Планеты солнечной системы

Солнечная система состоит из 9 планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Размеры радиусов орбит в астрономических единицах 0,387 – Меркурий, Венера – 0,723, Земля –1.0, Марс – 1,52, Юпитер – 5,2, Сатурн – 9,55, Уран – 19,21, Нептун – 30,1, Плутон -39,1. Солнечная радиация отличается от земной на Меркурии в 6,7 раз на Венере более чем в 1,9 раза, на Марсе больше почти в 0,43, на Юпитере в 0,037 раз, Сатурн - 0,01, Уран – 0,0027, Нептун – 0,0011, Плутон – 0,0006. Масса Плутона 0,03, Меркурия 0,055, Юпитера 317,8 массы Земли. Масса Юпитера все же более чем в 1000 раз меньше Солнечной массы. Плотность у планет земной группы0коло 5,5 кроме Марса -3,9, у планет гигантов 1 – 1,5 г/см3.

Все планеты вращаются почти в одной плоскости эклиптики. Самый большой наклон плоскости орбиты к эклиптике у Плутона 17°,14 и Меркурий - 7°. Венера 3°39, у остальных в пределах 2°. Поэтому возможен так называемый парад планет, когда они выстраиваются в одной стороне от Солнца. Все планеты вращаются вокруг оси в ту же сторону, что и Земля, за исключением Венеры и Урана, которые вращаются в обратную сторону. Эти же планеты имеют угол наклона оси вращение к орбите 86° у Венеры и 98° у Урана. Они как бы катятся по орбите. Остальные имеют наклон не более 26° (Сатурн). Самый большой период вращение у Венеры 243суток, затем Меркурий 58,6 суток, Земля и Марс 24 часа. Юпитер, Сатурн, и Уран около 10 часов, Нептун 15 часов, Плутон – 6 суток.

.

 

Рис.36 Строение солнечной системы.

 

Внутренние планеты спутников не имеют. Земля имеет уникальный спутник - Луну. Масса, которой всего 81 раз меньше. У Тритона к Нептуну отношение около 0,001 у остальных спутников еще меньше. Более 10 спутников у планет гигантов, причем могут быть еще малые неизвестные спутники, которые трудно обнаружить. Спутник Плутона Харон имеет массу только в 15 раз меньше, чем Плутон. Поэтому Плутон с Хароном рассматривается иногда как двойная планета.

Рис.37 Соотношение размеров планет и их расположение относительно Солнца.

 

Меркурий лишь немного превосходит Луну (2439км.). С Земли наблюдать трудно, так как он мал и рядом с Солнцем. В 1974 г. космический аппарат „Маринер – 10” пролетел вблизи Меркурия и передал его снимки. Внешне он похож на Луну, а внутри на Землю (плотность 5.42г/см3). Имеется слабое магнитное поле 300 раз слабее земного. Температура в подсолнечной точке достегает 700°К, а на ночной стороне около 100°К. Однако, близкое значение ночного и дневного теплового излучение говорит о том, что на глубине нескольких сантиметров температура постоянная. Из-за приливного взаимодействия день на Меркурий составляет 58.6 суток, а год 88 суток. Атмосферы практически нет. Планета удобна для наблюдения за Солнцем.

 

Рис.38 Снимок Меркурия с космического аппарата «Маринер 10»

 

Венера по характеристике близка к Земле и перспективная планета для хозяйственного освоения. Год на Венере 224 суток, а сутки - 117 земных суток. Могучая атмосфера создаёт давления до 90атм., температура средняя 735°К, из-за мощного парникового эффекта. Высокая отражательная способность атмосферы Венеры (альбедо 0.78) приведёт к тому, что она получает тепла меньше чем Земля. Температура в верхних слоях атмосферы около 230°К, а на ночной стороны до 100°К. Это пока очень трудно объяснить. Состав CO2, CO, HCL. Исследования советскими АМС „Венера-10,13,14” дали богатый материал об условиях на планете и её рельефа. Есть кратеры метеоритного происхождения. Наблюдается вулканическая активность, куполообразные вулканы и мощные лавовые потоки. В верхних слоях атмосферы дуют ураганы со скоростью около 100км./час., а внизу тихо, ветер около 1м./сек.. Если осадить углекислою атмосферу планеты, то температура понизится и могут быть достигнуты лучшие условия для освоения этой планеты. Магнитное поле Венера не имеет.

Рис.39 Панорама поверхности, после обработки снимков станции «Венера 13»..

 

Земля известна лучше других планет от глубины ~10 км и выше. Единственная планета, имеющая атмосферу, гидросферу, твердую земную кору, омываемую океанами. Поверхность и океаны Земли содержат биосферу. По астрономическим характеристикам Земля оказалась самой удобной для жизни. Солнечная радиация достаточная, прозрачная атмосфера с давлениям 1к/см2, температура около 0°С, в тропической зоне плюсовая. Причем около 40°С даёт парниковый эффект. Имеется свободный кислород, концентрацию которого до совершенного уровня ~ 23% повысили зеленые растения. Озоновый слой и достаточно сильное магнитное поле защищают нас от коротковолновой (ультрафиолетовой) радиации и отклоняют ионизированный солнечный ветер. Сутки длиной 24 часа, а ранее более короткие, обеспечивают равномерный нагрев Земли по широтным поясам геоида.

Рис.40 Фрагмент снимка обратной стороны Луны, выделены участки

равной яркости, что усилило контраст.

 

Луна - наш спутник, удобный плацдарм для освоения Космоса. Луна покрыта метеоритными кратерами. Около 30% поверхности более темная - „моря”, более ровные, чем гористые „материки”. С Земли видно около 60% поверхности Луны. Невидимая обратная сторона Луны была сфотографирована АМС „Луна-3” в 1959году. В отделе физики Луна и планеты ГАИШ, МГУ были созданы первых полные карты и глобус Луны, под руководством профессора Ю.Н. Липского.

Марс самая перспективная планета для освоения. Марсианский год 697 суток, а день 24h 37m 22s. Наклон экватора к эклиптике 24°51 и наблюдается смена времен года. Около 2/3 Марса более светлая «суша» и 1/3 темные моря. Полярная шапка зимой достигает 50°широты. Интенсивные исследования Марса проводились в период великих противостояний. Когда расстояние до Марса сокращалось до 56 миллионов км и его угловой диаметр до 25". Тогда уже были известны полярные шапки пылевые бури на Марсе. Современные данные о поверхности Марса, в том числе составление полных карт и глобуса Марса с разрешением от десятка метров до 10 км, были получены советскими АСМ «Марс – 3,4,5» и американскими «Маринер – 9», «Викинг – 1,2», «Марс». В 1976 году была осуществлена посадка на Марс, а в 1977 году произведено уникальное исследование с помощью марсохода.

Рис. 41 Фрагмент равниной каменистой поверхности Марса, по снимкам КА «Викинг 1»

 

На Марсе есть ударные, тектонические, вулканические и эрозионные процессы, но в других пропорциях, чем на Земле. Ударные кратеры, характерны для южного полушария, а в северном они стерты и поверхность здесь на несколько км ниже. Почему так пока не ясно. Благодаря меньшей в 3 раза силе тяжести, горы на Марсе достигают 25-28 км. Высохшие русла рек свидетельствуют о том, что миллиарды лет назад Марс имел более плотную атмосферу и жидкую воду. Сейчас она может быть только на поверхностью в виде льда.

Средняя температура около 200ºK. На экваторе днем достигает 290ºK (+17ºC), а ночью падает до 170ºK (-123ºC). Давление до 20 мм ртутного столба и разряженный воздух не передает температуру. Воздух состоит из CO2, N2, H2O, CO. У Марса два спутника малых размеров – Фобус 22 – 25 км, Деймос около 13 км. Это каменистые тела неправильной формы. На Марсе продолжается поиск биосферы, хотя бы прошлой. Если она будет найдена, то это резко повышает вероятность жизни на других планетах у других звезд.

 

19.33 Планеты – гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Юпитер самая большая планета. Масса ее в 318 раз больше массы Земли, радиус 71400 км. Средняя плотность 1,3 г/см3. Ускорение силы тяжести 25 м/сек2, угловой диаметр около 40", оборот совершает за 9h 55" 40s. Температура в верхних слоях атмосферы ~ 130ºK. Заметными делаются экваториальные полосы и красное пятно на Юпитере. Красное пятно – это огромный бушующий уже сотни лет циклон. Твердая поверхность на Юпитере не обнаружена. Вероятно ее нет. Температура в ядре Юпитера достигает 10000ºK и он является мощным источником теплового, но особенно радиоизлучения на волне 10 м. Юпитер имеет мощное магнитное поле до 10 эрстед, большую магнитосферу с радиационными поясами. Радиоизображение Юпитера похоже на сферу с большими «ушами» по обе стороны.

Рис.42 Юпитер по снимку КА «Кассини», черное пятно тень спутника Каллисто.

 

Космические полеты к планетам – гигантам очень трудны, не только из – за больших космических скоростей для их достижения, но главное, солнечные батареи не могут вырабатывать требуемой энергии для жизнеобеспечения приборов спутника. Приходиться использовать радиоизотопные генераторы при малых затратах энергии многие годы. В 1972 году к Юпитеру запустили космический аппарат «Пионер – 10», в 1973 году к Сатурну – «Пионер – 11». В 1977 году «Вояджер 1», «Вояджер 2» с использованием гравитационного маневра, позволившего пролететь мимо Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и их спутников.

Сатурн расположен вдвое дальше, чем Юпитер. Год на нем 29,5 лет, день - 10h 14", R=60330, m ~ 95m_z, g =11 м/сек, ρ =0,7г/см³ . Состоит в основном из H₂ и He, но есть метан CH₄, ацетелен C₂H₂, этан C₂H₆. Температура около 95ºK и около половины излучения – поток внутреннего тепла. Имеет магнитное поле 0,5 эрстед, красивую систему колец, состоящую из мелких тел и газа, и более 30 спутников.

Уран уже не виден без оптики. Звездная величина 5,8, угловой диаметр 4" зеленоватого цвета. Год 84 земных, день 17,24^h. Наклон оси к орбите 98º, вращение обратное. R=26220 км, m=14,6 m_z, ρ =1,55. Состоит из водорода и гелия, температура 55K. Имеет более 21 спутника и кольца.

Нептун очень похож на Уран. Год 165 лет, d =16,11^h. Состав и магнитное поле такое же как у Урана. Имеет 8 спутников. Тритон (R=1353 км) относится к крупнейшим в Солнечной системе и движется вокруг планеты в обратном направлении.

Рис. 43 Модельное изображение поверхности Титана на фоне Сатурна на левой стороне. На правой стороне реальный снимок космическим зондом «Гюгенс» берега метанового озера.