Поглавје 8. Копнени планети: Меркур, Венера, Земја
Формирање планети
Вака или онака, во моментов во Сончевиот систем се познати 8 планети: Меркур, Венера, Земја, Марс, Јупитер, Сатурн, Уран, Нептун и неколку плутоноиди, вклучувајќи го и Плутон, кој до неодамна беше на листата на планетите. Сите планети се движат во орбити во иста насока и во иста рамнина и во речиси кружни орбити (со исклучок на плутоноидите). Од центарот до периферијата на Сончевиот систем (до Плутон) 5,5 светлосни часови. Растојанието од Сонцето до Земјата е 149 милиони km, што е 107 од неговите дијаметри. Првите планети од Сонцето се неверојатно различни по големина од вторите и за разлика од нив се нарекуваат копнени планети, а далечните се нарекуваат џиновски планети.
Меркур
Планетата најблиску до Сонцето, Меркур, е именувана по римскиот бог на трговијата, патниците и крадците. Оваа мала планета брзо се движи во орбитата и ротира многу бавно околу својата оска. Меркур е познат уште од античко време, но астрономите веднаш не сфатиле дека се работи за планета и дека наутро и навечер ја виделе истата ѕвезда.
Меркур се наоѓа на оддалеченост од околу 0,387 АЕ од Сонцето. (1 AU е еднаков на просечниот радиус на орбитата на Земјата), а растојанието од Меркур до Земјата, додека таа и Земјата се движат во нивните орбити, се менува од 82 на 217 милиони км. Наклонот на рамнината на орбитата на Меркур кон рамнината на еклиптиката (рамнината на Сончевиот систем) е 7°. Оската на Меркур е речиси нормална на рамнината на нејзината орбита, а нејзината орбита е издолжена. Така, на Меркур нема годишни времиња, а промените на денот и ноќта се случуваат многу ретко, приближно еднаш на секои две Меркур години. Едната страна, свртена кон Сонцето долго време, е многу топла, а другата, долго свртена од Сонцето, е на страшен студ. Меркур се движи околу Сонцето со брзина од 47,9 km/s. Тежината на Меркур е речиси 20 пати помала од тежината на Земјата (0,055 М), а неговата густина е речиси иста како онаа на Земјата (5,43 g/cm3). Радиусот на планетата Меркур е 0,38R (радиус на Земјата, 2440 km).
Поради неговата близина до Сонцето, под влијание на гравитацијата, во телото на Меркур се појавија моќни плимни сили, кои ја забавија неговата ротација околу неговата оска. На крајот, Меркур се нашол во резонантна стапица. Периодот на неговата револуција околу Сонцето, измерен во 1965 година, изнесувал 87,95 земјини денови, а периодот на ротација околу неговата оска 58,65 земјини денови. Меркур завршува три целосни вртежи околу својата оска за 176 дена. Во истиот период, планетата прави две вртења околу Сонцето. Во иднина, плимното сопирање на Меркур треба да доведе до еднаквост на неговата револуција околу неговата оска и револуција околу Сонцето. Тогаш секогаш ќе биде свртен кон Сонцето во една насока, исто како што Месечината е свртена кон Земјата.
Меркур нема сателити. Можеби некогаш и самиот Меркур бил сателит на Венера, но поради сончевата гравитација бил „одземен“ од Венера и станал независна планета. Планетата е всушност сферична по форма. Забрзувањето на слободниот пад на неговата површина е речиси 3 пати помало од она на Земјата (g = 3,72 m/s 2 ).
Неговата близина до Сонцето го отежнува набљудувањето на Меркур. На небото не се движи далеку од Сонцето - максимум 29 °; од Земјата е видливо или пред изгрејсонце (утринска видливост) или по зајдисонце (вечерна видливост).
По своите физички карактеристики, Меркур наликува на Месечината, има многу кратери на нејзината површина. Меркур има многу тенка атмосфера. Планетата има големо железно јадро, кое е извор на гравитација и магнетно поле, чија јачина е 0,1 од јачината на магнетното поле на Земјата. Јадрото на Меркур сочинува 70% од волуменот на планетата. Температурата на површината се движи од 90° до 700° K (-180° до +430° C). Екваторијалната страна на Сонцето се загрева многу повеќе од поларните области. Различните степени на загревање на површината создаваат разлика во температурата на ретката атмосфера, што треба да предизвика нејзино движење - ветер.
Внатрешниот регион на Сончевиот систем е населен со различни тела: големи планети, нивните сателити, како и мали тела - астероиди и комети. Од 2006 година во групата планети е воведена нова подгрупа - џуџести планети, кои ги имаат внатрешните квалитети на планетите (сфероидна форма, геолошка активност), но поради нивната мала маса не се во можност да доминираат во близина на нивната орбита. . Сега 8-те најмасивни планети - од Меркур до Нептун - се одлучија да се нарекуваат едноставно планети, иако во разговорот астрономите, заради јасност, често ги нарекуваат „главни планети“ за да ги разликуваат од џуџестите планети. Терминот „мала планета“, кој многу години се применуваше на астероидите, сега се препорачува да не се користи за да се избегне забуна со џуџестите планети
Во регионот на големите планети, гледаме јасна поделба на две групи од по 4 планети: надворешниот дел од овој регион е окупиран од гигантски планети, а внатрешниот дел е окупиран од многу помалку масивни копнени планети. Групата џинови, исто така, обично се дели на половина: гасни џинови (Јупитер и Сатурн) и ледени џинови (Уран и Нептун). Во групата на копнени планети, исто така, се појавува поделба на половина: Венера и Земјата се екстремно слични една на друга по многу физички параметри, а Меркур и Марс се по ред по големина инфериорни во однос на нив по маса и се речиси без атмосфера. (дури и Марс има атмосфера стотици пати помала од онаа на Земјата, а Меркур практично го нема).
Треба да се напомене дека меѓу двесте сателити на планетите, може да се издвојат најмалку 16 тела кои имаат внатрешни својства на полноправни планети. Тие често ги надминуваат џуџестите планети по големина и маса, но во исто време тие се контролирани од гравитацијата на многу помасивни тела. Зборуваме за Месечината, Титан, Галилејските сателити на Јупитер и слично. Затоа, би било природно да се воведе нова група во номенклатурата на Сончевиот систем за такви „подредени“ објекти од планетарен тип, нарекувајќи ги „сателитски планети“. Но, оваа идеја во моментов е предмет на дискусија.
Да се вратиме на копнените планети. Во споредба со гигантите, тие се привлечни бидејќи имаат цврста површина на која можат да слетаат вселенски сонди. Од 1970-тите, автоматски станици и самоодни возила на СССР и САД постојано слетуваа и успешно работеа на површината на Венера и Марс. Сè уште нема слетувања на Меркур, бидејќи летовите до околината на Сонцето и слетувањето на масивно тело без атмосфера се поврзани со големи технички проблеми.
Додека ги проучуваат копнените планети, астрономите не ја забораваат самата Земја. Анализата на сликите од вселената овозможи да се разбере многу за динамиката на земјината атмосфера, структурата на нејзините горни слоеви (каде што авионите, па дури и балоните не се издигнуваат) и процесите што се случуваат во нејзината магнетосфера. Со споредување на структурата на атмосферите на планетите слични на Земјата, може да се разбере многу за нивната историја и попрецизно да се предвиди нивната иднина. И бидејќи сите повисоки растенија и животни живеат на површината на нашата (или не само нашата?) планета, особено за нас се важни карактеристиките на долните слоеви на атмосферата. Ова предавање е посветено на копнените планети; главно – нивниот изглед и услови на површината.
Светлината на планетата. Албедо
Гледајќи ја планетата оддалеку, лесно можеме да разликуваме тела со и без атмосфера. Присуството на атмосфера или поточно присуството на облаци во неа го прави изгледот на планетата променлив и значително ја зголемува осветленоста на нејзиниот диск. Ова е јасно видливо ако ги распоредиме планетите во низа од целосно без облаци (без атмосфера) до целосно покриени со облаци: Меркур, Марс, Земја, Венера. Карпестите тела без атмосфера се слични едни на други до степен на речиси целосна неразличност: споредете, на пример, големи фотографии од Месечината и Меркур. Дури и искусното око има потешкотии да ги разликува површините на овие темни тела, густо покриени со кратери од метеорит. Но, атмосферата и дава на секоја планета уникатен изглед.
Присуството или отсуството на атмосфера на планетата е контролирано од три фактори: температура и гравитациски потенцијал на површината, како и глобалното магнетно поле. Само Земјата има такво поле и тоа значително ја штити нашата атмосфера од тековите на соларната плазма. Месечината ја изгубила својата атмосфера (ако воопшто имала) поради малата критична брзина на површината, а Меркур - поради високата температура и моќната соларен ветер. Марс, со речиси иста гравитација како Меркур, можеше да ги задржи остатоците од атмосферата, бидејќи поради оддалеченоста од Сонцето е студен и не толку интензивно разнесен од сончевиот ветер.
Во однос на нивните физички параметри, Венера и Земјата се речиси близнаци. Тие имаат многу слична големина, маса, а со тоа и просечна густина. Нивната внатрешна структура исто така треба да биде слична - кора, обвивка, железно јадро - иако сè уште нема сигурност за ова, бидејќи недостасуваат сеизмички и други геолошки податоци за утробата на Венера. Се разбира, не навлезевме длабоко во утробата на Земјата: на повеќето места 3-4 km, на некои места 7-9 km, а само на едно место 12 km. Ова е помалку од 0,2% од радиусот на Земјата. Но, сеизмичките, гравиметриските и другите мерења овозможуваат детално да се процени внатрешноста на Земјата, додека за другите планети речиси и да нема такви податоци. Детални карти гравитациско поледобиени само за Месечината; топлинските текови од внатрешноста се измерени само на Месечината; Сеизмометрите досега работеа само на Месечината и (не многу чувствителна) на Марс.
Геолозите сè уште го оценуваат внатрешниот живот на планетите според карактеристиките на нивната цврста површина. На пример, отсуството на знаци на литосферски плочи на Венера значително ја разликува од Земјата, во еволуцијата на површината на која одлучувачка улога играат тектонските процеси (континентален нанос, ширење, субдукција итн.). Во исто време, некои индиректни докази укажуваат на можноста за тектоника на плочи на Марс во минатото, како и тектоника на ледените полиња на Европа, месечината на Јупитер. Така, надворешната сличност на планетите (Венера - Земја) не гарантира сличност на нивната внатрешна структура и процесите што се случуваат во нивните длабочини. И планетите кои не се слични една на друга можат да покажат слични геолошки феномени.
Да се вратиме на она што им е достапно на астрономите и другите специјалисти за директно проучување, имено, површината на планетите или нивниот облак слој. Во принцип, непроѕирноста на атмосферата во оптичкиот опсег не е непремостлива пречка за проучување на цврстата површина на планетата. Радарот од Земјата и од вселенските сонди овозможија проучување на површините на Венера и Титан преку нивните атмосфери непроѕирни на светлина. Сепак, овие работи се спорадични, а систематските студии на планетите сè уште се вршат со оптички инструменти. И уште поважно, оптичкото зрачење од Сонцето служи како главен извор на енергија за повеќето планети. Затоа, способноста на атмосферата да го рефлектира, расејува и апсорбира ова зрачење директно влијае на климата на површината на планетата.
Најсветлата светлина на ноќното небо, не сметајќи ја Месечината, е Венера. Тој е многу светол не само поради неговата релативна близина до Сонцето, туку и поради густиот облачен слој од концентрирани капки сулфурна киселина, кои совршено ја рефлектираат светлината. Нашата Земја исто така не е премногу темна, бидејќи 30-40% од атмосферата на Земјата е исполнета со водени облаци, а тие исто така добро ја расфрлаат и рефлектираат светлината. Еве фотографија (слика погоре) каде Земјата и Месечината беа истовремено вклучени во кадарот. Оваа фотографија е направена од вселенската сонда Галилео додека летала покрај Земјата на пат кон Јупитер. Погледнете колку е потемна Месечината од Земјата и генерално потемна од која било планета со атмосфера. Ова е општа шема - телата без атмосфера се многу темни. Факт е дека под влијание на космичкото зрачење кое било солиднапостепено потемнува.
Изјавата дека површината на Месечината е темна обично предизвикува конфузија: на прв поглед, лунарниот диск изгледа многу светол; во ноќ без облаци дури нè заслепува. Но, ова е само во контраст со уште потемното ноќно небо. За да се карактеризира рефлексивноста на кое било тело, се користи количина наречена албедо. Ова е степенот на белина, односно коефициентот на рефлексија на светлината. Албедо еднакво на нула - апсолутна црнила, целосна апсорпција на светлината. Албедо еднакво на еден е целосна рефлексија. Физичарите и астрономите имаат неколку различни пристапи за одредување на албедото. Јасно е дека осветленоста на осветлената површина не зависи само од видот на материјалот, туку и од неговата структура и ориентација во однос на изворот на светлина и набљудувачот. На пример, мекиот снег што штотуку падна има една вредност на рефлексија, но снегот на кој сте згазнале со чизмата ќе има сосема друга вредност. А зависноста од ориентацијата лесно може да се покаже со огледало, пуштајќи сончеви зраци.
Целиот опсег на можни вредности на албедо е покриен со познати вселенски објекти. Тука е Земјата која рефлектира околу 30% од сончевите зраци, најмногу поради облаците. И континуираното облачно покривање на Венера рефлектира 77% од светлината. Нашата Месечина е едно од најтемните тела, во просек рефлектира околу 11% од светлината; а нејзината видлива хемисфера, поради присуството на огромни темни „мориња“, ја рефлектира светлината уште полошо - помалку од 7%. Но, има и уште потемни предмети; на пример, астероидот 253 Матилда со неговото албедо од 4%. Од друга страна, има изненадувачки светли тела: месечината на Сатурн, Енцелад, рефлектира 81% од видливата светлина, а нејзиното геометриско албедо е едноставно фантастично - 138%, т.е. е посветло од совршено бел диск со ист пресек. Дури е тешко да се разбере како успева да го направи тоа. Чистиот снег на Земјата уште полошо ја рефлектира светлината; Каков снег лежи на површината на овој мал и сладок Енцелад?
Топлинска рамнотежа
Температурата на кое било тело се определува со рамнотежата помеѓу приливот на топлина во него и неговата загуба. Познати се три механизми на размена на топлина: зрачење, спроводливост и конвекција. Последните две од нив бараат директен контакт со животната срединаЗатоа, во вакуумот на просторот, првиот механизам, зрачењето, станува најважен и, всушност, единствен. Ова создава значителни проблеми за дизајнерите на вселенска технологија. Тие треба да земат предвид неколку извори на топлина: Сонцето, планетата (особено во ниските орбити) и внатрешните компоненти на самото летало. И постои само еден начин да се ослободи топлина - зрачење од површината на уредот. За да се одржи рамнотежата на топлинските текови, дизајнерите на вселенска технологија го регулираат ефективно албедо на уредот користејќи вакуумска изолација на екранот и радијатори. Кога таквиот систем не успее, условите во вселенското летало може да станат прилично непријатни, како што не потсетува приказната за мисијата Аполо 13 на Месечината.
Но, за прв пат овој проблем се сретнал во првата третина на 20 век од страна на креаторите на балони на голема надморска височина - таканаречените стратосферски балони. Во тие години тие сè уште не знаеле како да создаваат комплексни системитермичка регулација на запечатената нацела, затоа, тие беа ограничени на едноставно избирање на албедото на неговата надворешна површина. Колку температурата на телото е чувствителна на неговото албедо открива историјата на првите летови во стратосферата.
Гондола на вашиот стратосферски балон FNRS-1Швајцарецот Огист Пикард го обоил бело од едната страна, а црно од другата страна. Идејата беше дека температурата во гондолата може да се регулира со вртење на сферата на еден или на друг начин кон Сонцето. За ротација, надвор беше инсталиран пропелер. Но, уредот не работеше, сонцето сјаеше од „црната“ страна и внатрешната температура на првиот лет се искачи на 38 °C. На следниот лет, целата капсула беше едноставно покриена со сребро за да ги рефлектира сончевите зраци. Внатре стана -16 °C.
Американски дизајнери на стратосферски балони ИстражувачТие го зедоа предвид искуството на Пикард и усвоија компромисна опција: го обоија горниот дел од капсулата во бело, а долниот дел во црно. Идејата беше горната половина од сферата да го рефлектира сончевото зрачење, а долната половина да ја апсорбира топлината од Земјата. Оваа опција се покажа како добра, но и не идеална: за време на летовите во капсулата беше 5 °C.
Советските стратонаути едноставно ги изолирале алуминиумските капсули со слој од филц. Како што покажа практиката, оваа одлука беше најуспешна. Внатрешната топлина, главно генерирана од екипажот, беше доволна за одржување на стабилна температура.
Но, ако планетата нема свои моќни извори на топлина, тогаш вредноста на албедото е многу важна за нејзината клима. На пример, нашата планета апсорбира 70% од сончевата светлина што паѓа на неа, преработувајќи ја во сопствено инфрацрвено зрачење, поддржувајќи го циклусот на водата во природата, складирајќи ја како резултат на фотосинтезата во биомаса, нафта, јаглен и гас. Месечината ја апсорбира речиси целата сончева светлина, просечно претворајќи ја во инфрацрвено зрачење со висока ентропија и со тоа ја одржува својата прилично висока температура. Но, Енцелад, со својата совршено бела површина, гордо ја одбива речиси целата сончева светлина, за што плаќа со монструозно ниска температура на површината: во просек околу –200 °C, а на некои места и до –240 °C. Сепак, овој сателит - „сите во бело“ - не страда многу од надворешниот студ, бидејќи има алтернативен извор на енергија - плимното гравитационо влијание на неговиот сосед Сатурн (), кој го одржува својот субглацијален океан во течна состојба. Но, копнените планети внатрешни извориТоплината е многу слаба, па температурата на нивната цврста површина во голема мера зависи од својствата на атмосферата - од нејзината способност, од една страна, да рефлектира дел од сончевите зраци назад во вселената, а од друга, да го задржи енергија на зрачење што минува низ атмосферата до површината на планетата.
Ефект на стаклена градина и планетарна клима
Во зависност од тоа колку планетата е оддалечена од Сонцето и колкав дел од сончевата светлина апсорбира, се формираат температурни услови на површината на планетата и нејзината клима. Како изгледа спектарот на кое било самоосветлено тело, како на пример ѕвезда? Во повеќето случаи, спектарот на ѕвездата е „едногрбна“, речиси Планкова, крива, во која положбата на максимумот зависи од температурата на површината на ѕвездата. За разлика од ѕвездата, спектарот на планетата има две „грбови“: рефлектира дел од ѕвездената светлина во оптичкиот опсег, а другиот дел апсорбира и повторно зрачи во инфрацрвениот опсег. Релативната површина под овие две грпка е точно одредена од степенот на рефлексија на светлината, односно албедо.
Да ги погледнеме двете планети најблиску до нас - Меркур и Венера. На прв поглед ситуацијата е парадоксална. Венера рефлектира речиси 80% од сончевата светлина и апсорбира само околу 20%. Но, Меркур не рефлектира речиси ништо, туку апсорбира сè. Покрај тоа, Венера е подалеку од Сонцето од Меркур; 3,4 пати помалку сончева светлина паѓа по единица од неговата облачна површина. Земајќи ја предвид разликата во албедо секој квадратен метарЦврстата површина на Меркур прима речиси 16 пати повеќе сончева топлина од истата површина на Венера. А сепак, на целата цврста површина на Венера има пеколни услови - огромни температури (калај и олово се топат!), а Меркур е поладен! На половите генерално е Антарктикот, а на екваторот просечната температура е 67 °C. Се разбира, во текот на денот површината на Меркур се загрева до 430 °C, а навечер се лади до -170 °C. Но, веќе на длабочина од 1,5-2 метри, дневните флуктуации се измазнуваат, а можеме да зборуваме за просечна температура на површината од 67 °C. Топло е, се разбира, но можеш да живееш. И во средните географски широчини на Меркур генерално има собна температура.
Што е проблемот? Зошто Меркур, блиску до Сонцето и лесно ги апсорбира неговите зраци, се загрева собна температура, а Венера, подалеку од Сонцето и активно ги рефлектира своите зраци, се загрева како печка? Како физиката ќе го објасни ова?
Атмосферата на Земјата е речиси проѕирна: таа пренесува 80% од влезната сончева светлина. Воздухот не може да избега во вселената како резултат на конвекција - планетата не го испушта. Тоа значи дека може да се олади само во форма на инфрацрвено зрачење. И ако IR зрачењето остане заклучено, тогаш ги загрева оние слоеви на атмосферата што не го ослободуваат. Самите овие слоеви стануваат извор на топлина и делумно ја насочуваат назад кон површината. Дел од зрачењето оди во вселената, но најголемиот дел од него се враќа на површината на Земјата и го загрева додека не се воспостави термодинамичка рамнотежа. Како е инсталиран?
Температурата се зголемува, а максимумот во спектарот се поместува (Винов закон) додека не најде „прозорец за транспарентност“ во атмосферата, преку кој IR зраците ќе избегаат во вселената. Рамнотежата на топлинските текови е воспоставена, но на повисока температура отколку што би била во отсуство на атмосфера. Ова е ефектот на стаклена градина.
Во нашите животи, доста често се среќаваме со ефектот на стаклена градина. И не само во форма на градинарска стаклена градина или тава поставена на шпоретот, која ја покриваме со капак за да го намалиме преносот на топлина и да го забрзаме вриењето. Овие примери не покажуваат чист ефект на стаклена градина, бидејќи и радијативното и конвективното отстранување на топлина се намалени во нив. Многу поблиску до опишаниот ефект е пример за јасна ладна ноќ. Кога воздухот е сув и небото без облаци (на пример, во пустина), по зајдисонце земјата брзо се лади, а влажниот воздух и облаците ги измазнуваат дневните температурни флуктуации. За жал, овој ефект им е добро познат на астрономите: јасните ѕвездени ноќи можат да бидат особено студени, што го прави работењето на телескопот многу непријатно. Враќајќи се на сликата погоре, ќе ја видиме причината: токму водената пареа во атмосферата служи како главна пречка за инфрацрвеното зрачење кое носи топлина.
Месечината нема атмосфера, што значи дека нема ефект на стаклена градина. На неговата површина експлицитно е воспоставена термодинамичка рамнотежа; нема размена на зрачење помеѓу атмосферата и цврстата површина. Марс има тенка атмосфера, но неговиот ефект на стаклена градина сè уште додава 8 °C. И додава речиси 40 °C на Земјата. Доколку нашата планета немала толку густа атмосфера, температурата на Земјата би била помала за 40 °C. Денес во просек ширум светот е 15 °C, но би било -25 °C. Сите океани би се замрзнале, површината на Земјата би побелела од снег, албедото би се зголемило, а температурата би се намалила уште пониско. Во принцип - страшна работа! Но, добро е што ефектот на стаклена градина во нашата атмосфера функционира и нè загрева. И уште посилно делува на Венера - ја зголемува просечната температура на Венера за повеќе од 500 степени.
Површина на планети
Досега не сме започнале детално проучување на другите планети, главно ограничувајќи се на набљудување на нивната површина. Колку информациите за изгледот на планетата се важни за науката? Какви вредни информации може да ни каже сликата од нејзината површина? Ако се работи за гасна планета, како Сатурн или Јупитер, или цврста, но покриена со густ слој облаци, како Венера, тогаш го гледаме само горниот облак слој, затоа, немаме речиси никакви информации за самата планета. Облачната атмосфера, како што велат геолозите, е супер-млада површина - денес е вака, но утре ќе биде поинаку, или не утре, туку за 1000 години, што е само момент од животот на планетата.
Големата црвена дамка на Јупитер или два планетарни циклона на Венера се набљудувани 300 години, но само неколку ни се кажани општи својствамодерна динамика на нивните атмосфери. Нашите потомци, гледајќи ги овие планети, ќе видат сосема поинаква слика и никогаш нема да знаеме каква слика можеле да ја видат нашите предци. Така, гледајќи однадвор планети со густа атмосфера, не можеме да им судиме на нивното минато, бидејќи гледаме само променлив облак слој. Сосема поинаква работа е Месечината или Меркур, чии површини содржат траги од бомбардирање на метеорити и геолошки процеси кои се случиле во изминатите милијарди години.
А таквите бомбардирања на џиновски планети практично не оставаат траги. Еден од овие настани се случи на крајот на дваесеттиот век пред очите на астрономите. Станува збор за кометата Шумејкер-Леви 9. Во 1993 година, во близина на Јупитер беше забележан чуден синџир од дваесетина мали комети. Пресметката покажа дека се работи за фрагменти од една комета која летала во близина на Јупитер во 1992 година и била растргната од плимниот ефект на нејзиното моќно гравитационо поле. Астрономите не ја видоа вистинската епизода на распаѓањето на кометата, туку само го фатија моментот кога синџирот на фрагменти од комета се оддалечи од Јупитер како „локомотива“. Ако не се случеше распаѓањето, тогаш кометата, која се приближи до Јупитер по хиперболична траекторија, ќе отиде во далечината по втората гранка на хиперболата и, најверојатно, никогаш повеќе немаше да му се приближи на Јупитер. Но, телото на кометата не можеше да го издржи плимниот стрес и пропадна, а енергијата потрошена за деформација и руптура на телото на кометата ја намали кинетичката енергија на нејзиното орбитално движење, пренесувајќи ги фрагментите од хиперболична орбита во елипсовидна, затворена околу Јупитер. Орбиталното растојание во перицентарот се покажало дека е помало од радиусот на Јупитер, а фрагментите се удирале во планетата еден по друг во 1994 година.
Инцидентот беше огромен. Секоја „парка“ од јадрото на кометата е леден блок со димензии 1×1,5 km. Тие наизменично летаа во атмосферата на џиновската планета со брзина од 60 km/s (втората брзина на бегство за Јупитер), со специфична кинетичка енергија од (60/11) 2 = 30 пати поголема отколку ако се работи за судир со Земјата. Астрономите со голем интерес ја следеа космичката катастрофа на Јупитер од безбедноста на Земјата. За жал, фрагменти од кометата го погодија Јупитер од страната која во тој момент не беше видлива од Земјата. За среќа, токму во тоа време вселенската сонда Галилео беше на пат кон Јупитер, ги виде овие епизоди и ни ги покажа. Поради брзата дневна ротација на Јупитер, регионите на судир во рок од неколку часа станаа достапни и за копнените телескопи и за она што е особено вредно за телескопите блиску до Земјата, како што е вселенскиот телескоп Хабл. Ова беше многу корисно, бидејќи секој блок, удирајќи во атмосферата на Јупитер, предизвикуваше колосална експлозија, уништувајќи го горниот слој на облак и создавајќи прозорец на видливост длабоко во атмосферата на Јовија некое време. Така, благодарение на бомбардирањето на кометата, можевме да погледнеме таму за кратко време. Но, поминаа 2 месеци и на облачната површина не останаа никакви траги: облаците ги покрија сите прозорци, како ништо да не се случило.
Друга работа - Земјата. На нашата планета лузните од метеорит остануваат долго време. Тука е најпопуларниот кратер на метеорит со дијаметар од околу 1 км и старост од околу 50 илјади години. Сè уште е јасно видливо. Но, кратерите формирани пред повеќе од 200 милиони години можат да се најдат само со помош на суптилни геолошки техники. Тие не се видливи одозгора.
Патем, постои прилично сигурна врска помеѓу големината на она што паднало на Земјата голем метеорита дијаметарот на кратерот формиран од него е 1:20. Кратер со дијаметар од километар во Аризона беше формиран од удар на мал астероид со дијаметар од околу 50 m. А во античко време, поголеми „проектили“ - и километар, па дури и десет километри - ја погодија Земјата. Денес знаеме околу 200 големи кратери; тие се нарекуваат астроблеми (небесни рани); а секоја година се откриваат неколку нови. Најголемиот, со дијаметар од 300 км, е пронајден во јужна Африка, неговата старост е околу 2 милијарди години. Во Русија, најголемиот кратер е Попигај во Јакутија со дијаметар од 100 километри. Сигурно има и поголеми, на пример, на дното на океаните, каде што потешко се забележуваат. Навистина, океанското дно е геолошки помладо од континентите, но се чини дека на Антарктикот има кратер со дијаметар од 500 km. Тој е под вода и неговото присуство го означува само профилот на дното.
На површина Месечината, каде што нема ветер или дожд, каде што нема тектонски процеси, кратерите на метеоритите опстојуваат милијарди години. Гледајќи ја Месечината преку телескоп, ја читаме историјата на космичкото бомбардирање. На задната страна е уште покорисна слика за науката. Се чини дека поради некоја причина особено големи тела никогаш не паднале таму, или, кога паѓале, не можеле да ја пробијат кората на Месечината, која на задната страна е двојно подебела од видливата страна. Затоа, лавата што тече не пополни големи кратери и не криеше историски детали. На кој било дел од површината на Месечината има кратер од метеорит, голем или мал, а ги има толку многу што помладите ги уништуваат оние што се формирале порано. Настана сатурација: Месечината повеќе не може да се зацврсти повеќе отколку што е веќе. Насекаде има кратери. И ова е прекрасна хроника на историјата на Сончевиот систем. Врз основа на него, идентификувани се неколку епизоди на активно формирање на кратери, вклучувајќи ја и ерата на тешко бомбардирање на метеорити (пред 4,1-3,8 милијарди години), што оставило траги на површината на сите копнени планети и многу сателити. Зошто потоци од метеорити паднаа на планетите во таа ера, сè уште треба да разбереме. Потребни се нови податоци за структурата на лунарната внатрешност и составот на материјата на различни длабочини, а не само за површината од која досега се собрани примероци.
Меркурнадворешно слично на Месечината, бидејќи, како неа, е лишена од атмосфера. Нејзината карпеста површина, која не е подложна на гасна и водена ерозија, долго време задржува траги од бомбардирање на метеорити. Меѓу копнените планети, Меркур ги содржи најстарите геолошки траги, кои датираат од пред околу 4 милијарди години. Но, на површината на Меркур нема големи мориња исполнети со темна зацврстена лава и слични на лунарните мориња, иако таму нема помалку големи кратери од удари отколку на Месечината.
Меркур е околу еден и пол пати поголема од Месечината, но неговата маса е 4,5 пати поголема од Месечината. Факт е дека Месечината е речиси целосно карпеста, додека Меркур има огромно метално јадро, очигледно главно составено од железо и никел. Радиусот на неговото метално јадро е околу 75% од радиусот на планетата (а на Земјата е само 55%). Волуменот на металното јадро на Меркур е 45% од волуменот на планетата (а Земјиното е само 17%). Според тоа, просечната густина на Меркур (5,4 g/cm3) е речиси еднаква на просечната густина на Земјата (5,5 g/cm3) и значително ја надминува просечната густина на Месечината (3,3 g/cm3). Имајќи големо метално јадро, Меркур би можел да ја надмине Земјата во нејзината просечна густина ако не и малата гравитација на нејзината површина. Имајќи маса од само 5,5% од масата на Земјата, таа има речиси три пати помала гравитација, што не е во состојба да ја набие нејзината внатрешност толку многу како внатрешноста на Земјата, каде што дури и силикатната обвивка има густина од околу (5 g/ cm3), е набиен.
Меркур е тешко да се проучува бидејќи се движи блиску до Сонцето. За да лансира меѓупланетарен апарат од Земјата кон неа, тој мора силно да се забави, односно да се забрза во насока спротивна на орбиталното движење на Земјата; дури тогаш ќе почне да „паѓа“ кон Сонцето. Невозможно е да се направи ова веднаш со помош на ракета. Затоа, во двата досега извршени лета до Меркур, беа искористени гравитациски маневри на полето на Земјата, Венера и самата Меркур за да се успори вселенската сонда и да се пренесе во орбитата на Меркур.
Маринер 10 (НАСА) првпат отиде во Меркур во 1973 година. Најпрво се приближи до Венера, забави во нејзиното гравитационо поле, а потоа помина блиску до Меркур три пати во 1974-1975 година. Бидејќи сите три средби се случија во истиот регион на орбитата на планетата, а нејзината дневна ротација е синхронизирана со орбиталната, сите три пати сондата ја фотографираше истата хемисфера на Меркур, осветлена од Сонцето.
Немаше летови до Меркур во следните неколку децении. И само во 2004 година беше можно да се лансира вториот уред - MESSENGER ( Површина на жива, вселенска средина, геохемија и опсег; НАСА). Откако изврши неколку гравитациски маневри во близина на Земјата, Венера (двапати) и Меркур (три пати), сондата влезе во орбитата околу Меркур во 2011 година и спроведе истражување на планетата 4 години.
Работата во близина на Меркур е комплицирана поради фактот што планетата е во просек 2,6 пати поблиску до Сонцето од Земјата, така што протокот на сончевите зраци таму е речиси 7 пати поголем. Без посебен „сончев чадор“, електрониката на сондата би се прегреала. Третата експедиција на Меркур, повикана БепиКоломбо, во него учествуваат Европејци и Јапонци. Лансирањето е закажано за есента 2018. Две сонди ќе летаат одеднаш, кои ќе влезат во орбитата околу Меркур на крајот на 2025 година откако ќе летаат во близина на Земјата, две во близина на Венера и шест во близина на Меркур. Покрај деталното проучување на површината на планетата и нејзиното гравитационо поле, детално проучување на магнетосферата и магнетното поле на Меркур, што претставува загатката на научниците. Иако Меркур ротира многу бавно, а неговото метално јадро одамна требаше да се олади и стврдне, планетата има диполно магнетно поле кое е 100 пати послабо од Земјиното, но сепак одржува магнетосфера околу планетата. Современата теорија за создавање магнетно поле во небесните тела, таканаречената теорија на турбулентно динамо, бара присуство во внатрешноста на планетата на слој од течен спроводник на електрична енергија (за Земјата ова е надворешниот дел од железното јадро ) и релативно брза ротација. Од која причина јадрото на Меркур сè уште останува течно, сè уште не е јасно.
Меркур има неверојатна карактеристика што ја нема ниту една друга планета. Движењето на Меркур во неговата орбита околу Сонцето и неговата ротација околу неговата оска се јасно синхронизирани едни со други: во текот на два орбитални периоди тој прави три вртежи околу својата оска. Општо земено, астрономите се запознаени со синхроното движење долго време: нашата Месечина синхроно ротира околу својата оска и се врти околу Земјата, периодите на овие две движења се исти, односно се во сооднос 1:1. И други планети имаат некои сателити кои ја покажуваат истата карактеристика. Ова е резултат на приливиот ефект.
За да го следиме движењето на Меркур (сл. погоре), да поставиме стрелка на неговата површина. Може да се види дека во една револуција околу Сонцето, односно во една Меркур година, планетата ротирала околу својата оска точно еден и пол пати. За тоа време, денот во областа на стрелката се претвори во ноќ, а половина од сончевиот ден помина. Уште една годишна револуција - и дневната светлина повторно започнува во областа на стрелката, истече еден сончев ден. Така, на Меркур, еден сончев ден трае две Меркур години.
Детално ќе зборуваме за плимата и осеката во погл. 6. Како резултат на плимното влијание од Земјата, Месечината ги синхронизираше своите две движења - аксијална ротацијаи орбиталната циркулација. Земјата во голема мера влијае на Месечината: ја растегнува нејзината фигура и ја стабилизира нејзината ротација. Орбитата на Месечината е блиску до кружна, па Месечината се движи по неа со речиси постојана брзинана речиси константна оддалеченост од Земјата (разговаравме за степенот на ова „речиси“ во Поглавје 1). Затоа, плимниот ефект малку варира и ја контролира ротацијата на Месечината по целата нејзина орбита, што доведува до резонанца 1:1.
За разлика од Месечината, Меркур се движи околу Сонцето во суштински елипсовидна орбита, понекогаш се приближува до светилката, понекогаш се оддалечува од него. Кога е далеку, во близина на афелот на орбитата, плимното влијание на Сонцето слабее, бидејќи зависи од растојанието како 1/ Р 3. Кога Меркур се приближува до Сонцето, плимата и осеката се многу посилни, така што само во регионот на перихелот Меркур ефикасно ги синхронизира своите две движења - дневни и орбитални. Вториот закон на Кеплер ни кажува дека аголната брзина на орбиталното движење е максимална во точката на перихелот. Таму се случува „зафаќање на плимата“ и синхронизација на аголните брзини на Меркур - дневни и орбитални. Во точката на перихелот тие се точно еднакви еден на друг. Движејќи се понатаму, Меркур речиси престанува да го чувствува плимното влијание на Сонцето и ја одржува својата аголна брзина на ротација, постепено намалувајќи ја аголната брзина на орбиталното движење. Затоа, во еден орбитален период успева да направи еден и пол дневни вртежи и повторно паѓа во канџите на плимниот ефект. Многу едноставна и убава физика.
Површината на Меркур речиси и не се разликува од Месечината. Дури и професионалните астрономи, кога се појавија првите детални фотографии од Меркур, си ги покажаа еден на друг и прашаа: „Па, погодете, дали е ова Месечината или Меркур?“ Навистина е тешко да се погоди. И таму и таму има површини погодени од метеорити. Но, се разбира, има карактеристики. Иако на Меркур нема големи мориња од лава, неговата површина не е хомогена: има постари и помлади области (основата за ова е броењето на кратери од метеорити). Меркур, исто така, се разликува од Месечината во присуство на карактеристични корнизи и набори на површината, кои настанале како резултат на компресија на планетата при ладењето на нејзиното огромно метално јадро.
Температурните разлики на површината на Меркур се поголеми отколку на Месечината. Во текот на денот на екваторот е 430 °C, а ноќе -173 °C. Но, почвата на Меркур служи како добар топлински изолатор, така што на длабочина од околу 1 m дневно (или на две години?) температурните промени повеќе не се чувствуваат. Значи, ако летате до Меркур, првото нешто што треба да направите е да ископате копана. Ќе биде околу 70 °C на екваторот; Малку е жешко. Но, во регионот на географските полови во ископот ќе биде околу -70 °C. Така, лесно можете да ја најдете географската ширина на која ќе ви биде удобно во копното.
Најниски температури се забележани на дното на поларните кратери, каде што сончевите зраци никогаш не стигнуваат. Таму беа откриени наслаги од воден мраз, кои претходно беа откриени од радарите од Земјата, а потоа потврдени со инструменти на вселенската сонда MESSENGER. За потеклото на овој мраз сè уште се дебатира. Неговите извори можат да бидат и комети и водена пареа што излегува од утробата на планетата.
Меркур има еден од најголемите ударни кратери во Сончевиот систем - Топлински планум ( Калорис басен) со пречник од 1550 km. Ова е удар на астероид со дијаметар од најмалку 100 km, кој за малку ќе ја подели малата планета. Ова се случи пред околу 3,8 милијарди години, во периодот на таканареченото „доцно тешко бомбардирање“ ( Доцно тешко бомбардирање), кога, од причини кои не се целосно разбрани, се зголемил бројот на астероиди и комети во орбитите што ги сечат орбитите на копнените планети.
Кога Маринер 10 го фотографираше топлинскиот авион во 1974 година, сè уште не знаевме што се случи на спротивната страна на Меркур по овој страшен удар. Јасно е дека ако се удри топката, се возбудуваат звучни и површински бранови, кои се шират симетрично, минуваат низ „екваторот“ и се собираат во антиподната точка, дијаметрално спротивна од точката на удар. Таму нарушувањето се намалува до одредена точка, а амплитудата на сеизмичките вибрации брзо се зголемува. Ова е слично на начинот на кој возачите на говеда го крцкаат својот камшик: енергијата и моментумот на бранот во суштина се зачувани, но дебелината на камшикот се стреми кон нула, па брзината на вибрациите се зголемува и станува суперсонична. Се очекуваше дека во регионот на Меркур спроти сливот Калорисќе има слика на неверојатно уништување. Во принцип, речиси испадна така: имаше огромна ридска област со брановидна површина, иако очекував дека ќе има антиподен кратер. Ми се чинеше дека кога ќе се сруши сеизмичкиот бран, ќе се појави феномен „огледало“ при падот на астероидот. Ова го забележуваме кога капка паѓа на мирна површина на вода: прво создава мала вдлабнатина, а потоа водата брза назад и фрла мала нова капка нагоре. Ова не се случи на Меркур, а сега разбираме зошто. Неговите длабочини се покажаа како хетерогени и не се случи прецизно фокусирање на брановите.
Во принцип, релјефот на Меркур е помазен од оној на Месечината. На пример, ѕидовите на кратерите на Меркур не се толку високи. Веројатната причина за ова е поголемата сила на гравитација и потоплата и помека внатрешност на Меркур.
Венера- втората планета од Сонцето и најмистериозната од копнените планети. Не е јасно кое е потеклото на неговата многу густа атмосфера, која се состои речиси целосно од јаглерод диоксид (96,5%) и азот (3,5%) и предизвикува моќен ефект на стаклена градина. Не е јасно зошто Венера ротира толку бавно околу својата оска - 244 пати побавно од Земјата, а исто така и во спротивна насока. Во исто време, масивната атмосфера на Венера, поточно нејзиниот облачен слој, лета околу планетата за четири земјини денови. Овој феномен се нарекува атмосферска суперротација. Во исто време, атмосферата се трие на површината на планетата и требаше одамна да забави. На крајот на краиштата, не може да се движи околу планетата долго време, солиднашто практично стои. Но, атмосферата ротира, па дури и во насока спротивна на ротацијата на самата планета. Јасно е дека триењето со површината ја дисипира енергијата на атмосферата, а нејзиниот аголен момент се пренесува на телото на планетата. Тоа значи дека има прилив на енергија (очигледно соларна), поради што работи топлинскиот мотор. Прашање: како се имплементира оваа машина? Како енергијата на Сонцето се трансформира во движење на Венеранската атмосфера?
Поради бавната ротација на Венера, силите на Кориолис на неа се послаби отколку на Земјата, така што атмосферските циклони таму се помалку компактни. Всушност, има само два од нив: едната на северната хемисфера, другата на јужната хемисфера. Секој од нив „ветерува“ од екваторот кон својот пол.
Горните слоеви на атмосферата на Венера беа детално проучени со прелетување (вршејќи маневар за гравитација) и орбитални сонди - американски, советски, европски и јапонски. Советските инженери лансираа уреди од серијата Венера таму неколку децении, и ова беше нашиот најуспешен пробив на полето на планетарно истражување. Главната задача беше да се спушти модулот за спуштање на површината за да се види што има таму под облаците.
Дизајнерите на првите сонди, како и авторите на научно-фантастичните дела од тие години, беа водени од резултатите од оптичките и радиоастрономските набљудувања, од кои произлегува дека Венера е потопол аналог на нашата планета. Затоа во средината на 20 век, сите писатели на научна фантастика - од Бељаев, Казанцев и Стругатски до Лем, Бредбери и Хајнлајн - ја претставија Венера како негостољубива (жешка, мочурлива, со отровна атмосфера), но генерално слична на Светот на Земјата. Од истата причина, првите возила за слетување на сондите на Венера не беа многу издржливи, не можеа да издржат висок притисок. И тие загинаа, спуштајќи се во атмосферата, еден по друг. Тогаш нивните тела почнаа да се прават посилни, дизајнирани за притисок од 20 атмосфери. Но, се покажа дека ова не е доволно. Потоа, дизајнерите, „гризувајќи го делот“, направија сонда од титаниум што може да издржи притисок од 180 атм. И безбедно слета на површината („Венера-7“, 1970 година). Имајте на ум дека не секоја подморница може да издржи таков притисок, кој преовладува на длабочина од околу 2 km во океанот. Се покажа дека притисокот на површината на Венера не паѓа под 92 atm (9,3 MPa, 93 bar), а температурата е 464 °C.
Сонот за гостопримлива Венера, слична на Земјата од јаглеродниот период, конечно заврши токму во 1970 година. 1972. Од овој момент на слетување на површината на Венера станаа рутинска операција, но не е можно да се работи таму долго време: по 1-2 часа внатрешноста на уредот се загрева и електрониката откажува.
Прво вештачки сателитисе појави на Венера во 1975 година („Венера-9 и -10“). Генерално, работата на површината на Венера од возилата за спуштање Венера-9...-14 (1975-1981) се покажа како исклучително успешна, проучувајќи ја и атмосферата и површината на планетата на местото на слетување, дури и успевајќи да земе примероци од почвата и да ја утврди хемиски состави механички својства. Но, најголем ефект кај љубителите на астрономијата и космонаутиката предизвикаа фото-панорамите на местата за слетување што тие ги пренесоа, прво во црно-бело, а подоцна и во боја. Патем, небото на Венера, кога се гледа од површината, е портокалово. Прекрасно! До сега (2017) овие слики остануваат единствени и се од голем интерес за планетарните научници. Тие продолжуваат да се обработуваат и на нив одвреме-навреме се наоѓаат нови делови.
Американската астронаутика исто така даде значаен придонес во проучувањето на Венера во тие години. Прелетувањата Маринер 5 и 10 ја проучуваа горната атмосфера. Pioneer Venera 1 (1978) стана првиот американски сателит Венера и изврши радарски мерења. И „Pioneer-Venera-2“ (1978) испрати 4 возила за спуштање во атмосферата на планетата: едно големо (315 кг) со падобран до екваторијалниот регион на дневната хемисфера и три мали (по 90 кг) без падобрани - до средината. - географски широчини и на северната дневна хемисфера, како и ноќната хемисфера. Ниту еден од нив не беше дизајниран да работи на површината, но еден од малите направи безбедно слета (без падобран!) и работеше на површината повеќе од еден час. Овој случај ви овозможува да почувствувате колку е висока густината на атмосферата во близина на површината на Венера. Атмосферата на Венера е речиси 100 пати помасивна од атмосферата на Земјата, а нејзината густина на површината е 67 kg/m 3, што е 55 пати погусто од воздухот на Земјата и само 15 пати помалку од течната вода.
Не беше лесно да се создадат силни научни сонди кои можат да го издржат притисокот на атмосферата на Венера, ист како на километар длабочина во нашите океани. Но, беше уште потешко да се натераат да ја издржат температурата на околината од 464 ° C во присуство на таков густ воздух. Протокот на топлина низ телото е колосален. Затоа, дури и најсигурните уреди работеа не повеќе од два часа. Со цел брзо да се спушти на површината и да ја продолжи својата работа таму, Венера го испушти својот падобран за време на слетувањето и го продолжи своето спуштање, забавена само со мал штит на нејзиниот труп. Ударот на површината беше омекнат со посебен уред за амортизација - потпора за слетување. Дизајнот се покажа толку успешен што Венера 9 без никакви проблеми слета на падина со наклон од 35° и работеше нормално.
Со оглед на високото албедо на Венера и огромната густина на нејзината атмосфера, научниците се сомневаа дека ќе има доволно сончева светлина во близина на површината за фотографирање. Покрај тоа, густа магла може да виси на дното на гасниот океан на Венера, расфрлајќи ја сончевата светлина и спречувајќи да се добие контрастна слика. Затоа, првите возила за слетување беа опремени со халогени живи светилки за да ја осветлат почвата и да создадат светлосен контраст. Но, се покажа дека таму има сосема доволно природна светлина: таа е светлина на Венера како во облачен ден на Земјата. И контрастот во природна светлина е исто така сосема прифатлив.
Во октомври 1975 година, возилата за слетување Венера 9 и 10, преку нивните орбитални блокови, ги пренесоа на Земјата првите фотографии од површината на друга планета (ако не ја земеме предвид Месечината). На прв поглед, перспективата во овие панорами изгледа чудно искривена: причината е ротацијата на насоката на снимање. Овие снимки беа направени со телефотометар (оптичко-механички скенер), чиј „изглед“ полека се движеше од хоризонтот под нозете на возилото за слетување, а потоа кон другиот хоризонт: добиено е скенирање од 180°. Два телефотометри на спротивните страни на уредот требаше да обезбедат целосна панорама. Но, капачињата на леќите не секогаш се отвораа. На пример, на „Венера-11 и -12“ ниту еден од четирите не се отвори.
Еден од најубавите експерименти во проучувањето на Венера беше спроведен со помош на сонди VeGa-1 и -2 (1985). Нивното име значи „Венера-Халеј“, бидејќи по раздвојувањето на модулите за спуштање насочени кон површината на Венера, деловите за летот на сондите отидоа да го истражуваат јадрото на кометата Халеј и за прв пат тоа го направија успешно. Уредите за слетување исто така не беа сосема обични: главниот дел од уредот слета на површината, а за време на спуштањето, од него беше одвоен балон направен од француски инженери и околу два дена леташе во атмосферата на Венера на височина. од 53-55 km, пренесувајќи податоци за температурата и притисокот на Земјата, осветлувањето и видливоста во облаците. Благодарение на моќниот ветер кој дуваше на оваа височина со брзина од 250 km/h, балоните успеаја да летаат околу значителен дел од планетата. Прекрасно!
Фотографиите од местата за слетување покажуваат само мали области на површината на Венера. Дали е можно да се види целата Венера низ облаците? Може! Радарот гледа низ облаците. Два советски сателити со радари со страничен изглед и еден американски полетаа до Венера. Врз основа на нивните набљудувања, радио мапите на Венера беа составени со многу висока резолуција. Тешко е да се демонстрира на општа карта, но на поединечни фрагменти од картата тоа е јасно видливо. Боите на радио картите ги покажуваат нивоата: светло сина и темно сина се низини; Ако Венера имаше вода, тоа ќе беа океани. Но, течната вода не може да постои на Венера. И таму практично нема гасовита вода. Зеленикави и жолтеникави се континентите, ајде да ги наречеме така. Црвено-белите се најмногу високи точкина Венера. Ова е „Венезискиот Тибет“ - највисокото плато. Највисокиот врв на него, планината Максвел, се издига 11 км.
Нема сигурни факти за длабочините на Венера, за нејзината внатрешна структура, бидејќи таму сè уште не се спроведени сеизмички истражувања. Покрај тоа, бавната ротација на планетата не дозволува мерење на нејзиниот момент на инерција, што би можело да ни каже за распределбата на густината со длабочината. Досега, теоретските идеи се засноваат на сличноста на Венера со Земјата, а очигледното отсуство на тектоника на плочи на Венера се објаснува со отсуството на вода на неа, која на Земјата служи како „лубрикант“, дозволувајќи им на плочите да се лизгаат и нурнете еден под друг. Заедно со високата температура на површината, ова доведува до забавување или дури целосно отсуство на конвекција во телото на Венера, ја намалува стапката на ладење на нејзината внатрешност и може да го објасни недостатокот на магнетно поле. Сето ова изгледа логично, но бара експериментална верификација.
Патем, околу Земјата. За третата планета од Сонцето нема детално да разговарам, бидејќи не сум геолог. Покрај тоа, секој од нас има општа идејаза Земјата дури и врз основа на училишните знаења. Но, во врска со проучувањето на другите планети, забележувам дека ние исто така не ја разбираме целосно внатрешноста на нашата планета. Речиси секоја година има големи откритија во геологијата, понекогаш дури и нови слоеви се откриваат во утробата на Земјата. Ние дури и не ја знаеме точно температурата во јадрото на нашата планета. Погледнете ги најновите прегледи: некои автори веруваат дека температурата на границата на внатрешното јадро е околу 5000 К, додека други веруваат дека е повеќе од 6300 К. Ова се резултатите од теоретските пресметки, кои вклучуваат не сосема сигурни параметри кои опишете ги својствата на материјата на температура од илјадници келвини и притисок од милиони бари. Сè додека овие својства не се проучат веродостојно во лабораторија, нема да добиеме точни сознанија за внатрешноста на Земјата.
Единственоста на Земјата меѓу сличните планети лежи во присуството на магнетно поле и течна вода на површината, а втората, очигледно, е последица на првото: магнетосферата на Земјата ја штити нашата атмосфера и, индиректно, хидросферата од сончевата светлина. тече ветер. За да се генерира магнетно поле, како што сега изгледа, во внатрешноста на планетата мора да има течен електрично спроводлив слој, покриен со конвективно движење и брза дневна ротација, обезбедувајќи ја Кориолисовата сила. Само под овие услови се вклучува механизмот на динамо, што го засилува магнетното поле. Венера едвај ротира, па нема магнетно поле. Железното јадро на малиот Марс одамна се ладило и стврднало, па затоа и му недостига магнетно поле. Меркур, се чини, ротира многу бавно и требаше да се олади пред Марс, но има прилично забележливо диполно магнетно поле со јачина 100 пати послаба од онаа на Земјата. Парадокс! Сега се верува дека плимното влијание на Сонцето е одговорно за одржување на железното јадро на Меркур во стопена состојба. Ќе поминат милијарди години, железното јадро на Земјата ќе се олади и стврдне, лишувајќи ја нашата планета од магнетна заштита од сончевиот ветер. И единствената карпеста планета со магнетно поле ќе остане, чудно е доволно, Меркур.
Сега да се свртиме кон Марс. Нејзиниот изглед веднаш нè привлекува од две причини: дури и на фотографиите направени оддалеку се видливи белите поларни капи и проѕирна атмосфера. Слично е и меѓу Марс и Земјата: поларните капи ја раѓаат идејата за присуство на вода, а атмосферата - можност за дишење. И иако на Марс не е сè толку добро со вода и воздух како што изгледа на прв поглед, оваа планета долго време привлекува истражувачи.
Претходно, астрономите го проучуваа Марс преку телескоп и затоа со нетрпение ги очекуваа моментите наречени „Опозиции на Марс“. Што е спротивно на што во овие моменти?
Од гледна точка на земски набљудувач, во моментот на спротивставување, Марс е на едната страна од Земјата, а Сонцето на другата страна. Јасно е дека токму во овие моменти Земјата и Марс се приближуваат до минималното растојание, Марс е видлив на небото цела ноќ и е добро осветлен од Сонцето. Земјата орбитира околу Сонцето секоја година, а Марс на секои 1,88 години, така што просечното време помеѓу спротивставувањата е нешто повеќе од две години. Последното противење на Марс беше во 2016 година, иако не беше особено блиску. Орбитата на Марс е забележливо елипсовидна, така што најблиските приближувања на Земјата до Марс се случуваат кога Марс е во близина на перихелот на неговата орбита. На Земјата (во нашата ера) ова е крајот на август. Затоа, конфронтациите во август и септември се нарекуваат „одлични“; Во овие моменти, кои се случуваат еднаш на секои 15-17 години, нашите планети се приближуваат една до друга за помалку од 60 милиони километри. Ова ќе се случи во 2018 година. И супер блиска конфронтација се случи во 2003 година: тогаш Марс беше оддалечен само 55,8 милиони километри. Во овој поглед, се роди нов термин - „најголемите опозиции на Марс“: овие сега се сметаат за пристапи помали од 56 милиони км. Тие се јавуваат 1-2 пати во векот, но во овој векќе има дури три од нив - почекајте 2050 и 2082 година.
Но, дури и во моменти на големо спротивставување, малку е видливо на Марс преку телескоп од Земјата. Еве цртеж на астроном кој го гледа Марс преку телескоп. Неподготвената личност ќе изгледа и ќе се разочара - нема да види ништо, само мала розова „капка“. Но, со истиот телескоп, искусното око на астрономот гледа повеќе. Астрономите ја забележале поларната капа многу одамна, пред неколку векови. И, исто така, темни и светли области. Темните традиционално се нарекувале мориња, а светлите – континенти.
Зголемен интерес за Марс се појави во ерата на големата опозиција од 1877 година: - до тоа време веќе беа изградени добри телескопи, а астрономите направија неколку важни откритија. Американскиот астроном Асаф Хол ги откри месечините на Марс - Фобос и Деимос. И италијанскиот астроном Џовани Скиапарели скицирал мистериозни линии на површината на планетата - марсовски канали. Се разбира, Скијапарели не беше првиот што ги виде каналите: некои од нив беа забележани пред него (на пример, Анџело Секи). Но, по Скиапарели, оваа тема стана доминантна во проучувањето на Марс долги години.
Набљудувањето на карактеристиките на површината на Марс, како што се „канали“ и „мориња“, го означи почетокот на нова фаза во проучувањето на оваа планета. Скијапарели верувал дека „морињата“ на Марс навистина може да бидат водни тела. Бидејќи линиите што ги поврзуваа требаше да добијат име, Скиапарели ги нарече „канали“ (канали), што значи морски теснец, а не вештачки структури. Тој верувал дека водата всушност тече низ овие канали во поларните региони за време на топењето на поларните капи. По откривањето на „канали“ на Марс, некои научници ја предложија нивната вештачка природа, што послужи како основа за хипотезите за постоењето на интелигентни суштества на Марс. Но, самиот Скијапарели не ја сметаше оваа хипотеза научно поткрепена, иако не го исклучи присуството на живот на Марс, можеби дури и интелигентен.
Сепак, идејата за систем за вештачки канал за наводнување на Марс почна да добива на сила и во други земји. Ова делумно се должи на фактот што италијанскиот канал на англиски беше претставен како канал (воден пат создаден од човекот), наместо како канал (природен морски теснец). А на руски зборот „канал“ значи вештачка структура. Идејата за марсовци плени многу луѓе во тоа време, и не само писатели (сетете се на Х.Г. Велс со неговата „Војна на световите“, 1897 година), туку и истражувачи. Најпознат од нив беше Персивал Ловел. Овој Американец доби одлично образование на Харвард, подеднакво ги совлада математиката, астрономијата и хуманистичките науки. Но, како потомок на благородничко семејство, тој повеќе би сакал да стане дипломат, писател или патник отколку астроном. Меѓутоа, откако ги прочитал делата на Скиапарели за каналите, тој станал фасциниран од Марс и верувал во постоењето на живот и цивилизација на него. Во принцип, тој ги напушти сите други работи и почна да ја проучува Црвената планета.
Со пари од своето богато семејство, Ловел изградил опсерваторија и почнал да црта канали. Забележете дека фотографијата тогаш била во повој, а окото на искусен набљудувач може да ги забележи најмалите детали во услови на атмосферски турбуленции, искривувајќи ги сликите на далечните објекти. Мапите на марсовските канали создадени во опсерваторијата Ловел беа најдетални. Покрај тоа, како добар писател, Ловел напиша неколку интересни книги - Марс и неговите канали (1906), Марс како живеалиште на животот(1908) итн. Само еден од нив беше преведен на руски уште пред револуцијата: „Марс и животот на него“ (Одеса: Матезис, 1912). Овие книги пленија цела генерација со надеж дека ќе се сретнат со Марсовци.
Треба да се признае дека приказната за каналите на Марс никогаш не добила сеопфатно објаснување. Има стари цртежи со канали и модерни фотографии- без нив. Каде се каналите? Што беше тоа? Заговор на астрономите? Масовно лудило? Самохипноза? За ова е тешко да се обвинат научниците кои го дале својот живот на науката. Можеби одговорот на оваа приказна е напред.
И денес го проучуваме Марс, по правило, не преку телескоп, туку со помош на меѓупланетарни сонди. (Иако за ова сè уште се користат телескопи и понекогаш носат важни резултати.) Летот на сонди до Марс се изведува по енергетски најповолната полуелипсовидна траекторија. Користејќи го третиот закон на Кеплер, лесно е да се пресмета времетраењето на таков лет. Поради високата ексцентричност на орбитата на Марс, времето на летот зависи од сезоната на лансирање. Во просек, летот од Земјата до Марс трае 8-9 месеци.
Дали е можно да се испрати експедиција со екипаж на Марс? Ова е голема и интересна тема. Се чини дека сè што е потребно за ова е моќно лансирање и удобен вселенски брод. Сè уште никој нема доволно моќни носачи, но на нив работат американски, руски и кинески инженери. Нема сомнеж дека ваква ракета во наредните години ќе ја создадат државни претпријатија (на пример, нашата нова ракета Ангара во најмоќната верзија) или приватни компании (Елон Маск - зошто да не).
Дали постои брод во кој астронаутите ќе поминат многу месеци на пат до Марс? Такво нешто се уште нема. Сите постоечки (Сојуз, Шенжу), па дури и оние кои се подложени на тестирање (Dragon V2, CST-100, Orion) се многу тесни и се погодни само за летање до Месечината, каде што е оддалечена само 3 дена. Точно, постои идеја да се надујат дополнителни простории по полетувањето. Во есента 2016 година, модулот за надувување беше тестиран на ISS и се покажа добро. Така наскоро ќе се појави техничката можност за летање на Марс. Па што е проблемот? Во личност!
Постојано сме изложени на природна радиоактивност на карпите на земјата, струи на космички честички или вештачки создадена радиоактивност. На површината на Земјата, позадината е слаба: ние сме заштитени од магнетосферата и атмосферата на планетата, како и нејзиното тело, покривајќи ја долната хемисфера. На ниско ниво ниска земјина орбитакаде што работат космонаутите на ISS, атмосферата повеќе не помага, па зрачењето во позадина се зголемува стотици пати. ВО вселенасепак е неколкукратно повисок. Ова значително го ограничува времетраењето на безбедниот престој на една личност во вселената. Да забележиме дека на работниците во нуклеарната индустрија им е забрането да примаат повеќе од 5 ремчиња годишно - ова е речиси безбедно за здравјето. На космонаутите им е дозволено да добиваат до 10 рем годишно (прифатливо ниво на опасност), што го ограничува времетраењето на нивната работа на ISS на една година. А летот до Марс со враќање на Земјата, во најдобар случај (ако нема моќни пламени на Сонцето), ќе доведе до доза од 80 рем, што ќе создаде голема веројатност за рак. Токму ова е главната пречка за човечкото летот на Марс. Дали е можно да се заштитат астронаутите од радијација? Теоретски, тоа е можно.
На Земјата сме заштитени со атмосфера чија дебелина на квадратен сантиметар е еквивалентна на 10-метарски слој вода. Лесните атоми подобро ја дисипираат енергијата на космичките честички, па затоа и заштитниот слој вселенски бродможе да биде дебел 5 метри. Но, дури и во тесен брод, масата на оваа заштита ќе се мери во стотици тони. Испраќањето на таков брод на Марс е надвор од моќта на модерна, па дури и перспективна ракета.
Добро тогаш. Да речеме дека имало волонтери подготвени да го ризикуваат своето здравје и да одат на Марс на еден начин без заштита од радијација. Дали ќе можат да работат таму по слетувањето? Дали може да се смета на нив за да ја завршат задачата? Се сеќавате како се чувствуваат астронаутите, по шест месеци поминати на ISS, веднаш по слетувањето на земјата? Се изведуваат во раце, се ставаат на носилки и две до три недели се рехабилитираат, враќајќи ја цврстината на коските и мускулната сила. А на Марс никој нема да ги носи во раце. Таму ќе треба да излезете сами и да работите во тешки празни костуми, како на Месечината. На крајот на краиштата, атмосферскиот притисок на Марс е практично нула. Оделото е многу тешко. На Месечината беше релативно лесно да се движите во неа, бидејќи гравитацијата таму е 1/6 од Земјината, а во текот на трите дена од летот до Месечината мускулите немаат време да ослабат. Астронаутите ќе пристигнат на Марс откако ќе поминат многу месеци во услови на бестежинска состојба и радијација, а гравитацијата на Марс е два и пол пати поголема од лунарната. Покрај тоа, на самата површина на Марс, зрачењето е речиси исто како и во вселената: Марс нема магнетно поле, а неговата атмосфера е премногу тенка за да служи како заштита. Така, филмот „Марсовецот“ е фантастичен, многу убав, но нереален.
Како претходно замислувавме база на Марс? Пристигнавме, поставивме лабораториски модули на површината, живееме и работиме во нив. И сега еве како: полетавме, вкопавме, изградивме засолништа на длабочина од најмалку 2-3 метри (ова е сосема сигурна заштита од радијација) и се обидуваме да излегуваме на површината поретко и не долго. Воскреснувањата се спорадични. Ние во основа седиме под земја и ја контролираме работата на роверите на Марс. Така тие можат да се контролираат од Земјата, уште поефикасно, поевтино и без ризик по здравјето. Тоа е она што се прави веќе неколку децении.
За тоа што роботите научиле за Марс - .
Илустрации подготвени од V. G. Surdin и N. L. Vasilyeva користејќи фотографии и слики на НАСА од јавни локации
Поделени во 2 групи врз основа на нивните планетарни површини: гасни џинови и копнени планети. Копнените планети се карактеризираат со густа површина и, по правило, се состојат од силикатни соединенија. Во Сончевиот систем има само четири такви планети: Марс, Земја, Венера и Меркур.
Копнени планети во Сончевиот систем:
Меркур
Меркур е најмалата од четирите планети слични на Земјата во Сончевиот систем со екваторијален радиус од 2439,7 ± 1,0 km. Планетата е поголема од месечините како Титан. Сепак, Меркур има втора најголема густина (5427 грама на кубен сантиметар) меѓу планетите на Сончевиот систем, малку инфериорен во однос на Земјата во овој индикатор. Високата густина дава индиции за внатрешната структура на планетата, за која научниците веруваат дека е богата со железо. Се верува дека јадрото на Меркур има најголема содржина на железо од која било планета во нашиот систем. Астрономите веруваат дека стопеното јадро сочинува 55% од вкупниот волумен на планетата. Надворешниот слој на јадрото богато со железо е мантија, која главно е составена од силикати. Дебелината на карпестата кора на планетата достигнува 35 km. Меркур се наоѓа на растојание од 0,39 астрономски единици од Сонцето, што ја прави најблиската планета до нашата светилка. Поради близината до Сонцето, температурата на површината на планетата се зголемува на повеќе од 400º C.
Венера
Венера е најблискиот сосед на Земјата и една од четирите копнени планети во Сончевиот систем. Таа е втора по големина планета во оваа категорија со дијаметар од 12.092 km; втор по Земјата. Сепак, густата атмосфера на Венера се смета за најгуста во Сончевиот систем, со атмосферски притисок 92 пати поголем од атмосферскиот притисок на нашата планета. Густата атмосфера се состои од јаглерод диоксид, кој има ефект на стаклена градина и предизвикува температурата на површината на Венера да се искачи на 462º C, и е. На планетата доминираат вулкански рамнини, покривајќи околу 80% од нејзината површина. Венера има и бројни ударни кратери, од кои некои достигнуваат дијаметар од околу 280 km.
Земјата
Од четирите копнени планети, Земјата е најголема со екваторијален дијаметар од 12.756,1 km. Исто така, таа е единствената планета од оваа група за која е познато дека има хидросфера. Земјата е третата најблиска планета до Сонцето, која се наоѓа на оддалеченост од околу 150 милиони km (1 астрономска единица). Планетата има и најголема густина (5,514 грама на кубен сантиметар) во Сончевиот систем. Силикат и алумина се двете соединенија кои се наоѓаат во највисоки концентрации во земјината кора, и тие сочинуваат 75,4% од континенталната кора и 65,1% од океанската кора.
Марс
Марс е уште една копнена планета во Сончевиот систем, која се наоѓа најдалеку од Сонцето на растојание од 1,5 астрономски единици. Планетата има екваторијален радиус од 3396,2±0,1 km, што ја прави втора најмалата планетаво нашиот систем. Површината на Марс е главно составена од базалтни карпи. Кората на планетата е прилично дебела и се движи од 125 km до 40 km во длабочина.
Џуџести планети
Постојат и други помали џуџести планети кои имаат некои карактеристики споредливи со копнените планети, како на пример да имаат густа површина. Меѓутоа, површината на џуџестите планети е формирана од леден слој и затоа тие не спаѓаат во оваа група. Примери за џуџести планети во Сончевиот систем се Плутон и Церера.
Предавање: Сончев систем: копнени планети и џиновски планети, мали тела на Сончевиот систем
Сончевиот систем се состои од различни видови тела. Главната, се разбира, е сонцето. Но, ако не го земете во предвид, планетите се сметаат за главни елементи на Сончевиот систем. Тие се вториот најважен елемент по сонцето. Самиот Сончев систем го носи ова име поради фактот што сонцето игра клучна улога овде, бидејќи сите планети се вртат околу сонцето.
Копнени планети
Во моментов, постојат две групи на планети во Сончевиот систем. Првата група се копнените планети. Тие вклучуваат Меркур, Венера, Земјата, а исто така и Марс. ВО оваа листасите тие се наведени врз основа на растојанието од Сонцето до секоја од овие планети. Името го добиле поради фактот што нивните својства донекаде потсетуваат на карактеристиките на планетата Земја. Сите копнени планети имаат цврста површина. Особеноста на секоја од овие планети е тоа што сите тие се вртат околу различно сопствена оска. На пример, за Земјата, една целосна ротација се случува во рок од еден ден, односно 24 часа, додека за Венера, целосна ротација се случува за 243 земјини денови.
Секоја од копнените планети има своја атмосфера. Се разликува по густина и состав, но дефинитивно постои. На пример, во Венера е прилично густа, додека во Меркур е речиси невидлив. Всушност на овој моментПостои мислење дека Меркур воопшто нема атмосфера, но всушност тоа не е така. Сите атмосфери на копнените планети се состојат од супстанции чии молекули се релативно тешки. На пример, атмосферата на Земјата, Венера и Марс се состои од јаглерод диоксид и водена пареа. За возврат, атмосферата на Меркур се состои главно од хелиум.
Освен атмосферата, сите копнени планети имаат приближно ист хемиски состав. Особено, тие се состојат претежно од силиконски соединенија, како и железо. Сепак, овие планети содржат и други елементи, но нивниот број не е толку голем.
Карактеристика на копнените планети е тоа што во нивниот центар има јадро со различна маса. Во исто време, сите јадра се во течна состојба - единствен исклучок е Венера.
Секоја од копнените планети има свои магнетни полиња. Во исто време, на Венера нивното влијание е речиси незабележливо, додека на Земјата, Меркур и Марс се доста забележливи. Што се однесува до Земјата, нејзините магнетни полиња не стојат на едно место, туку се движат. И иако нивната брзина е исклучително мала во споредба со човечките концепти, научниците сугерираат дека движењето на полињата последователно може да доведе до промена на магнетните појаси.
Друга карактеристика на копнените планети е тоа што тие практично немаат природни сателити. Поточно, до денес тие се откриени само во близина на Земјата и Марс.
Џиновски планети
Втората група на планети се нарекуваат „џиновски планети“. Тие вклучуваат Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун. Нивната маса значително ја надминува масата на копнените планети.
Најлесниот џин денес е Уран, но неговата маса ја надминува масата на земјата
приближно 14 и пол пати. А најтешката планета во Сончевиот систем (со исклучок на Сонцето) е Јупитер.
Ниту една од џиновските планети всушност нема своја површина, бидејќи сите се во гасовита состојба. Гасовите што ги сочинуваат овие планети, како што се приближуваат до центарот или екваторот, како што се нарекува, се претвораат во течна состојба. Во овој поглед, може да се забележи разликата во карактеристиките на ротацијата на џиновските планети околу сопствената оска. Треба да се напомене дека времетраењето на целосна револуција е максимум 18 часа. Во меѓувреме, секој слој на планетата ротира околу својата оска со различна брзина. Оваа карактеристика се должи на фактот дека џиновските планети не се цврсти. Во овој поглед, нивните поединечни делови се чини дека не се поврзани едни со други.
Во центарот на сите џиновски планети има мало цврсто јадро. Најверојатно, една од главните супстанции на овие планети е водородот, кој има метални карактеристики. Благодарение на ова, сега е докажано дека џиновските планети имаат свое магнетно поле. Меѓутоа, во науката во моментов има многу малку убедливи доказии има многу противречности кои би можеле да ги карактеризираат џиновските планети.
Нивната карактеристична карактеристика е што таквите планети имаат многу природни сателити, како и прстени. Во овој случај, прстените се мали кластери на честички кои ротираат директно околу планетата и собираат разни видови мали честички кои летаат покрај нив.
Во моментов на науката официјално и се познати само 9 големи планети. Меѓутоа, копнените планети и џиновските планети вклучуваат само осум. Деветтата планета, која е Плутон, не се вклопува во ниту една од наведените групи, бидејќи се наоѓа на многу далеку од Сонцето и практично не се проучува. Единственото нешто што може да се каже за Плутон е дека неговата состојба е блиску до цврста. Во моментов се шпекулира дека Плутон воопшто не е планета. Оваа претпоставка постои повеќе од 20 години, но одлуката да се исклучи Плутон од листата на планети се уште не е донесена.
Мали тела на Сончевиот систем
Покрај планетите, во Сончевиот систем има многу секакви тела со релативно мала тежина, кои се нарекуваат астероиди, комети, мали планети итн. Генерално, податоците небесни теласе вклучени во групата на мали небесни тела. Тие се разликуваат од планетите по тоа што се цврсти, релативно мали по големина и можат да се движат околу Сонцето не само во права линија, туку и во обратна насока. Нивните големини се многу помали во споредба со која било од моментално откриените планети. Губејќи ја космичката гравитација, малите небесни тела на Сончевиот систем паѓаат во горните слоеви на земјината атмосфера, каде што изгоруваат или паѓаат во форма на метеорити. Промената на состојбата на телата кои орбитираат околу други планети сè уште не е проучена.
| | |
– имаат мали димензии и маси, просечната густина на овие планети е неколку пати поголема од густината на водата; тие полека ротираат околу нивните оски; тие имаат малку сателити (Меркур и Венера немаат воопшто, Марс има два мали, Земјата има еден).
Сличноста на копнените планети не исклучува значителни разлики. На пример, Венера, за разлика од другите планети, ротира во насока спротивна од нејзиното движење околу Сонцето и е 243 пати побавна од Земјата (споредете ја должината на годината и денот на Венера). Орбиталниот период на Меркур (т.е. годината на оваа планета) е само 1/3 поголем од периодот на неговата ротација околу својата оска (во однос на ѕвездите). Аглите на наклонетост на оските кон рамнините на нивните орбити за Земјата и Марс се приближно исти, но сосема различни за Меркур и Венера. Дали знаете дека тоа е една од причините што ја одредува природата на промената на годишните времиња. Следствено, Марс ги има истите сезони како и Земјата (иако секоја сезона е речиси двојно подолга од Земјата).
Можно е, поради голем број физички карактеристики, далечниот Плутон, најмалата од 9-те планети, исто така да припаѓа на копнените планети. Просечниот дијаметар на Плутон е околу 2260 km. Дијаметарот на Харон, месечината на Плутон, е само половина од големината. Затоа, можно е системот Плутон-Харон, како и системот на Земјата, да е „двојна планета“.
Атмосфери
Сличностите и разликите се откриваат и кога се проучуваат атмосферите на копнените планети. За разлика од Меркур, кој, како и Месечината, практично е без атмосфера, Венера и Марс имаат една. Современите податоци за атмосферите на Венера и Марс се добиени како резултат на летовите на нашите („Венера“, „Марс“) и американски („Пионер-Венера“, „Маринер“, „Викинг“) вселенски бродови. Споредувајќи ги атмосферите на Венера и Марс со Земјината, гледаме дека, за разлика од азотно-кислородната атмосфера на Земјата, Венера и Марс имаат атмосфери кои главно се состојат од јаглерод диоксид. Притисокот на површината на Венера е повеќе од 90 пати поголем, а на Марс е речиси 150 пати помал отколку на површината на Земјата.
Температурата на површината на Венера е многу висока (околу 500°C) и останува речиси иста. Со што е ова поврзано? На прв поглед се чини дека Венера е поблиску до Сонцето отколку до Земјата. Но, како што покажуваат набљудувањата, рефлексивноста на Венера е поголема од онаа на Земјата, и затоа ги загрева двете планети приближно подеднакво. Високата површинска температура на Венера се должи на ефектот на стаклена градина. Тоа е како што следува: атмосферата на Венера ги пренесува зраците на Сонцето, кои ја загреваат површината. Загреаната површина станува извор на инфрацрвено зрачење, кое не може да ја напушти планетата, бидејќи се задржува од јаглеродниот диоксид и водената пареа содржани во атмосферата на Венера, како и облачната покривка на планетата. Како резултат на ова, рамнотежата помеѓу приливот на енергија и нејзината потрошувачка во мирниот простор се воспоставува на повисока температура од онаа што би била на планета која слободно пренесува инфрацрвено зрачење.
Навикнати сме на земни облаци кои се состојат од мали капки вода или ледени кристали. Составот на облаците на Венера е различен: тие содржат капки сулфурна и, можеби, хлороводородна киселина. Облачниот слој значително ја ослабува сончевата светлина, но, како што покажаа мерењата извршени на сателитите Венера 11 и Венера 12, осветлувањето на површината на Венера е приближно исто како и на површината на Земјата во облачен ден. Студиите спроведени во 1982 година од сондите Венера 13 и Венера 14 покажаа дека небото на Венера и нејзиниот пејзаж имаат портокалова боја. Ова се објаснува со особеноста на расејувањето на светлината во атмосферата на оваа планета.
Гасот во атмосферата на копнените планети е во континуирано движење. Често за време на бури од прашина кои траат неколку месеци, огромни количини прашина се издигнуваат во атмосферата на Марс. Урагански ветрови се забележани во атмосферата на Венера на височини каде што се наоѓа облачниот слој (од 50 до 70 километри над површината на планетата), но во близина на површината на оваа планета брзината на ветрот достигнува само неколку метри во секунда.
Така, и покрај некои сличности, генерално, атмосферите на планетите кои се најблиску до Земјата остро се разликуваат од атмосферата на Земјата. Ова е пример за откритие што не можело да се предвиди. Здравиот разум диктираше дека планетите со слични физички карактеристики (на пример, Земјата и Венера понекогаш се нарекуваат „планети близначки“) и приближно подеднакво оддалечени од Сонцето треба да имаат многу слична атмосфера. Всушност, причината за забележаната разлика е поврзана со особеностите на еволуцијата на атмосферите на секоја од копнените планети.
Проучувањето на атмосферите на копнената група не само што ни овозможува подобро да ги разбереме својствата и историјата на потеклото на земјината атмосфера, туку е исто така важно за решавање еколошки проблем. На пример, маглата - смогот, формиран во земјината атмосфера како резултат на загадувањето на воздухот, се многу слични во составот на венеријанските облаци. Овие облаци, како бури од прашина на Марс, нè потсетуваат дека е неопходно да се ограничи емисијата на прашина и разни видови индустриски отпад во атмосферата на нашата планета ако сакаме да одржиме услови на Земјата погодни за постоење и развој на живот за долго време. Бурите од прав, за време на кои облаците од прашина остануваат во атмосферата на Марс неколку месеци и се шират на огромни области, нè тераат да размислиме за некои од можните еколошки последици од нуклеарна војна.
Површини
Копнените планети, како Земјата и Месечината, имаат карпести површини. Оптичките набљудувања на земјата даваат малку информации за нив, бидејќи Меркур е тешко да се види преку телескоп дури и за време на издолжувања, а површината на Венера е скриена од нас со облаци. На Марс, дури и за време на големи спротивставувања (кога растојанието помеѓу Земјата и Марс е минимално - околу 55 милиони км), што се случуваат еднаш на секои 15 - 17 години, може да се користат големи телескопи за прегледување детали со големина од околу 300 км. А сепак, во последниве децении, беше можно да се научи многу за површината на Меркур и Марс, како и да се добие увид во до неодамна целосно мистериозната површина на Венера. Ова стана можно благодарение на успешните летови на автоматските меѓупланетарни станици како што се „Венера“, „Марс“, „Викинг“, „Маринер“, „Магелан“, кои летаа во близина на планетите или слетаа на површината на Венера и Марс, и благодарение на копнените радарски набљудувања.
Површината на Меркур, полна со кратери, е многу слична на Месечината. Таму има помалку „мориња“ отколку на Месечината, и тие се мали. Дијаметарот на Меркурското Море на топлина е 1300 км, како што е и Морето на дождот на Месечината. Стрмните корнизи се протегаат на десетици и стотици километри, веројатно настанати од поранешната тектонска активност на Меркур, кога површинските слоеви на планетата се поместиле и се придвижиле напред. Како и на Месечината, повеќето кратери биле формирани од удари на метеорити. Онаму каде што има малку кратери, гледаме релативно млади области на површината. Старите, уништени кратери значително се разликуваат од помладите, добро сочувани кратери.
Карпестата пустина и многу поединечни камења се видливи во првите фото-телевизиски панорами пренесени од површината на Венера со автоматските станици од серијата „Венера“. Радарските копнени набљудувања открија многу плитки кратери на оваа планета, со дијаметри кои се движат од 30 до 700 km. Генерално, оваа планета се покажа како најмазна од сите копнени планети, иако има и големи планински венци и долги ридови, двојно поголеми од копнениот Тибет. Изгаснатиот вулкан Максвел е огромен, неговата висина е 12 km (еден и пол пати поголема од Чомолунгма), дијаметарот на основата е 1000 km, дијаметарот на кратерот на врвот е 100 km. Вулканските конуси Гаус и Херц се многу големи, но помали од Максвел. Како клисури на пукнатини што се протегаат по дното на Земјините океани, зоните на пукнатини се исто така откриени на Венера, што покажува дека на оваа планета некогаш имало (а можеби и се уште се случува!) активни процеси(на пр. вулканска активност).
Во 1983-1984 година Беа извршени радарски студии од станиците „Венера - 15“ и „Венера - 16“, што овозможи да се создаде мапа и атлас на површината на планетата (големината на деталите на површината е 1-2 км). Нов чекор во проучувањето на површината на Венера е поврзан со употребата на понапреден радарски систем инсталиран на американскиот сателит Магелан. Ова вселенско летало стигна до близината на Венера во август 1990 година и влезе во издолжена елипсовидна орбита. Редовни истражувања се спроведуваат од септември 1990 година. Јасни снимки се пренесуваат на Земјата, некои од нив јасно покажуваат детали со големина до 120 m. До мај 1993 година, речиси 98% од површината на планетата беа испитани. Се планира да се заврши експериментот, кој вклучува не само фотографирање на Венера, туку и спроведување на други студии (гравитациско поле, атмосфера итн.) во 1995 година.
Површината на Марс исто така е полна со кратери. Има особено многу од нив на јужната хемисфера на планетата. Темните области кои заземаат значителен дел од површината на планетата се нарекуваат мориња (Елада, Аргир итн.). Дијаметарот на некои мориња надминува 2000 км. Ридовите што личат на земјините континенти, кои се светли полиња со портокалово-црвена боја, се нарекуваат континенти (Tharsis, Elysium). Како Венера, има огромни вулкански конуси. Висината на најголемиот од нив (Олимп) надминува 25 км, дијаметарот на кратерот е 90 км. Основниот дијаметар на оваа џиновска планина во облик на конус е повеќе од 500 km.
Фактот дека пред милиони години се случиле моќни вулкански ерупции на Марс и поместени површински слоеви, сведочат остатоците од тековите на лава, огромните површински раседи (еден од нив, Маринер, се протега на 4000 km), бројни клисури и кањони. Можно е некои од овие формации (на пример, синџири на кратери или проширени клисури) што истражувачите на Марс пред 100 години ги помешале со „канали“, чие постоење последователно се обидувале да го објаснат долго време со активностите на интелигентни жители на Марс.
Црвената боја на Марс исто така престана да биде мистерија. Тоа се објаснува со фактот дека почвата на оваа планета содржи многу глини богати со железо.
Панорамите на површината на „Црвената планета“ беа постојано фотографирани и пренесувани од непосредна близина.
Знаете дека речиси 2/3 од површината на Земјата е окупирана од океани. На површината на Венера и Меркур нема вода. Ниту на површината на Марс нема отворени водни тела. Но, како што сугерираат научниците, водата на Марс треба да биде барем во форма на слој мраз што ги формира поларните капи, или како широк слој од вечен мраз. Може да бидете сведоци на откривање резерви на мраз на Марс, па дури и вода под мразот. Фактот дека некогаш постоела вода на површината на Марс, сведочат и исушените вдлабнатини на навивачки канали, откриени таму.
