Физические свойства планет

Как ни странно, строгого определения планеты не су­ществует. На качественном уровне здесь все ясно: планета — это тело с массой во много раз меньшей массы извест­ных звезд, которое светит отраженным светом близкой звезды. Но при попытке уточнить определение возникают сложности. Во-первых, у планет могут быть и свои (хотя и не термоядерные) источники энергии. Например, Юпитер излучает в инфракрасном диапазоне значительно больше энергии, чем получает от Солнца, но звездой при этом не является. Во-вторых, актуальным остается вопрос о том, при каком значении массы проходит граница между звез­дой и планетой. Известно, что многие звезды имеют не­большие и слабо светящиеся спутники — тоже звезды, но с массами всего в несколько десятых долей массы Солнца. Наверняка есть еще менее массивные и потому трудно обнаружимые объекты. Может быть, их правильнее считать планетами?

Часто границу между планетой и звездой условно оп­ределяют как 13 масс Юпитера, или примерно 1/75 массы Солнца. Собственное излучение подобных и меньших тел всегда будет крайне слабым, потому что даже в их раска­ленных недрах температура недостаточна для начала тер­моядерных реакций, благодаря которым нагреваются и светят звезды. Если же масса газового шара окажется не­много выше этого предела, то в его центре могут начаться самые низкотемпературные ядерные реакции с участием дейтерия, лития и бора (теоретические расчеты свидетель­ствуют, что температура при этом должна превышать мил­лион градусов). Такое тело уже считают звездой, а не планетой, даже если его излучение настолько слабо, что почти не обнаруживается.

Планеты в астрологии рассматриваются как стрелки космических часов. Так как планеты и человек подвергают­ся действию одних и тех же сил Космоса, на основании изучения движения планет мы можем изучать и нашу зем­ную жизнь (так как в любом частном фрагменте можно уви­деть общее). Земля в астрологии сознательно берется за центр координат — здесь используется геоцентрическая система, так как нас интересует влияние ритмов Космоса именно на Землю, потому что живем-то мы все-таки на Земле. Так как все в мире взаимосвязано, все планеты Солнечной системы, включая Солнце и Луну, оказывают свое влияние и на нашу планету. С этой точки зрения нам будет полезно посмотреть, насколько другие небесные тела отличаются от Земли и как они соотносятся с ней. Ведь ас­трологические характеристики планет вытекают именно из этих соотношений. Что касается планет как физических тел, то они (также как и Земля) рассматриваются как живые организмы, имеющие свою судьбу и проходящие свой путь эволюции.

Итак, познакомимся с физическими свойствами планет Солнечной системы, известными к настоящему времени.

Солнце— огромный светящийся газовый шар, не имеющий четкой границы. На первый взгляд диск Солнца кажется однородным. Однако, если приглядеться, на нем обнаруживается много крупных и мелких деталей. Вся фо­тосфера состоит из светлых зернышек — гранул и темных промежутков между ними. Размеры гранул невелики по солнечным масштабам — до 1000 - 2000 км в поперечни­ке; межгранульные дорожки более узкие, примерно 300 - 600 км в ширину. На солнечном диске наблюдается одновременно около миллиона гранул.

На Солнце можно наблюдать и более крупные объекты — солнечные пятна — темные образования на диске Солн­ца. По величине пятна бывают очень разными — от малых, диаметром 1000 - 2000 км, до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Отдельные пятна могут достигать в поперечнике 40 - 100 тыс. км. Установлено, что пятна — это места выхода в солнечную атмосфе­ру магнитных полей. Магнитные поля уменьшают поток энергии, идущий от недр светила к фотосфере, поэтому в месте их выхода на поверхности температура падает. Пят­на холоднее окружающего их вещества примерно на 1500К, а, следовательно, и менее ярки. Вот почему на общем фоне они выглядят темными.

Практически всегда пятна окружены яркими полями — факелами, которые горячее окружающей атмосферы при­мерно на 2000К и имеют сложную ячеистую структуру. Факелы живут дольше, чем пятна, иногда 3-4 месяца. Они не обязательно существуют вместе с пятнами. Количество пятен и факелов характеризует солнечную активность, мак­симумы которой повторяются через каждые 11 лет. В годы минимума на Солнце долгое время может не быть ни одно­го пятна, а в максимуме их число обычно измеряется десят­ками.

Ядро Солнца имеет радиус не более четверти общего радиуса светила. В ядре температура достигает 15 млн.К, отсюда происходит выделение энергии. Эта энергия полу­чается в результате слияния атомов легких химических эле­ментов в атомы более тяжелых. В недрах Солнца из четырех атомов водорода образуется один атом гелия. Солнце, как и другие звезды, светит благодаря протекающим в его недрах термоядерным реакциям.

Основное вещество, составляющее Солнце, — водород (71%), который служит главным топливом. Почти 27% при­надлежит гелию, а остальные 2% — более тяжелым элемен­там, таким, как углерод, азот, кислород и металлы.

Атмосфера Солнца начинается на 200 - 300 км глубже видимого края солнечного диска. Эти самые глубокие слои атмосферы называют фотосферой. Плотность газов в фо­тосфере примерно такая же, как в земной стратосфере, и в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается от 8000 К на глубине 300 км до 4000 К в самых верхних слоях. При таких условиях почти все молекулы газа распадаются на отдельные атомы. Фото­сфера постепенно переходит в более разреженные внеш­ние слои солнечной атмосферы — хромосферу и корону. Температура в хромосфере в 2 - 3 раза выше, чем в фото­сфере. В этой части атмосферы иногда наблюдают протуберанцы — самые грандиозные образования солнечной ат­мосферы. Они особенно хорошо видны во время затмений. В отличие от фотосферы и хромосферы самая внешняя часть атмосферы Солнца — корона — обладает огромной протяженностью. Главной особенностью короны является лучистая структура. Общий вид солнечной короны перио­дически меняется. Оказалось, что это связано с 11-летним циклом солнечной активности. Корона — самая разрежен­ная и самая горячая часть атмосферы, а также и самая близкая к нам. Оказывается, она простирается далеко от Солнца в виде постоянно движущегося от него потока плазмы — солнечного ветра.

Сведения о Солнце в цифрах:

Диаметр — 1 391 980 км

Масса —1,989 х 10³⁰ кг

Сидерический период вращения точки экватора — 25,380 суток

Светимость — 3,88 х 10²⁶ Вт

Эффективная температура поверхности — 5800 К

Среднее расстояние от Земли до центра Солнца — 149597870 км

Лунане имеет атмосферы: ее слабое поле тяготения не может удерживать газ вблизи поверхности. По этой же причине на Луне нет океанов (они бы испарились). Не при­крытая атмосферой поверхность Луны днем нагревается до + 130° С, а ночью остывает до -170° С. К тому же на лун­ную поверхность беспрепятственно проникают губительные для жизни ультрафиолетовые и рентгеновские лучи Солн­ца, от которых Землю защищает атмосфера. В общем, на поверхности Луны для жизни условий нет. Правда, под верхним слоем грунта, уже на глубине 1 м, колебания тем­пературы почти не ощущаются: там постоянно около - 40° С. Но все равно в таких условиях жизнь, вероятно, не мо­жет зародиться.

Астрономы прозвали систему Земля-Луна двойной пла­нетой. Ведь не только Луна обращается вокруг Земли, но и Земля под действием притяжения Луны описывает неболь­шую орбиту вокруг их общего центра масс. Только это ор­бита в 81 раз меньше, чем лунная. Центр масс системы Земля-Луна находится внутри Земли, на расстоянии 4750 км от центра планеты.

Луна вращается медленно. Земной период вращения составляет 24 часа, в то время как у Луны он равен 27,3 дня, что в точности совпадает с ее орбитальным периодом. Совпадения может показаться странным, но у ученых на этот счет есть свои объяснения. Они считают, что первона­чально Земля и Луна обладали большей вязкостью, чем сейчас, и оказывали друг на друга приливное воздействие. Приливы, вызванные воздействием Земли, были значитель­но более мощными из-за ее превосходящей массы; в резуль­тате вращение Луны замедлилось и, в конце концов, вообще прекратилось по отношению к Земле — но не по отношению к Солнцу. Поэтому на лунной поверхности дневные и ночные условия освещенности на протяжении земных суток почти не изменяются. Лунный день длится около двух зем­ных недель. Все это означает, что одна сторона Луны все­гда повернута к нам, а поверхность ее второй стороны остается невидимой. До начала космической эпохи этот факт всегда приводил в негодование астрономов.

Поскольку Земля и Луна вместе движутся вокруг Солн­ца, то интервал между новолуниями, известный как сино­дический период, составляет 29,5 дня.

Еще Галилей открыл на Луне горы. Среди них были и настоящие горные хребты. Но встречаются на Луне и осо­бенные горы — кольцевые, которые называют кратерами— следы столкновения Луны с метеоритами. Каждый уча­сток лунной поверхности достигает максимальной яркости не тогда, когда Солнце стоит над ним в зените (как следо­вало ожидать), а в полнолуние, когда отраженный луч идет навстречу падающему солнечному лучу. Это объясняется тем, что лунный грунт мелко раздроблен, а такое вещество отражает больше всего света в том направлении, откуда приходит освещающий луч.

Плотность Луны такая же, как и у земной мантии. Это значит, что наш спутник или не имеет плотного железного ядра, или оно очень маленькое. Мощность реголитового покрова колеблется в пределах 9 - 12 м. Под ним распола­гается слой толщиной от нескольких десятков до сотен метров, состоящий из выбросов, возникших при образова­нии больших кратеров. Далее до глубины 1 км идут слои из трещиноватого базальтового материала. Одной из сенсаций стало открытие мощной коры Луны толщиной 60 - 100 км. Выплавляющаяся базальтовая магма идет на наращивание лунной коры. Именно поэтому она такая мощная.

За год полные выделения сейсмической энергии на Лу­не примерно в миллиард раз меньше, чем на Земле.

 

Сведения о Луне в цифрах:

Диаметр — 3474 км

Масса — 7,34 х 10²² кг

Масса относительно Земли — 0,012 МЗ

Плотность — 3340 кг/м³

Период вращения — 27,3 суток

Среднее расстояние от Земли — 0,00257 а.е.

Период обращения — 27,3 суток

Эксцентриситет орбиты — 0,055

Наклон орбиты — 5,15°

Меркурийсреди известных астрономам планет явля­ется самой ближайшей к Солнцу. Это маленькая планета, на которой условия еще хуже, чем на Луне: нет атмосферы, а температура поверхности меняется от -170° С до +450° С. Под грунтом температура в среднем составляет +80° С, причем с глубиной она, естественно, возрастает.

В южных широтах, в частности на юге России, увидеть эту планету легче, чем в северных широтах. Сложность в том, что Меркурий не удаляется от дневного светила больше, чем на 28°. Он регулярно бывает виден, то как ве­черняя звезда доступная наблюдениям лишь в первые 2 ча­са после захода Солнца, то как утренняя — за 2 часа до рассвета.

Меркурий, как и Луна, светит отраженным солнечным светом и, подобно нашему спутнику, меняет фазы: от узко­го серпа до светлого кружка. Полный диск Меркурия виден лишь в моменты верхних соединений, когда он скрывается в лучах Солнца и имеет минимальный диаметр. В нижнем соединении величина диска была бы наибольшей, но в это время планета повернута к Земле неосвещенным полуша­рием и потому не видна.

У Меркурия низкая отражательная способность, опре­деляемая малой величиной альбедо (0,07). Поверхность этой планеты испещрена множеством кратеров. Размеры Меркурия невелики, он немного больше Луны; но средняя плотность у него почти такая же, как у Земли. Вероятно, к центру планеты плотность повышается до 9800 кг/м . Это значит, что у Меркурия должно быть железное ядро радиу­сом 1800 км (3/4 радиуса планеты). На долю ядра прихо­дится 80% массы Меркурия. В ядре генерируются кольце­вые электрические токи, возбуждающие слабое магнитное поле планеты.

Сейчас гипотезы о строении Меркурия уточняются с учетом всех полученных наблюдательных данных. Но, ви­димо, основное свойство Меркурия подмечено правильно: снаружи он похож на Луну, а внутри — на Землю.

Сведения о Меркурии в цифрах:

Диаметр — 4878 км

Масса — 3,28 х 10²³ кг

Масса относительно Земли — 0,055 МЗ

Плотность — 5500 кг/м³

Период вращения — 58,7 суток

Среднее расстояние от Солнца — 0,39 а. е.

Период обращения — 88 суток

Эксцентриситет орбиты — 0,21

Наклон орбиты — 7°

Венерав недавнем прошлом астрономами считалась почти точной копией молодой Земли. Строились догадки, что скрывается под ее облачным слоем: теплые океаны, па­поротники, динозавры? Увы, из-за близости к Солнцу Ве­нера совсем не похожа на Землю: давление атмосферы у поверхности этой планеты в 90 раз больше земного, а температура и днем, и ночью около 460° С. Над поверхностью Венеры уже не так жарко: на высоте 55 км давление и тем­пература такие же, как на Земле. Но атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, к тому же в ней плавают обла­ка из серной кислоты.

Венера — одно из красивейших светил неба. Для зем­ного наблюдателя она не отходит от Солнца дальше, чем на 48°. Это объясняется тем, что она расположена ближе к Солнцу, чем Земля. В течение 585 суток чередуются пе­риоды ее вечерней и утренней видимости.

Почти каждая из планет Солнечной системы может по­хвастаться каким-нибудь исключительным свойством. На­пример, Юпитер — крупнейшая среди планет, Земля — самая плотная, на Марсе — самые высокие горы. Что каса­ется Венеры, то у нее самая плотная атмосфера среди пла­нет земной группы, самое медленное вращение вокруг оси и наименьший эксцентриситет орбиты.

Газовая оболочка Венеры — это гигантский парник. Ее атмосфера способна пропускать солнечное тепло, но не выпускает наружу излучения самой планеты. Поглотителя­ми являются углекислый газ, на долю которого приходится около 96% состава атмосферы, и водяной пар, хотя его немного (доли процента). Кроме того, в атмосфере Венеры были обнаружены азот (4%) и в небольших концентрациях другие газы (метан, аммиак, окислы азота, серы, соедине­ния хлора и фтора, кислород).

На уровне верхней границы облаков (65 - 70 км над поверхностью планеты) дуют ветры с постоянным направ­лением с востока на запад и скоростью (вблизи экватора) 110 м/с. По земным меркам это ветер ураганной силы. Об­лака Венеры состоят из капелек концентрированной сер­ной кислоты.

Рельеф планеты состоит из обширных равнин, пересе­ченных горными цепями и возвышенностями типа плато. Горные области выглядят, как земные материки. Низменно­сти, похожие на океанские бассейны Земли, занимают только шестую часть поверхности планеты, тогда как на Земле — две трети. Есть на Венере и кратеры, подобные лунным. Основная же часть поверхности Венеры — это холмистая равнина с кратерообразными структурами. Вул­канические процессы на Венере свидетельствует об актив­ности ее недр. Однако проявление этой активности не но­сит глобального характера, как на нашей планете.

У Венеры должно быть жидкое железное ядро, но дви­жения вещества в нем не происходит — нет перемещения заряженных частиц, то есть электрического тока, а значит, и не возникает собственное магнитное поле планеты.

Венера и Меркурий — единственные из известных пла­нет Солнечной системы, которые не имеют спутников (лун).

 

Сведения о Венере в цифрах:

Диаметр — 12102 км

Масса — 4,87 х 10²⁴ кг

Масса относительно Земли — 0,82 МЗ

Плотность — 5250 кг/м³

Период вращения — 243 суток (вращение обратное)

Среднее расстояние от Солнца — 0,72 а.е.

Период обращения — 224,7 суток

Эксцентриситет орбиты — 0,007

Наклон орбиты — 3,4°

Марсне без основания считался пригодной для жизни планетой. Хотя климат там очень суровый (летним днем температура около 0° С, ночью -80° С, а зимой доходит до -120° С), но все же это не безнадежно плохо для жизни: существует же она в Антарктиде и на вершинах Гималаев. Однако на Марсе есть еще одна проблема — крайне разряженная атмосфера, в 100 раз менее плотная, чем на Земле. Она не спасает поверхность Марса от губи­тельных ультрафиолетовых лучей Солнца и не позволяет воде находиться в жидком состоянии. На Марсе вода мо­жет существовать только в виде пара и льда. И она дейст­вительно там есть, во всяком случае, в полярных шапках планеты.

Исследовать Марс удобнее всего тогда, когда Земля оказывается точно между ним и Солнцем. Такие противо­стояния повторяются каждые 26 месяцев. Орбита Марса довольно сильно вытянута, поэтому расстояние от него до Земли от противостояния к противостоянию заметно меня­ется. Если Марс попадает в противостояние с Землей в афелии, расстояние между ними превышает 100 млн. кило­метров. Если же противостояние происходит при наиболее благоприятных условиях, в перигелии марсианской орбиты, это расстояние уменьшается до 56 млн. километров. Такие «близкие» противостояния называются великими противостояниями Марса и повторяются через 15-17 лет. По­следнее великое противостояние произошло 27 августа 2003 года в 9 час. 51мин. 17с. по GMT (UT,Т₀).

Ось вращения Марса наклонена относительно плоско­сти его орбиты на 22°, то есть всего на 1,5° меньше, чем ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики. Перемещаясь по орбите, он поочередно подставляет Солнцу то южное, то северное полушарие. Поэтому на Марсе так же, как и на Земле, происходит смена времен года, только тянутся они почти в 2 раза дольше. А вот марсианский день мало отличается от земного: сутки там длятся 24 ч 37 мин.

Вследствие малой массы сила тяжести на Марсе почти в 3 раза ниже, чем на Земле. Ядро может иметь радиус до половины радиуса планеты. По-видимому, оно состоит из чистого железа и растворенного в нем водорода. Ученые предполагают, что ядро Марса частично или полностью пребывает в жидком состоянии, о чем свидетельствует на­личие у планеты собственного, хотя и очень слабого, маг­нитного поля.

Марс должен иметь мощную кору толщиной 70-100 км. Между ядром и корой находится силикатная мантия, оБОГащенная железом. Красные окислы железа, присутст­вующие в поверхностных породах, определяют цвет планеты.

На первый взгляд поверхность Марса напоминает лун­ную. Однако на самом деле его рельеф отличается боль­шим разнообразием. На протяжении долгой геологической истории Марса его поверхность изменяли извержения вул­канов и марсотрясения, глубокие шрамы оставили метеоры, ветер, вода и льды. Поверхность планеты состоит как бы из двух контрастных частей: древних высокогорий, покры­вающих южное полушарие, и более молодых равнин, со­средоточенных в северных широтах. Обилие вулканических пейзажей свидетельствует о том, что в далеком прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху.

Атмосфера Марса более разреженна, чем воздушная оболочка Земли. По составу она напоминает атмосферу Венеры и на 95% состоит из углекислого газа. Около 4% приходится на долю азота и аргона. Кислорода и водяного пара в марсианской атмосфере меньше 1%. Над поверхно­стью планеты часто дуют сильные ветры, скорость которых доходит до 100 м/с. Малая сила тяжести позволяет даже разреженным потокам воздуха поднимать огромные облака пыли. Иногда довольно обширные области на Марсе быва­ют охвачены грандиозными полевыми бурями.

У Марса в 1877 году были обнаружены два маленьких спутника — Фобос и Деймос, которые видны только в большой телескоп как очень слабые светящиеся точки вбли­зи яркого марсианского диска. Оба спутника испытывают сильное приливное воздействие со стороны Марса, поэтому они всегда повернуты к нему одной стороной. Они движут­ся по почти круговым орбитам, лежащим в плоскости эква­тора планеты.

 

Сведения о Марсе в цифрах:

Диаметр — 6794 км

Масса — 6,42х 10²³кг

Масса относительно Земли — 0,11 МЗ

Плотность — 3930 кг/м³

Период вращения — 24 ч 37 мин

Среднее расстояние от Солнца — 1,52 а.е.

Период обращения — 686,98 суток

Эксцентриситет орбиты — 0,093

Наклон орбиты — 1,85°

Юпитер— вторая по яркости после Венеры планета. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером, то Юпитер иногда ярко сверкает всю ночь. Эта планета-гигант, которая содержит в себе более 2/3 массы всей на­шей планетной системы. Его объем в 1300 раз больше, чем у Земли. Плотность Юпитера сравнима с плотностью воды и в 4 раза меньше, чем плотность Земли. Видимая поверх­ность планеты в 120 раз превосходит площадь Земли. Это гигантский шар из водорода, химический состав которого совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере низкая: -140° С.

Юпитер быстро вращается. Из-за действия центробеж­ных сил планета заметно расплющилась, и ее полярный ра­диус стал на 4400 км меньше экваториального, равного 71 400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного — компас там будет работать отменно, только северный конец стрелки будет всегда направлен на юг.

Наверху Юпитера видно обычное голубое небо, вокруг клубятся густые белые облака сконденсированного аммиа­ка. Красноватая окраска части юпитерианских облаков го­ворит о том, что здесь много сложных химических соедине­ний. Разнообразные химические реакции в атмосфере ини­циируются солнечным ультрафиолетовым излучением, мощными разрядами молний, а также теплом, идущим из недр планеты. Кстати, планета излучает в пространство вдвое больше энергии, чем получает. Юпитеру не хватило массы, чтобы стать звездой.

Атмосфера Юпитера, кроме водорода (87%) и неболь­шой доли гелия (13%), содержит малые количества метана, аммиака и водяного пара. Также обнаружены следы ацети­лена, этана, угарного газа, синильной кислоты, гидрида германия, фосфина и пропана. Толщина атмосферного слоя — 1000 км. Темные полосы и светлые зоны, парал­лельные экватору, соответствуют атмосферным течениям разного направления. Скорости этих течений — до 100 м/с. На границе разнонаправленных течений образуются гигантские завихрения. Особенно впечатляет Большое Красное Пятно — колоссальный атмосферный вихрь эл­липтической формы размером около 15 х 30 тыс. км.

Юпитерианский океан состоит из главного на планете элемента — водорода. При достаточно высоком давлении водород превращается в жидкость. Вся поверхность Юпи­тера под атмосферой — это огромный океан сжиженного молекулярного водорода. Ядро планеты состоит из камня и металлов. Ничего удивительно в этом нет — ведь и Солнце содержит примеси тяжелых элементов.

Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильные радиошумы; возле него межпланетные аппараты наблюдают пылевые бури — пото­ки мелких твердых частиц, выброшенных в результате элек­тромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, обладают очень интересной динамикой: являясь промежуточным случаем между макро и микротелами, они примерно одинаково реагируют и на гравитационные, и на электромагнитные поля. Именно из таких мелких каменных частиц в основном состоит кольцо Юпитера, главная часть которого имеет радиус 123 - 129 тыс. км и толщину 30 км. Это плоское, очень разреженное кольцо, отражает лишь несколько тысячных долей процента падающего света. У Юпитера обнаружено 16 спутников. Владения Юпи­тера довольно обширны: 8 внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутни­ков загадочно: некоторые из них движутся вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Спутники Юпитера — это интереснейшие миры, каждый из которых имеет свое «лицо».

Сведения о Юпитере в цифрах:

Диаметр — 142 800 км

Масса —1,9 x10²⁷ кг

Масса относительно Земли — 318 МЗ

Плотность —1330 кг/м³

Период вращения — 9 ч 55 мин 29 с

Среднее расстояние от Солнца — 5,20 а.е.

Период обращения — 11,86 года

Эксцентриситет орбиты — 0,048

Наклон орбиты —1,3°

Сатурнпредставляется невооруженному глазу звездой 1-й звездной величины, он значительно слабее по блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. В телескоп средней силы хо­рошо заметно, что шар Сатурна сильно сплюснут — еще сильнее, чем у Юпитера.

Светло-желтый Сатурн внешне выглядит скромнее сво­его соседа — оранжевого Юпитера. У него нет столь кра­сочного облачного покрова, хотя структура атмосферы почти такая же. Как и Юпитер, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия. Только содержание гелия в его атмо­сфере ниже, и он более равномерно распределен по всей массе планеты. Вследствие меньшей силы тяготения атмо­сфера Сатурна глубже юпитерианской.

Вдоль экватора планеты проходит гигантское атмо­сферное течение шириной в десятки тысяч километров, скорость его достигает 500 м/с. Хотя пятна атмосферных вихрей на Сатурне уступают по размерам юпитерианскому Большому Красному Пятну, но и там наблюдаются гранди­озные штормы, видимые даже с Земли.

Ниже атмосферы простирается океан жидкого молеку­лярного водорода. На глубине около половины радиуса планеты давление в нем достигает 3 млн. атмосфер, и водо­род уже не может существовать в молекулярном состоянии. Он становится металлическим, хотя по-прежнему жидким. Течения в этом металлическом океане генерируют доволь­но сильное магнитное поле Сатурна. В центре планеты на­ходится массивное ядро (до 20 земных масс) из камня, же­леза и, возможно, льда. В центре Сатурна при давлении в миллионы атмосфер присутствует лед, то есть в данном случае смесь из кристаллов воды, металлов и аммиака.

Кольца Сатурна постоянно будоражили воображение ученых своей уникальной формой. Плоскость экватора Са­турна, его колец и спутниковой системы наклонена к плос­кости земной орбиты более чем на 26°. Это создает благо­приятные возможности для наблюдения колец Сатурна. С Земли хорошо различимы 3 кольца разной яркости. Внеш­ний радиус колеи равен 137 тыс. км. Если взглянуть на кольца с более близкого расстояния, то окажется, что они расслаиваются на тысячи колечек. Ну а если приблизиться к кольцам вплотную, то они окончательно потеряют для нас свою монолитность и превратятся в огромное количество отдельных «спутничков» Сатурна — частиц из обычного во­дяного льда самой разной величины: от мелких пылинок до глыб с поперечником 10 - 15 м. Основная масса колец за­ключена в частицах метровых размеров, которые представляют собой не цельные куски льда, а снежные комья. Эти снежные тела вращаются вокруг Сатурна со скоростью около 10 км/с.

Сами кольца чрезвычайно тонки: не более 100м толщиной. По отношению ширины к толщине листок папирос­ной бумаги гораздо толше планетных колец. Если припод­няться над плоскостью колец, то можно увидеть бесконеч­ное снежное поле. Внутри него возвышается гигантское полушарие Сатурна, освещенное Солнцем. Основная часть системы сатурнианских колец имеет ширину 60 тыс. км.

К 1995 году у Сатурна было известно 22 спутника. Почти все эти космические тела светлые и состоят преиму­щественно из водяного льда. Их плотность 1200 - 1400 кг/м³ (за исключением Титана). У наиболее крупных спут­ников формируется внутреннее каменистое ядро. Боль­шинство спутников имеет синхронное собственное враще­ние — они повернуты к Сатурну всегда одной стороной (как Луна по отношению к Земле).

 

Сведения о Сатурне в цифрах:

Диаметр — 120 000 км

Масса — 5,7х 10²⁶кг

Масса относительно Земли —- 95 МЗ

Плотность — 690 кг/м³

Период вращения — 10 ч 40 мин 30 с

Среднее расстояние от Солнца — 9,54 а.е.

Период обращения — 29,46 года

Эксцентриситет орбиты — 0,056

Наклон орбиты — 2,5°

Уранбыл открыт 13 марта 1781 года учителем музыки из Англии Уильямом Гершелем, до этого совершенно неиз­вестным в астрономическом мире.

Когда о Земле говорят «голубая планета» — это ласко­вое преувеличение. По-настояшему голубой планетой ока­зался далекий Уран! Причина этого кроется в составе ат­мосферы Урана и ее температуре. При морозе (-218° С) в верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы сконденси­ровалась и теперь постоянно присутствует метановая дым­ка. Метан хорошо поглошает красные лучи и отражает го­лубые и зеленые. Поэтому Уран и приобрел красивый ак­вамариновый цвет.

Типичные для Сатурна и Юпитера белые аммиачные облака на Уране сформировались в нижних слоях атмо­сферы и поэтому не видны. Лишь на низких широтах было замечено несколько светлых облаков. По их движению скорость ветра на больших высотах оценивалась в 100 м/с. В верхней атмосфере Урана наблюдаются различные «электросияния», подобные земным полярным сияниям. Их вызывают потоки элементарных частиц (протонов, электро­нов), бомбардирующих газовую оболочку планеты.

У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как и у Земли, только конфигурация его необычна: магнитный полюс отклоняется от географического почти на 60°. Так что компас там не будет указывать на географический по­люс. А самая примечательная особенность этой планеты за­ключается в том, что она вращается «лежа на боку» (даже слегка «вниз головой»): наклон ее оси вращения 98°.

Уран получает почти в 400 раз меньше света, чем наша планета. Для чувствительного человеческого глаза это со­ответствует освещенности на Земле сразу после захода Солнца, в начале сумерек. Под газовой оболочкой толщи­ной около 8 тыс. км (треть радиуса планеты!) должен располагаться плотный океан из воды, аммиака и метана с температурой поверхности +2200° С. Атмосферное давле­ние на уровне океана — 200 тыс. земных атмосфер. В от­личие от Сатурна и Юпитера на Уране нет металлического водорода, и аммиачно-метаново-водная оболочка толщиной 10 тыс. км переходит в центральное железно-каменное яд­ро из твердых парод. Температура там достигает +7000° С, а давление — 6 млн атмосфер.

Всего у Урана известно 15 спутников. Эта спутниковая система лежит в экваториальной плоскости планеты, то есть почти перпендикулярно к плоскости ее орбиты (как монета на ребре, катящаяся по столу, или как колесо обо­зрения в парке). С конца XX в. Уран повернут полюсом к Земле и взгляд земного наблюдателя направлен почти под прямым углом к плоскости орбит спутников.

В 1977 году были открыты 9 плотных, узких и далеко отстоящих друг от друга угольно-черных колеи Урана. Они были полной противоположностью кольцам Сатурна: свет­лые и широкие снежные кольца Сатурна — ив тысячу раз более узкие, черные и каменистые кольца Урана. Кольца Урана представляют собой набор из девяти «паутинок». Ра­диус их орбит лежит в пределах 40 - 50 тыс. км, а ширина лишь 1 - 10 км, и только внешнее кольцо в самой широкой части достигает 66 км. Каждое кольцо шире всего в той части, которая наиболее удалена от планеты. Толшина же их, как и колец Сатурна, исчисляется десятками метров. Кольца обладают небольшой эллиптичностью и наклонени­ем к экваториальной плоскости Урана.

 

Сведения об Уране в цифрах:

Диаметр — 51 800 км;

Масса — 8,7х 10²⁵ кг

Масса относительно Земли — 14,6 МЗ

Плотность — 1710 кг/м3

Период вращения — 17 ч 14 мин

Среднее расстояние от Солнца — 19,18 а. е.

Период обращения — 84,01 года

Эксцентриситет орбиты — 0,047

Наклон орбиты — 0,77°

Нептунбыл открыт 23 сентября 1846 года немецким наблюдателем Иоганном Галле. Эта планета почти не ме­няет свой блеск, соответствующий примерно 8-й звездной величине. Так что планету можно увидеть в хороший би­нокль, но нужно точно знать, где ее искать на небе.

В атмосфере Нептуна (как и Урана) меньше водорода и гелия, чем у Юпитера и Сатурна, а его красивая синева связана с тем, что атмосферный метан эффективно погло­щает красные лучи. На Нептуне заметны пятна антицикло­нов. Самый крупный из них назван Большим Темным Пят­ном. Он украшен по краю белыми облаками; время круго­оборота вещества в нем — 16 дней.

По строению и составу Нептун похож на Уран. Весит он чуть больше, а радиус его почти совпадает с радиусом Урана. Магнитное поле Нептуна сходно по силе с земным. Магнитный полюс отстоит от географического на 47°. Нептун медленно плывет вокруг Солнца по гигантскому кругу с радиусом в 30 раз большим, чем радиус орбиты Земли.

В октябре 1846 года был открыт спутник Нептуна — Тритон, который оказался необычным: он движется в на­правлении, противоположном вращению самой планеты. Хотя у некоторых спутников Юпитера и Сатурна тоже об­ратное движение, но Тритон выделяется среди них: его диаметр — 2700 км, и в нем сосредоточена почти вся мас­са спутниковой системы Нептуна. Кроме того, он обраща­ется очень близко к Нептуну — на расстоянии всего 355 тыс. км. Тритон оказался вторым спутником в Солнечной системе(первый — спутник Сатурна Титан), имеющим значительную атмосферу. Состав атмосферы — азот с приме­сью метана, а давление на поверхности в 70 тыс. раз мень­ше земного. К настоящему времени известно 8 спутников Нептуна.

В середине 80-х годов XX столетия ученые открыли у этой планеты кольца, но очень странные: они были непол­ными. Эти разорванные кольца стали называть дугами или арками. Вещество в них распределено неравномерно: плотность резко падает у концов дуги. Исследование арок показывает, что в середине они содержат уплотнения ши­риной 15 км, окруженное прозрачным пылевым шлейфом шириной 50 км. Арки Нептуна представляют собой цепочки ранее неизвестных науке эллиптических вихрей антици­клонического типа, состоящих из твердых частиц. Эти уникальные вихри названы эпигонами.

 

Сведения о Нептуне в цифрах:

Диаметр — 48 600 км

Масса —1,03 xW²⁶ кг

Масса относительно Земли — 17,2 МЗ

Плотность — 2300 кг/м³

Период вращения — 16 ч 03 мин

Среднее расстояние от Солнца — 30,06 а.е.

Период обращения — 164,79 года

Эксцентриситет орбиты — 0,009

Наклон орбиты — 1,77°

 

Заметим, что климат планет-гигантов — Юпитера, Са­турна, Урана и Нептуна — совершенно не соответствует нашим представлениям о комфорте: очень холодно, невы­носимый для человека газовый состав (метан, аммиак, во­дород и т.д.), практически нет твердой поверхности — лишь плотная атмосфера и океан жидких газов. Все это очень непохоже на Землю.

Плутон был открыт в феврале 1930 года молодым американским астрономом Клайдом Томбо. Среднее рас­стояние от Плутона до Солнца в 40 раз больше расстояния между Солнцем и Землей, а значит, света и тепла он полу­чает в 1600 раз меньше, чем Земля. Солнце на небе Плу­тона выглядит очень яркой звездой, не имеющей видимого диска. И все же оно там светит в 300 раз ярче, чем полная Луна на нашем небе. Плутон при открытии имел блеск звезды 15-й звездной величины. Наблюдать его можно только в сильные телескопы.

По размерам Плутон составляет примерно 1/500 мас­сы Земли и 1/6 массы Луны. В 1978 году был обнаружен неяркий спутник Плутона — Харон (согласно древнегрече­ской мифологии так звали перевозчика, переправлявшего души умерших через реки подземного царства). Если диа­метр Плутона 2290 км, то Харона — 1186 км. Плотности обоих тел одинаковы, они меньше плотности скальных по­род, но вдвое больше плотности льда. По-видимому, Плу­тон состоит и из того, и из другого.

Таким образом, Плутон является самой маленькой сре­ди больших планет (раньше это «звание» принадлежало Меркурию). Кроме того, он обладает самым массивным спутником (по отношению масс спутник/планета). В самом деле, Луна имеет массу, равную 1/81 массы Земли, а Харон — примерно 1/8 - 1/10 массы Плутона.

У Плутона разреженная атмосфера, состоящая из ме­тана. Давление этой атмосферы у поверхности планеты в 7 тысяч раз меньше атмосферного давления у поверхности Земли. Поверхность Плутона покрыта метановым льдом и поэтому имеет сероватый оттенок в отличие от красновато­го Харона, на котором преобладают обычные скальные по­роды и водяной лед.

В течение нескольких лет до и после прохождения пе­ригелия Плутон бывает ближе к Солнцу, чем Нептун. Этот период можно считать «летом» для Плутона. Все же темпе­ратура у поверхности планеты в это время составляет от -228° до -206° С. Когда Плутон будет в афелии (через 124 года), приток солнечного тепла уменьшится втрое и темпе­ратура значительно упадет. Северный полюс планеты по­крыт шапкой из замерзших газов.

Орбиты Плутона и Нептуна лежат в разных плоскостях, так что они не пересекаются, как можно подумать, глядя на схему Солнечной системы, где все орбиты спроецированы на плоскость эклиптики. Более того, поскольку периоды обращения Нептуна и Плутона относятся как 2:3, движе­ние этих планет происходит в резонансе. Причем расстоя­ние между ними не бывает меньше 18 а.е. Лаже Уран под­ходит порой ближе к Плутону, чем Нептун: он может ока­заться в 14 а.е. от самой далекой планеты.

Но главная загадка Плутона заключается в его незна­чительном размере и массе. Он весит так мало, что просто не может вызвать регистрируемых возмущений в движении таких гигантов, как Уран и Нептун, — однако именно бла­годаря этим возмущениям его и удалось найти.

 

Сведения о Плутоне в цифрах:

Диаметр — 2290 км

Масса —1,3 x10²² кг

Масса относительно Земли — О,002 МЗ

Плотность — 2100 кг/м³

Период вращения — б, 38 суток

Среднее расстояние от Солнца — 39,53 а.е.

Период обращения — 247,7года

Эксцентриситет орбиты — 0,249

Наклон орбиты —17,3°

 

Хиронбыл открыт в 1977году Чарлзом Ковалом из Паломарской обсерватории. В древнегреческой мифоло­гии Хирон был мудрым кентавром, учившем Ясона и арго­навтов. Это малая планета, которую иногда называют асте­роидом. Но по меркам астероидов он довольно большой — более 1120 км в диаметре. Хирон проводит большую часть времени между орбитами Сатурна и Урана. Эта планета имеет очень вытянутую орбиту. Наблюдения показали, что его перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты) лежит внутри орбиты Сатурна, а афелий (точка наибольшего уда­ления) — почти у самой орбиты Урана, на далеких, холод­ных и темных окраинах планетной системы. Расстояние Хирона в перигелии 8,51 а.е., а в афелии — 18,9а.е. Ор­битальный период равен 51 году.

В 1988 году Хирон вызвал всеобщее удивление, когда внезапно увеличил свою яркость — не сильно, но довольно заметно. Затем вокруг него появилось нечто вроде «пуха», как будто слой льда на поверхности начал испаряться по мере повышения температуры. Так обычно ведут себя ко­меты, но Хирон слишком велик для кометного ядра и по классификации находится ближе к планетоидам. Эта малая планета еше мало изучена учеными.

 

Сведения о Хироне в цифрах:

Диаметр — 1120 км

Период вращения — 6,0 ч

Среднее расстояние от Солнца — 9,4 х 10⁹ км

Период обращения — 50,7 года

Земля— единственная планета во всей Солнечной системе, где существует жизнь. К сожалению, нам знакома только одна форма жизни — белковая — и только одно ме­сто во Вселенной обнаружено, где эта жизнь существует, — планета Земля. Чтобы сравнить, насколько наша планета отличается от других планет Солнечной системы, приведем краткую справку о ней.

 

Сведения о Земле в цифрах:

Диаметр — 12 756 км

Масса — 5,98x10²⁴ кг

Плотность — 5510 кг/м³

Период вращения — 23 ч 56 мин 4,1 с

Среднее расстояние от Солнца — 1 а.е. (149,6 млн км)

Период обращения — 365,26 суток

Эксцентриситет орбиты — 0,017

 

К тому же в настоящее время Земля обладает атмо­сферой массой 5,15 х 10¹⁸ кг, то есть менее миллионной доли массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Вода покрывает более 70% поверхности зем­ного шара, а средняя глубина Мирового океана около 4 км. Масса гидросферы в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей Земли. Гидросферу на 94% со­ставляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана со­держит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода — 8 трлн тонн.

Земля, как одна из планет Солнечной системы, на пер­вый взгляд ничем не примечательна. Это не самая большая, но и не самая малая планета. Она не ближе других к Солн­цу, но и не обитает на периферии планетной системы. И все же Земля обладает одной уникальной особенностью — на ней есть жизнь!