалі варіації марсіанського клімату можуть бути пов'язані зі зміною нахилу полярної осі. При невеликому підвищенні температури планети атмосфера може стати у 100 разів щільнішим (за рахунок випаровування льодів). Таким чином, можливо, життя на Марсі колись існувало. Відповісти це питання ми зможемо лише після детального вивчення зразків марсіанського грунту. Але їхня доставка на Землю - складне завдання. На щастя, є вагомі докази, що з тисяч знайдених на Землі метеоритів принаймні 12 прилетіло з Марса. Їх називають SNC-метеоритами, оскільки перші з них знайшли поблизу населених пунктів Shergotty (Шерготті, Індія), Nakhla (Накла, Єгипет) та Chassigny (Шассіньї, Франція). Знайдений в Антарктиді метеорит ALH 84001 значно старший за інші і містить поліциклічні ароматичні вуглеводні, які, можливо, мають біологічне походження. Вважається, що він потрапив на Землю з Марса, оскільки співвідношення ізотопів кисню в ньому не таке, як у земних породах або не-SNC-метеоритах, а таке, як у метеориті EETA 79001, що містить шибки з включеннями бульбашок, в яких склад благородних газів відрізняється від земного, але відповідає атмосфері Марса. Хоча в атмосферах планет-гігантів багато органічних молекул, важко повірити, що за відсутності твердої поверхні може існувати життя. У цьому сенсі значно цікавішим є супутник Сатурна Титан, у якого є не тільки атмосфера з органічними компонентами, але й тверда поверхня, де можуть накопичуватися продукти синтезу. Щоправда, температура цієї поверхні (90 К) скоріше підходить для зрідження кисню. Тому увагу біологів більше привертає супутник Юпітера Європа, хоч і позбавлена атмосфери, але, мабуть, океан рідкої води, що має під своєю крижаною поверхнею. Деякі комети майже, напевно, містять складні органічні молекули, що утворилися ще в епоху формування Сонячної системи. Але важко уявити собі життя на кометі. Отже, поки ми не маємо доказів, що життя в Сонячній системі існує десь за межами Землі. Можна запитати себе: які можливості наукових приладів у зв'язку з пошуком позаземного життя? Чи може сучасний космічний зонд виявити наявність життя далекої планети? Наприклад, чи міг апарат "Галілео" виявити життя і розум на Землі, коли він двічі пролітав повз неї, здійснюючи гравітаційні маневри? На переданих зондом зображення Землі не вдалося помітити ознак розумного життя, але очевидним доказом її наявності стали спіймані приймачами "Галілео" сигнали наших радіо- та телестанцій. Вони зовсім несхожі на випромінювання природних радіостанцій - полярних сяйв, плазмових коливань у земній іоносфері, сонячних спалахів - і водночас видають присутність Землі технічної цивілізації. А як поводиться нерозумне життя? Телекамера "Галілео" отримала зображення Землі у шести вузьких діапазонах спектру. У фільтрах 0,73 та 0,76 мкм деякі ділянки суші виглядають зеленими через сильне поглинання червоного світла, що не характерно для пустель і гірських порід. Найпростіше пояснити це тим, що носій немінерального пігменту, що поглинає червоне світло, присутній на поверхні планети. Ми точно знаємо, що це незвичайне поглинання світла пов'язане з хлорофілом, який використовують для фотосинтезу. Жодне інше тіло Сонячної системи не має такого зеленого забарвлення. Крім цього інфрачервоний спектрометр "Галілео" зафіксував наявність у земній атмосфері молекулярного кисню та метану. Наявність метану та кисню в атмосфері Землі свідчить про біологічну активність на планеті. Отже, можна зробити висновок, що наші міжпланетні зонди здатні виявити ознаки активного життя на поверхні планет. Але якщо життя приховано під крижаним панциром Європи, то апарат, що пролітає повз, навряд чи його виявить.
Словник з географії