Планети

У безмежних теренах всесвіту загубилася маленька зірочка, навколо якій із орбітам рухаються дев’ять планет. Всі ці планети різні, але з своїм фізичним характеристикам вони діляться на дві групи — планети земної групи і планеты-гиганты.

До планет земної групи ставляться чотири планети: Меркурій, Венера, Марс і, природно сама Земля. Меркурій, Венера і Марс дуже подібні на Землю. В усіх приблизно однакові розміри, досить висока щільність, все мабуть, складаються з каменю та заліза. Завдяки сходству із Землею вони, а також Плутон, який за рядом фізичних характеристик близький до Землі, називаються планетами земної группы.

Меркурий.

Меркурій — четверта за яскравістю планеті, в максимумі блиску він сяє майже Сиріус і поступається лише Венері, Марса й Юпитеру.

Орбита.

Меркурій рухається зі своєї орбіті з карколомною швидкістю 48 кілометрів на секунду, причому вона завжди звернений до Сонцю одному й тому ж стороною, і отже, період обертання навколо осі і період обертання навколо Сонця збігаються і рівні 88 суток.

Вращение.

Проте один оборот навколо своєї осі — чи одного дня — триває майже 59 земних дней.

Температура.

Температури лежить на поверхні близькі до температур, які досягалися на Місяці, коли б рухалася по близька до Сонцю орбіті. За дуже довгі ночі температура падає до мінімального значення близько — 173(С, а на таку ж довгі дні піднімається поблизу соняшникової точки до максимального значення + 430(С. Отже, типові добові варіації становлять близько 600(С!

Атмосфера.

На Меркурії немає тої, що ми звикли називати атмосферою — газової оболонки, котра утворює хмари, визначальною клімат і захищає поверхню планети від деяких шкідливих видів сонячного випромінювання. Через слабкого магнітного поля Меркурія тяжіння заряджених частинок Сонця ледь различимо.

Геология.

Коли зонд Mariner 10 наближався до планеті 1974;го і 1975 роках, було отримано дуже багато інформацію про планеті. Ми довідалися, що магнітне поле, на Меркурії дуже слабке, що Мінздоров'я може вказувати на наявність гарячого металевого ядра, наприклад, з розплавленого заліза. Геологи вважають, що із усіх планет Сонячної системи на Меркурії може утримуватися найбільше заліза. Кора Меркурія, мабуть, складається з кремнію, як і земна кора.

Опис характерних ознак поверхні Меркурія було би, майже повним повторенням описи місячної поверхні. Порівняння знімків Меркурія, переданих «Маринером-10», з зображеннями Місяця засвідчують їх сильному схожості. Звідси можна дійти невтішного висновку, що Меркурій покритий тонким шаром грунту, уплотняющего з глибиною, як і бути на небесному об'єкті, позбавленому атмосфери, верхні верстви якого піддаються бомбардуванню із заснуванням ударних кратерів протягом трьох-чотирьох млрд. років. Відмінності між Меркурієм і Місяцем, хоч і невеликі, але представляють певний інтерес. Гори на Меркурії негаразд високі. Меркурианские «морські» райони є улоговини, оточені рівнинами, з не меншою щільністю кратерів, ніж Місяці. З іншого боку, промені, які виходять із молодих кратерів і не видимі з Землі, більш контрастні, ніж Місяці. Підвищений вміст заліза у надрах Меркурія може виявлятися на поверхні як обогощенного залізом і титаном вулканічного скла, це зменшує відмінність хімічного складу між областями, сильно покритими кратерами (подібними місячним материках), і морями. Багатьом великим кратерам на Меркурії дано імена знаменитих письменників, художників України та композиторів, наприклад Гомер, Шекспір, Толстой, Роден, Тіціан, Ренуар, Бах. Найбільший їх діаметром 625 км називається Бетховена.

Менш виражений рельєф на Меркурії проти Місяцем, мабуть, пояснюється більшою силою тяжкості планети (в 2,5 разу), і навіть тим обставиною, що його період освіти кратерів прийшов у час, коли Меркурій був пластичним. Принаймні меркурианские кратери від місячних стосовно того, що вторинні кратери розташовані ближчі один до центральному кратеру, але диапозон їх діаметрів менше. Через відсутності води та слабкої атмосфери лежить на поверхні Меркурія майже було ерозії. Після закінчення освіти Сонячної системи та до справжнього часу поверхню Меркурія майже изменилась.

Венера.

Венеру називають вечірньої і ранкової зіркою, древні греки називали її Геспером і Фосфором. Це найбільш яскравий об'єкт на небі після Сонця і Місяця, причому Венера є найближчій до нас планетою в Сонячної системе. Она часто видно навіть вдень, а вночі предмети у її тіні можуть відкидати тени.

Орбита.

Свій повний оборот навколо Сонця Венера робить за 440 суток.

Вращение.

Отримані для Венери результати спочатку видалися неймовірними, виявляється напрям обертання виявилося зворотним. У кожному разі меленное зворотне обертання Венери твердо встановлено й надалі теорії еволюції планет повинні пояснювати цю аномалію в планетних рухах. Венерианские сонячні добу рівні 117 земним суткам.

Температура.

Виявляється, Венера — дуже гаряча! Вимірювання температури верхньої частини хмар в ифракрасных променях показали, що в ній холодно, близько — 38(С, як у освітленої Сонцем, і на нічний боці. Таку ж температуру мають кордону високих земних хмар. Але результати радиоизмерений виглядали просто неймовірними: на дуже коротких 3 мм температура виявилася вищий, ніж за даними до інфрачервоному діапазоні. На довжинах хвиль 2 див і більше температура досягла жахливого значення — вище 310(С.

Температура поверхні Венери дорівнює 467(С з точністю близько (10(С; вона мало змінюється у день на ніч і нас дуже швидко падає у атмосфері з высотой.

Така висока температура лежить на поверхні і високий вміст вуглекислого газу атмосфері цілком закономірні. Вуглекислий газ дуже прозорий всім видимих променів, і навіть для ультрафіолетового проміння, але він виключно сильно поглинає теплове (далеке інфрачервоне) випромінювання. Звідси випливає, що потужним чинником нагрівання поверхні Венери може бути парниковий ефект. Багато сонячної енергії може вступати у формі видимого світла, тоді випромінювання від нагрітої поверхні буде поглинатися вуглекислим газом.

З допомогою такої ж процесу регулюється температура земної поверхности.

Атмосфера.

На відміну від Меркурія на Венера є атмосфера.

Дивує як протяжність, а й незвичний хімічний склад атмосфери. При кількаразових спостереженнях з наземними спектрографами зірвалася знайти ніяких ознак водяної пари на Венері чи помітити лінії смуги, які належать воді. Вході космічних польотів до Венері було підтверджено присутність у її атмосфері величезних кількостей вуглекислого газа.

У земну атмосферу кисень надходить вследствии дисоціації молекул води під впливом ультрафіолетового проміння, причому водень, атомна маса якого мала, іде у космічний простір. Отже, зза відсутності води на Венері її атмосфера практично позбавлена кисню, що цілком узгоджується з наблюдениями.

Геология.

У 1980;х р. космічний апарат «Пионер-Венера» з радіолокатором на борту було виведено на орбіту навколо Венери й дозволив зазирнути крізь її хмарний покрив, зробивши перший реальний огляд поверхні нашої космічної сестри. Виявилося, що у Венері є гірські області подібні земним континентах. Низовини, відповідні океанським басейнах Землі, займають лише шосту частина поверхні планети проти дві третини на Землі. Венерианские вулкани як і, як його земні двійники, піднімаються на 4000 м, але займають незрівнянно велику площадь.

Два «континенту» Венери: земля Афродіти і Земля Іштар можна порівняти по площі із континентальною частиною США. Більшість планети представляє собою пагористу рівнину з певним числом значних кратероподобных утворень, можливо, вулканів. Земля Іштар, хоч трохи менше землі Афродіти, виділяється горами Максвелла — масивом, який височить над середнім рівнем на 11 км, тобто. понад 2 км перевершує найвищу вершину Землі Еверест. Ця гірська область — найбільш пересічена на Венері - добре можна знайти при радіолокації з Землі, попри високу широту, де дуже пересічена місцевість може створювати зворотне відбиток. Земля Іштар, розташована на Захід гір Максвелла, ще більше Тибетського нагір'я і на більшої висоті. Вона, ймовірно, щодо гладка і, можливо, покрита недавно виверженої лавой.

Земля Афродіти примітна двома протяжними рифтовыми долинами, протирающимися їхньому східному краю на 2200 км. Надзвичайно сильно перетнуті гірські зони окреслюють північно-східну і північно-західну кордону землі Афродіти. Західна гряда найвища і велично височить на майже 7 км над сусідньої рівниною і на 8 км над середнім уровнем.

Отже, багато топографічні особливості поверхні Венери аналогічні земним, що на «геологічну» активність планеты.

Рівень радіоактивності, обмірюваний «Венерой"-9 і десяти», порівняти з радіоактивність базальтових порід, а «Венерой-8» — з радіоактивністю гранітів. По вимірам «Венеры-10» щільність порід на глибині кількох десятків сантиметрів дорівнює 2,7 (0,1 г/см3, що менше середньої щільності Венери (5,25 г/см3). Це значення типово для базальтов.

На поверхні планети видно сліди ерозії і вивітрювання порід. Не знайдено жодних ознак перенесення речовини вітром, та й навряд цього очікується, оскільки поблизу поверхні вітри дуже слабкі: до висот кілька кілометрів швидкість вітру становить 0,3 — 1,4 м/с. На висотах від 10 до 50 км вітри посилюються від 50 до 60 м/с; це значення типово й у значно більших висот. Невідомо, відбувається якесь хімічне вивітрювання. Можливо, головними причинами руйнації гірських порід служать вулканічна і сейсмічна активность.

Земля.

Земля здається нам такої величезної, такої надійної і так отже нам, що ми помічаємо її другорядного положення у сім'ї планет. Єдине слабка втіха у тому, що земля — найбільша з планет земної групи. До того вона має атмосферою середньої потужності, значної частини земної поверхні покрита тонким неоднорідним шаром води, а навколо звертається величний супутник, діаметр якого дорівнює чверті земного діаметра. Проте цих аргументів навряд чи досить у тому, щоб підтримувати наше космічне зарозумілість. Крихітна по астрономічним масштабам, Земля — це наша рідна планети, причому єдину зі планет Сонячної системи де спостерігається життя, і тому вона заслуговує самого ретельного изучения.

Орбита.

Земля рухається зі швидкістю близько тридцяти км/с навколо Сонця по еліптичної орбіті, мало відрізнялася від окружності. Один із доказів обертання Землі навколо Сонця — позірна усунення найближчих до нас зірок. При русі Землі навколо Сонця вісь її залишається паралельної самої себе.

Вращение.

Вісь обертання Землі не перпендикулярна екліптиці - площині земної орбіти, тому екватор нахилений до площині екліптики на 23,5(. Свій повний оборот навколо осі Земля робить за 24 часа.

Температура.

При русі Землі навколо Сонця напрям її осі обертання залишається незмінним у просторі. Коли північний полюс пішов у бік Сонця (становище а), на північну півкулю отримує більше сонячного світла, ніж південне. Полюс висвітлюється цілодобово (полярний день), довгота дня скрізь до півночі від екватора більше, ніж тієї ж широтах на південній півкулі. До того ж стане сонячне проміння падають майже перпендикулярно поверхні, отже дана область отримує більше тепла і світла денний час при більшої тривалості дня.

Через чверть періоду звернення навколо Сонця (через 3 місяці) Земля переміститься у безвихідь б: тут довгота дні й ночі буде однакова по всьому земній кулі. Через половину періоду (6 місяців) південне півкуля буде нагріватися, а північне — остигати, причому на північному полюсі буде полярна ночь.

Найстрашніше тепле сезон не збігаються з моментом найбільшої довготи дні й максимального висвітлення поверхні сонячним промінням. У північному помірному поясі максимум сонячного висвітлення посідає 21 червня (становище а), а середина літа — час найбільших температур, настає пізніше, у липні чи ближчі один до 1 серпня. Так само відстають та інші сезони. Таке запізніле розуміння тому, що поверхні Землі (самий верхній шар завтовшки кілька метрів і атмосфера) поступово нагрівається, тоді як збільшується кількість, який від Сонця, зростає. Температура продовжує підвищуватися, оскільки надходить багато тепла, коли потік починає потроху слабшати, й дуже триває до того часу, поки швидкості надходження, і втрат тепла не сравняются.

Цікаво зазначити, що земля проходить через перигелій (найближчу до Сонцю точку своєї орбіти) в середини зими північній півкулі і крізь афелій (найбільш найвіддаленіші від поверхні Сонця точку своєї орбіти) цього літа. Здається, вследствии цього сезонні розбіжності у північній півкулі повинні злегка пом’якшитися, а південній півкулі діапазон температур може бути різкіше виражений. У действительноси сезонні коливання температури в південній півкулі менше, ніж у північному. Річ у тім, що океани надають помітне впливом геть зміни температури атмосфери, знижуючи їх, а ставлення площі поверхні, покритою водою, на площу суходолу на південному півкулі значно більше, ніж у северном.

Температура повітря швидко зменшується з заввишки області завтовшки кілька кілометрів. Температурний мінімум зокрема у стратосфері на висоті приблизно 17 км, а максимум — близько 50 км, де вже майже досягається поверхнева температура. Вище 300 км маємо лише сліди атмосфери, нагреваемые сонячним ультрафіолетовим випромінюванням і частинками високої енергії до температури приблизно 1500(С.

Буріння глибоких свердловин показує, що температура загалом зростає зі глибиною з середньої швидкістю 1(на кожні 50 м, хоча його значення дуже сильно змінюється від місця доречно. Якби таке зростання температури тривав до центру Землі, то температура там досягла дуже високого значення 130 000(С. Проте до геофизическим дослідженням, вона значно нижче й дорівнює приблизно 6000(С. Радіоактивні елементи, такі, як уран і торій, нині зосереджені, очевидно, переважно у земної корі, додатково нагрівають зовнішні слои.

Атмосфера.

Земне атмосфера грає надзвичайно значної ролі у підтримці температури у припустимих межах. Вона діє і як ковдру, не допускаючи занадто сильного підвищення температури вдень і надмірного зниження температури вночі. Подібно склу, яке, пропускаючи видимий світло Сонця оранжерею і перешкоджаю виходу теплового, чи далекого інфрачервоного, випромінювання назовні, дозволяє підтримувати в оранжереї вищу температуру, ніж зовні, атмосфера підтримує теплової баланс у поверхні Земли.

У космічному просторі, поза земної атмосфери і до її межами температура затінена наближається до нуля. Зрозуміло, що терморегулирующая атмосфера необхідна в існуванні будь-який активної форми жизни.

Атмосфера захищає нас потребу не тільки від дрібних метеорів, а й від смертоносної космічної радіації. Під впливом сонячних променів в атмосфері утворюється озон (молекула якого із трьох атомів кисню); він утворює захисний шар з більш короткохвильового випромінювання в дальньої ультрафіолетової області, що становить небезпеку обману всього живого. Кисень, азот та інші хімічні елементи, що входять до склад атмосфери, поглинають все випромінювання у далекій ультрафіолетової області нижче краю поглинання озона.

Атмосфера затримує також багато частки, небезпечні життя. Ці частки з негативним і позитивним зарядами приходять, як від поверхні Сонця, і від міжзоряного пространства.

Щодо хімічного складу воздуха.

|Компонент |Зміст по | | |обсягу, | | |% | |Азот |78,08 | |Кисень |20,95 | |Аргон |0,93 | |Вуглекислий |0,03 | |газ |0,0018 | |Неон |0,0005 | |Гелій |0,0002 | |Метан |0,0001 | |Криптон |0,0001 | |Сірчистий газ|0,0005 | | |0,2 — 0,4 | |Водень | | |Водяної пар | |.

Геология.

Зрозуміло, внутрішню будову Землі вивчати набагато складніше, ніж атмосферу, але розроблено досить ефективні методи, дозволяють зазирнути у земні недра.

По астрономічним даним визначено середня щільність Землі (5,52 г/см3) і форма його поверхні; тяжіння екваторіального здуття і відома щільність гірських порід дають узгоджувалися між собою значення щільності верств, що прилягають до поверхні: 2,6 г/см3, т.к. вдвічі нижча щільності нашої планеты.

Товщина земної кори змінюється від місця доречно, але, очевидно, товщина материковій кори становить близько сорока км, а океанічній кори на деяких ділянках — лише 6 км. Кора, мабуть, плаває на схильному до деформаціям, але дуже в’язкому шарі - астеносфері - товщина 100−600 км. Це велика частина земної мантії, яка простирається від нижньої кордону кори до верхньої межі зовнішнього ядра. Освіта крейдяних гір і протяжних деформацій кори унаочнює, що кора схильна до рухам, які б неможливі, але було подстилающего шару псевдожидкого речовини, що викликає ці явления.

Геологічні дані двох типів: кліматичні зміни протягом останніх 500 млн. років і сліди древніх магнітних полів, збережених в древніх осадових породах і лавах, — зазначають, що тонка земна кора сповзала по лежачим під нею верствам подібно шкаралупі яйця. Це рух нагадує класичний спосіб, дозволяє відрізнити сире яйце від звареного вкрутую, не розбиваючи шкаралупи. Якщо обертове сире яйце зупинити і несподівано відпустити, воно знову почне обертатися. Північний полюс, можливо, розташовувався колись Тихому океані. Земні полюси відчувають коливальне рух, можливо, періодичне, амплітудою кілька метрів. Це випливає з спостережень змін широти у різних точках земного шара.

Дрейф континентів щодо один одного бракує сумнівів. На малюнку 2 ілюструється, що з єдиного континенту утворилися сучасні континенти в відповідністю з теорією, висунутої Альфредом Вегенером в 1924 р. Континенти відокремились від загального сверхконтинента Пангеи близько 200 млн. років тому вони. Він досить швидко розпався, лише приблизно за 20 млн. років, у своїй утворилися Лавразия, до якої належала також Північна США і Гондвана. На той час від Гондваны відокремились Антарктида, Австралія і Індія. Південна Америка відокремилася від Південної Африки трохи згодом, отже Атлантичного океану лише 160 млн. лет!

Сучасні ставлення до розпаді Пангеи, засновані істотно уточнених даних про віці гірських порід, від початкових ідей Вегнера переважно тим, перший великий рифт, найімовірніше, виник вздовж кривою, лежачої між Північної та Південної Америкою та між Азією і Африкою, а чи не між Америками і Євразією і Африкою. Індія, очевидно, відокремилася від Австралії, зіштовхнулися з Азією і такою шляхом утворилися Гималаи.

По астрономічним масштабам часу на земної поверхні панує метушня. Потроху вчені починають реєструвати повільні руху континентів. З допомогою лазерних сигналів, що проглядали від штучних супутників, космічних зондів і Місяця міжконтинентальні відстані будуть обмірювані з точністю за кілька сантиметрів раніше, ніж було очікувати. Через війну спостережень штучних супутників помилки у вимірі відстаней вже зменшено від ста метрів до менше метра.

Марс.

Очевидно, другим небесним тілом, поверхні якого торкнеться нога людини, стане саме Марс. Він уже інших планет нагадує нашу Землю. Наявність атмосфери і вибір джерел води, порівняно помірні температури, близька до земної тяжкість, розмаїтість мінералів — такі головними рисами цього сходства.

Орбита.

Екватор Марса, як і Землі, нахилений до площині орбіти на кут близько 24(, причому напрям осі обертання у просторі залишається ниизменным. Тому час великих протистоянь ми завжди бачимо те й те півкуля. Зовсім випадково краще спостерігається південна полярна шапка, північна полярна шапка видно з Землі менш сприятливих противостояниях.

Вращение.

Марс робить повний оборот навколо своєї осі за 24 години 37,4 хвилини, тобто. марсіанські сонячні добу (від полудня до полудня) на 40 хвилин довші земных.

Температура.

Температура поверхні Марса було досить добре визначену за наземним спостереженням в інфрачервоних променях, щоправда, значення саме у полудень було кілька завищено. Розподіл температури поверхнею було знайдено з вимірювань з орбітального модуля «Викинга-1». Максимальна температура -33(С досягається поблизу соняшникової точки. На ранковому термінаторі вона дорівнює -120(С. Найнижча температура -139(С спостерігається біля південного полюси, де може конденсуватися вуглекислий газ. Максимальна температура, вимірювана на місці посадки «Викинга-1», дорівнює -28(С, хоча у деяких екваторіальних районах в соняшникової точці буває більш висока температура. Температура на висоту 40 км опускається до -130(С і зберігається біля цього значення великих висотах. У про оазах околицях озера Фенікс і землі Ноя перепад температур становить від -53(С до +22(С влітку, і від -103(С до -43(С зимой.

Атмосфера.

Атмосфера Марса, подібно венеріанської, переважно складається з вуглекислого газу (0,95 за обсягом), азоту (0,027), аргону (0,016) і кисню (0,02). Хоча ставлення змістів вуглекислого газу та азоту дуже подібно зі ставленням для Венери, відносне зміст аргону набагато вище, але абсолютне значення, мабуть, лежать у межах всього 0,5−0,05. Велике зацікавлення представляє зміст водяної пари, особливо у з питаннями про природу хмар і навіть можливого існування життя на Марсі. Зміст водяної пари сильно змінюється. Найбільше значення, обмірюване інфрачервоними спектрометрами орбітальних апаратів «Вікінг», становило 0,10 мм обложеної води. Це значення зарегестрировано над темній околополярной областю наприкінці літа, де що залишилося речовина, очевидно, представляє собою брудний водний лід. З наближенням осіннього рівнодення на північ півкулі зміст водяних парів збільшувалася поблизу екватора і південніше нього. Повне кількість водяної пари у атмосфері Марса, очевидно, залишалося постійних і рівним 1,3 км³ води протягом трьох марсіанських місяців наблюдений.

Геология.

З геологічної погляду південне півкуля древнє північного. Але чому на північну півкулю помолоділо? Причин цього багато. Рівнини північного півкулі зовім не схожі на моря видимої боку Місяця. На них найвищі в сонячної системі піки, величезні щитообразные, майже кругові вулкани типу Мауна-Лоа на Гавайських островах. Район цих великих вулканів називається район Форсида, є підняття, що вивищується на 1,2 км над середнім рівнем поверхні, обмірюваним від центру Марса. З вченій найглибших западин, розташованих на 6 км нижчий від середнього рівня поверхні, повний перепад висот на Марсі сягає 27 км (Землі вона становить 19 км, але в Місяці і Венері (?) ще менше). Гірське підняття Фарсида, проте, набагато меншою екваторіального здуття, обумовленого обертанням Марса (близько 17 км).

Найбільші вулкани у районі Фарсида затьмарюють своїх земних двійників. Найбільша їх — гора Олімп удвічі більше гори Эверест.

Крім гір, вулканів і потоків лави конвекція у колись розплавлених надрах Марса породила величні рифтовые долини, мабуть, родинні великим океанічним рифтам Землі, які виходять суходіл в Ефіопії. Одне з них — Червоне море. Долина Маринера і примыкающее до неї ущелині Копрат лежать трохи південніше екватора й утворять велику дугу, майже паралельну екватору, завдовжки близько 4000 км, рівної радіусу Марса.

Багряний колір Марса — колір окислившегося заліза. Так віддавна думали астрономи. Називали і породу, які мають переважатимуть у марсіанської «грунті», — звичайній буре залізняк, чи лимонит. Але тільки після посадки «Вікінга» відпали останні сумніви: своєї забарвленням планета справді зобов’язана іржі. Можливо, вона утворилася у ті далекі геологічні епохи, коли лежить на поверхні Марса було багато воды.

Постійні магніти, встановлені на посадкових модулях «Вікінгів», притягали марсіанську пил, підняту гальмовими ракетними двигунами, а також за взяття зразків і разрыхлении грунту. Цей рихлий марсіанський грунт містить від 1 до 7% високого магнітного матеріалу. Найпростіше пояснення у тому, що червоний матеріал містить маггемит, (Fe2O3, має той самий хімічний склад, як і гематит, але іншу кристалічну структуру.

При дослідженні планети їхньому поверхні знайшли численні звивисті русла, розгалужені системи приток і жолоби в широких руслах, які зазначають, у минулому поверхню планети борознили потужні потоки води. Хоча ні свідчень те, що вода є у сучасну епоху, є численні ознаки наявності мерзлотых образований.