Солнечная система. Все о солнечной системе и ее планетах
Все, что нужно знать о нашей Солнечной системе (12 фото)
Вместе с праздником, который нам принесла серия статей о том, как SpaceX собирается колонизировать Марс, мы совсем забыли рассказать о месте, где все это будет происходить: о Солнечной системе. По правде говоря, очень немногие люди отдают себе полный отчет в том, как устроена наша планетарная система. И поскольку мы вот-вот окажемся в эпохе, когда космические корабли будут бороздить космические просторы (без шуток), пора заниматься космическим ликбезом.
Вселенная — очень большое место, в котором мы ютимся в небольшом уголочке. Он называется Солнечной системой и является не только крошечной долей известной нам Вселенной, но и очень небольшой частью наших галактических окрестностей — галактики Млечный Путь. Короче говоря, мы точка в бескрайнем космическом море.
Тем не менее Солнечная система остается относительно большим местом, в котором (пока) скрывается множество тайн. Мы только недавно начали плотно заниматься изучением скрытой природы нашего маленького мира. В плане изучения Солнечной системы мы едва ли оцарапали поверхность этого ящика.
Понимание Солнечной системы
За малым исключением, до эпохи современной астрономии лишь немногие люди или цивилизации понимали, что такое Солнечная система. Подавляющее большинство астрономических систем постулировало, что Земля — неподвижный объект, вокруг которого вращаются все известные небесные объекты. Кроме того, она существенно отличалась от других звездных объектов, которые считались эфирными или божественными по своей природе.
Хотя во времена античного и средневекового периода были некоторые греческие, арабские и азиатские астрономы, которые верили, что Вселенная гелиоцентрична (то есть что Земля и другие тела вращаются вокруг Солнца), только когда Николай Коперник разработал математическую предиктивную модель гелиоцентрической системы в 16 веке, эта идея получила широкое распространение.
Галилей (1564 – 1642) частенько показывал людям, как пользоваться телескопом и наблюдать за небом на площади Сан-Марко в Венеции. Учтите, в те времена не было адаптивной оптики.
В течение 17 века ученые вроде Галилео Галилея, Иоганна Кеплера и Исаака Ньютона разработали понимание физики, которое постепенно привело к принятию того, что Земля вращается вокруг Солнца. Развитие теорий вроде гравитации также привело к осознанию того, что другие планеты подчиняются тем же физическим законам, что и Земля.
Широкое распространение телескопов также привело к революции в астрономии. После открытия Галилеем спутников Юпитера в 1610 году, Кристиан Гюйгенс обнаружил, что и Сатурн обладает лунами в 1655 году. Также были обнаружены новые планеты (Уран и Нептун), кометы (комета Галлея) и пояс астероидов.
К 19 веку три наблюдения, сделанные тремя отдельными астрономами, определили истинную природу Солнечной системы и ее место во Вселенной. Первое сделал в 1839 году немецкий астроном Фридрих Бессель, успешно измеривший кажущийся сдвиг в позиции звезды, созданный движением Земли вокруг Солнца (звездный параллакс). Это не только подтвердило гелиоцентрическую моедль, но и показало гигантское расстояние между Солнцем и звездами.
В 1859 году Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф (немецкие химик и физик) использовали недавно изобретенный спектроскоп для определения спектральной сигнатуры Солнца. Они обнаружили, что Солнце состоит из тех же элементов, что существуют на Земле, тем самым доказав, что твердь земная и твердь небесная сделаны из одной материи.
Затем отец Анджело Секки — итальянский астроном и директор Папского Григорианского университета — сравнил спектральную сигнатуру Солнца с сигнатурами других звезд и обнаружил, что те практически идентичны. Это убедительно показало, что наше Солнце состоит из тех же материалов, что и любая другая звезда во Вселенной.
Дальнейшие очевидные расхождения в орбитах внешних планет привели американского астронома Персиваля Лоуэлла к выводу, что за пределами Нептуна должна лежат «планета Х». После его смерти обсерватория Лоуэлла провела необходимые исследования, которые в конечном итоге привели Клайда Томбо к открытию Плутона в 1930 году.
В 1992 году астрономы Дэвид К. Джевитт из Гавайского университета и Джейн Луу из Массачусетского технологического института обнаружили транснептуновый объект (ТНО), известный как (15760) 1992 QB1. Он вошел в новую популяцию, известную как пояс Койпера, о котором долгое время говорили астрономы и который должен лежать на краю Солнечной системы.
Дальнейшее исследование пояса Койпера на рубеже веков привело к дополнительным открытиям. Открытие Эриды и другие «плутоидов» Майком Брауном, Чадом Трухильо, Давидом Рабиновичем и другими астрономами привело к суровой дискуссии между Международным астрономическим союзом и некоторыми астрономами на тему обозначения планет, больших и малых.
Структура и состав Солнечной системы
В ядре Солнечной системы расположено Солнце (звезда главной последовательности типа G2), которое окружено четырьмя планетами земной группы (внутренние планеты), главным поясом астероидов, четырьмя газовыми гигантами (внешние планеты), массивным полем небольших тел, простирающимся от 30 а. е. до 50 а. е. от Солнца (пояс Койпера) и сферическим облаком ледяных планетезималей, которое, как полагают, вытянулось на расстояние до 100 000 а. е. от Солнца (облако Оорта).
Солнце содержит 99,86% известной массы системы, и его гравитация влияет на всю систему. Большинство крупных объектов на орбите вокруг Солнца лежат вблизи плоскости орбиты Земли (эклиптики), и большинство тел и планет вращаются вокруг него в одном направлении (против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса Земли). Планеты очень близки к эклиптике, тогда как кометы и объекты пояса Койпера часто находятся под большим углом к ней.
На четыре крупнейших вращающихся тела (газовые гиганты) приходится 99% оставшейся массы, причем на Юпитер и Сатурн в сумме приходится больше 90%. Остальные объекты Солнечной системы (включая четыре планеты земной группы, карликовые планеты, луны, астероиды и кометы) вместе составляют меньше 0,002% общей массы Солнечной системы.
Солнце и планеты
Иногда астрономы неформально делят эту структуру на отдельные регионы. Первый, внутренняя Солнечная система, включает четыре планеты земной группы и пояс астероидов. За ним лежит внешняя Солнечная система, которая включает четыре газовых гиганта. Между тем есть и крайние части Солнечной системы, которые считают отдельным регионом, содержащим транснептуновые объекты, то есть объекты за Нептуном.
Большинство планет Солнечной системы обладают собственными вторичными системами, вокруг них вращаются планетарные объекты — естественные спутники (луны). У четырех планет-гигантов также есть планетарные кольца — тонкие полосы мельчайших частиц, вращающихся в унисон. Большинство крупнейших естественных спутников находятся в синхронном вращении, будучи постоянно повернутыми одной стороной к своей планете.
Солнце, которое содержит почти всю материю Солнечной системы, на 98% состоит из водорода и гелия. Планеты земной группы внутренней Солнечной системы состоят в основном из силикатных пород, железа и никеля. За поясом астероидов планеты состоят в основном из газов (водорода, гелия) и льдов — метана, воды, аммиака, сероводорода и диоксида углерода.
Объекты подальше от Солнца состоят в основном из материалов с более низкими точками плавления. Ледяные вещества составляют большинство спутников планет-гигантов, а также Урана и Нептуна (поэтому иногда мы называем их «ледяными гигантами») и многочисленных объектов, лежащих за орбитой Нептуна.
Газы и льды считаются летучими веществами. Граница Солнечной системы, за которой эти летучие вещества конденсируются, известна как «снеговая линия», находится в 5 а. е. от Солнца. Объекты и планетезимали в поясе Койпера и облака Оорта состоят по большей части из этих материалов и камня.
Образование и эволюция Солнечной системы
Солнечная система образовалась 4,568 миллиарда лет назад в процессе гравитационного коллапса региона в гигантском молекулярном облаке из водорода, гелия и небольших количеств элементов потяжелее, синтезированных предыдущими поколениями звезд. Когда этот регион, который должен был стать Солнечной системой, коллапсировал, сохранение углового момента заставило его вращаться быстрее.
Центр, где собралась большая часть массы, начал становиться все горячее и горячее окружающего диска. По мере того как сжимающаяся туманность вращалась быстрее, она начала выравниваться в протопланетарный диск с горячей, плотной протозвездой в центре. Планеты образовались аккрецией этого диска, в котором пыль и газ стягивались вместе и объединялись, чтобы сформировать более крупные тела.
Из-за более высокой температуры кипения, только металлы и силикаты могут существовать в твердой форме близко к Солнцу и в конечном итоге образуют планеты земной группы — Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Поскольку металлические элементы были лишь небольшой частью солнечной туманности, планеты земной группы не смогли стать очень большими.
В отличие от этого, планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) образовались за точкой между орбитами Марса и Юпитера, где материалы были достаточно холодными, чтобы летучие ледовитые компоненты оставались твердыми (на снеговой линии).
Льды, которые сформировали эти планеты, были более многочисленны, чем металлы и силикаты, которые сформировали внутренние планеты земной группы, что позволило им расти достаточно массивными, чтобы захватить крупные атмосферы из водорода и гелия. Оставшийся мусор, который никогда не станет планетами, собрался в регионах вроде пояса астероида, пояса Койпера и облака Оорта.
За 50 миллионов лет давление и плотность водорода в центре протозвезды стали достаточно высокими, чтобы начался термоядерный синтез. Температура, скорость реакции, давление и плотность увеличивались, пока не было достигнуто гидростатическое равновесие.
В этот момент Солнце стало звездой главной последовательности. Солнечный ветер от Солнца создал гелиосферу и смел оставшиеся газ и пыль протопланетарного диска в межзвездное пространство, заканчивая процесс формирования планет.
Солнечная система будет оставаться практически такой же, какой мы ее знаем, пока водород в ядре Солнца не будет полностью преобразован в гелий. Это произойдет примерно через 5 миллиардов лет и ознаменует конец главной последовательности жизни Солнца. В это время ядро Солнца коллапсирует и выход энергии будет значительно больше, чем сейчас.
Наружные слои Солнца расширятся примерно в 260 раз шире текущего диаметра, и Солнце станет красным гигантом. Расширение Солнца, как ожидается, испарит Меркурий и Венеру и сделает Землю непригодной для жизни, поскольку обитаемая зона выйдет за орбиту Марса. В конце концов, ядро станет достаточно горячим, чтобы начался гелиевый синтез, Солнце еще немного пожжет гелий, но потом ядро станет сокращаться.
В этот момент внешние слои Солнца направятся в космос, оставив позади белый карлик — чрезвычайно плотный объект, который будет иметь половину изначальной массы Солнца, но по размерам будет с Землю. Выброшенные внешние слои сформируют планетарную туманность, вернув часть материала, сформировавшего Солнце, в межзвездное пространство.
Внутренняя Солнечная система
Во внутренней Солнечной системе мы находим «внутренние планеты» — Меркурий, Венеру, Землю и Марс — которые названы так потому, что вращаются ближе к Солнцу. В дополнение к своей близости, эти планеты имеют ряд ключевых отличий от других планет в Солнечной системе.
Для начала: внутренние планеты твердые и землистые, состоят в основном из силикатов и металлов, тогда как внешние планеты — газовые гиганты. Внутренние планеты расположены ближе друг к другу, чем их внешние коллеги. Радиус всей это области меньше дистанции между орбитами Юпитера и Сатурна.
Как правило, внутренние планеты меньше и плотнее своих коллег и обладают небольшим числом лун. Внешние планеты имеют десятки спутников и кольца из льда и камня.
Внутренние планеты земной группы состоят по большей части из огнеупорных минералов вроде силикатов, которые образуют их кору и мантию, и металлов — железа и никеля — которые лежат в ядре. Три из четырех внутренних планет (Венера, Земля и Марс) имеют достаточно существенные атмосферы, чтобы формировать погоду. Все усеяны ударными кратерами и обладают поверхностной тектоникой, рифтовыми долинами и вулканами.
Из внутренних планет Меркурий является ближайшей к нашему Солнцу и наименьшей из планет земной группы. Его магнитное поле составляет лишь 1% от земного, и очень тонкая атмосфера диктует температуру в 430 градусов по Цельсию днем и -187 ночью, поскольку атмосфера не может удержать тепло. Он не имеет спутников и состоит по большей части из железа и никеля. Меркурий — одна из самых плотных планет Солнечной системы.
Венера, которая по размерам примерно с Землю, имеет плотную токсичную атмосферу, которая удерживает тепло и делает планету самой горячей в Солнечной системе. Ее атмосфера состоит на 96% из углекислого газа, а также азота и нескольких других газов. Плотные облака в пределах атмосферы Венеры состоят из серной кислоты и других агрессивных соединений, с малым добавлением воды. Большая часть поверхности Венеры отмечена вулканами и глубокими каньонами — самый большой свыше 6400 километров длиной.
Земля является третьей внутренней планетой и лучше всех изученной. Из четырех планет земной группы Земля самая крупная и единственная обладает жидкой водой, необходимой для жизни. Атмосфера Земли защищает планету от опасного излучения и помогает удержать ценный солнечный свет и тепло под оболочкой, что также необходимо для существования жизни.
Как и другие планеты земной группы, Земля имеет каменистую поверхность с горами и каньонами и тяжелое металлическое ядро. Атмосфера Земли содержит водяной пар, который помогает смягчить суточные температуры. Как и Меркурий, Земля обладает внутренним магнитным полем. А наша Луна, единственный спутник, состоит из смеси различных пород и минералов.
Марс — четвертая и последняя внутренняя планета, известная также как «Красная планета», благодаря окисленным богатым железом материалам, лежащим на поверхности планеты. Марс также обладает набором интереснейших свойств поверхности. На планете расположилась крупнейшая в Солнечной системе гора (Олимп) высотой в 21 229 метров над поверхностью и гигантский каньон Valles Marineris в 4000 км длиной и глубиной до 7 км.
Большая часть поверхности Марса очень стара и заполнена кратерами, но есть и геологически новые зоны. На марсианских полюсах расположены полярные шапки, которые уменьшаются в размерах во время марсианских весны и лета. Марс менее плотный, чем Земля, и располагает слабым магнитным полем, что говорит скорее о твердом ядре, нежели о жидком.
Тонкая атмосфера Марса привела некоторых астрономов к мысли о том, что на поверхности планеты существовала жидкая вода, только испарилась в космос. Планета имеет две небольшие луны — Фобос и Деймос.
Внешняя Солнечная система
Внешние планеты (иногда называемые троянскими планетами, планетами-гигантами или газовыми гигантами) — это огромные планеты, окутанные газом, имеющие кольца и множество спутников. Несмотря на свои размеры, только две из них видны без телескопов: Юпитер и Сатурн. Уран и Нептун стали первыми планетами, обнаруженными с древних времен, которые показали астрономам, что Солнечная система намного больше, чем думали.
Юпитер — крупнейшая планета нашей Солнечной системы, которая вращается очень быстро (10 земных часов) относительно своей орбиты вокруг Солнца (прохождение которой занимает 12 земных лет). Ее плотная атмосфера состоит из водорода и гелия, возможно, окружая земное ядро размером с Землю. Планета имеет десятки лун, несколькими слабыми кольцами и Большим Красным Пятном — бушующим штормом, который держится уже лет 400.
Сатурн известен своей выдающейся системой колец — семь известных колец с четко определенными разделениями и пробелами между ними. Как образовались кольца, пока не совсем понятно. Также планета имеет десятки спутников. Ее атмосфера состоит по большей части из водорода и гелия, и вращается она довольно быстро (10,7 земных часов) относительно своего времени вращения вокруг Солнца (29 земных лет).
Уран был впервые обнаружен Уильямом Гершелем в 1781 году. День планеты протекает примерно на 17 земных часов, а одна орбита вокруг Солнца занимает 84 земных года. Уран содержит воду, метан, аммиак, водород и гелий вокруг твердого ядра. Также у планеты десятки спутников и слабая кольцевая система. Единственный аппарат, который посетил планету, это «Вояджер-2» в 1986 году.
Нептун — далекая планета, содержащая воду, аммиак, метан, водород и гелий и возможное ядро размером с Землю — имеет более десятка спутников и шесть колец. Космический аппарат «Вояджер-2» также посетил эту планету и ее систему в 1989 году во время прохождения по внешней Солнечной системе.
Транснептуновый регион Солнечной системы
В поясе Койпера было обнаружено более тысячи объектов; также предполагают, что там есть порядка 100 000 объектов крупнее 100 км в диаметре. Учитывая их малый размер и чрезвычайное расстояние до Земли, химический состав объектов пояса Койпера довольно трудно определить.
Но спектрографические исследования региона показали, что его члены по большей части состоят из льдов: смеси легких углеводородов (вроде метана), аммиака и водного льда — таким же составом обладают кометы. Первоначальные исследования также подтвердили широкий диапазон цветов у объектов пояса Койпера, от нейтрального серого до насыщенного красного.
Это говорит о том, что их поверхности состоят из широкого ряда соединений, от грязных льдов до углеводородов. В 1996 году Роберт Браун получил спектроскопические данные о KBO 1993 SC, которые показали, что состав поверхности объекта чрезвычайно похож на плутонов (и спутника Нептуна Тритон) тем, что обладает большим количеством метанового льда.
Водный лед был обнаружен у нескольких объектов пояса Койпера, включая 1996 TO66, 38628 Huya и 2000 Varuna. В 2004 году Майк Браун и др. определили существование кристаллической воды и гидрата аммиака у одного из крупнейших известных объектов Койпера 50000 Quaoar (Квавар). Оба этих вещества были уничтожены в процессе жизни Солнечной системы, а, значит, поверхность Квавара недавно изменилась вследствие тектонической активности или падения метеорита.
Компания Плутона в поясе Койпера достойна упоминания. Квавар, Макемаке, Хаумеа, Эрида и Орк — все это крупные ледяные тела пояса Койпера, у некоторых из них даже есть спутники. Они чрезвычайно далеки, но все же находятся в пределах досягаемости.
Облако Оорта и дальние регионы
Полагают, что облако Оорта простирается от 2000-5000 а. е. до 50 000 а. е. от Солнца, хотя некоторые продлевают этот диапазон до 200 000 а. е. Это облако, как полагают, состоит из двух регионов — сферического внешнего облака Оорта (в пределах 20 000 – 50 000 а. е.) и дискообразного внутреннего облака Оорта (2000 – 20 000 а. е.).
Внешнее облако Оорта может иметь триллионы объектов больше 1 км и миллиарды — больше 20 км в диаметре. Его общая масса неизвестна, но — при условии, что комета Галлея является типичным представлением внешних объектов облака Оорта, — можно очертить ее грубо в 3×10^25 килограммов, или в пять Земель.
На основании анализа последних комет, подавляющее большинство объектов облака Оорта состоит из летучих ледовитых веществ — воды, метана, этана, моноксида углерода, цианистого водорода и аммиака. Появление астероидов, как считают, объясняется облаком Оорта — в популяции объектов может быть 1-2% астероидов.
Первые оценки поместили их массу в рамки 380 земных масс, но расширенное знание распределения комет с длинных периодов понизило эти показатели. Масса внутреннего облака Оорта пока остается не рассчитанной. Содержание пояса Койпера и облака Оорта называется транснептуновыми объектами, поскольку объекты обоих регионов обладают орбитами, которые дальше от Солнца, чем орбита Нептуна.
Исследование Солнечной системы
Наши знания о Солнечной системе серьезно расширились из-за появления автоматических роботизированных космических аппаратов, спутников и роботов. Начиная с середины 20 века у нас была так называемая «космическая эра», когда пилотируемые и беспилотиные космические аппараты начали исследовать планеты, астероиды и кометы внутренней и внешней Солнечной системы.
Все планеты Солнечной системы были посещены в разной степени аппаратами, запущенными с Земли. В процессе этих беспилотных миссий люди смогли получить фотографии планет. Некоторые миссии позволили даже «попробовать» почву и атмосферу.
«Спутник-1»
Первым искусственным объектом, отправленным в космос, был советский «Спутник-1» в 1957 году, успешно покруживший вокруг Земли и собравший информацию о плотности верхних слоев атмосферы и ионосферы. Американский зонд Explorer 6, запущенный в 1959 году, был первым спутником, сделавшим снимки Земли из космоса.
Роботизированные космические аппараты также выявили много значимой информации об атмосферных, геологических и поверхностных особенностях планеты. Первым успешным зондом, пролетевшим мимо другой планеты, был советский был зонд «Луна-1», который ускорился с помощью Луны в 1959 году. Программа Mariner привела к множеству успешных облетов планет, посещению зондом Mariner 2 Венеры в 1962 году, Mariner 4 — Марса в 1965 году и Mariner 10 — Меркурия в 1974 году.
К 1970-м годам были посланы зонды и к другим планетам, начиная с миссии «Пионера-10» к Юпитеру в 1973 году и «Пионера-11» к Сатурну к 1979 году. Зонды «Вояджер» провели грандиозный тур по другим планетам после запуска в 1977 году, оба зонда прошли Юпитер в 1979 году и Сатурн в 1980-1981. «Вояджер-2» затем близко подошел к Урану в 1986 году и к Нептуну в 1989 году.
Запущенный 19 января 2006 года, зонд «Новые горизонты» стал первым искусственным космическим аппаратом, который будет исследовать пояс Койпера. В июле 2015 года эта беспилотная миссия пролетела мимо Плутона. В ближайшие годы зонд займется изучением ряда объектов пояса Койпера.
Орбитальные аппараты, роверы и спускаемые аппараты начали разворачиваться на других планетах Солнечной системы к 60-м годам. Первым стал советский спутник «Луна-10», отправленный на лунную орбиту в 1966 году. За ним последовал 1971 год с развертыванием космического зонда Mariner 9, который облетел Марс, и советский зонд «Венера-9», который вышел на орбиту Венеры в 1975 году.
Зонд Galileo стал первым искусственным спутником, вышедшим на орбиту внешней планеты, когда достиг Юпитера в 1995 году; за ним последовала миссия «Кассини-Гюйгенс» на Сатурн в 2004 году. Меркурий и Веста были исследованы в 2011 году зондами MESSENGER и Dawn соответственно, после чего Dawn посетил орбиту карликовой планеты Цереры в 2015 году.
Первый зонд, который приземлился на другое тело Солнечной системы, был советский «Луна-2», который упал на Луну в 1959 году. С тех пор зонды высаживались или падали на поверхности Венеры в 1966 году («Венера-3»), Марса в 1971 году («Марс-3» и «Викинг-1» в 1976 году), астероид Эрос 433 в 2001 году (NEAR Shoemaker) и спутник Сатурна Титан («Гюйгенс») и комету Темпеля 1 (Deep Impact) в 2005 году.
Ровер «Кьюриосити» сделал этот мозаичный автопортрет с помощью камеры MAHLI, находясь на плоской осадочной породе.
На сегодняшний день только два мира Солнечной системы, Луна и Марс, были посещены передвижными роверами. Первым роботизированным ровером, который приземлился на другое тело, был советский «Луноход-1», который приземлился на Луну в 1970 году. В 1997 году на Марс высадился «Соджорнер», который проехал по поверхности планеты 500 метров, за ним последовали «Спирит» (2004 год), «Оппортьюнити» (2004 год), «Кьюриосити» (2012 год).
Пилотируемые миссии в космос начались в начале 50-х, и у двух сверхдержав, США и СССР, которые были завязаны в космической гонке, были две точки фокуса. Советский Союз сосредоточился на программе «Восток», которая включала отправку пилотируемых космических капсул на орбиту.
Первая миссия — «Восток-1» — состоялась 12 апреля 1961 года, первый человек — Юрий Гагарин — вышел в космос. 6 июня 1963 года Советский Союз также отправил первую женщину в космос — Валентину Терешкову — в рамках миссии «Восток-6».
В США проект «Меркурий» был инициирован с той же целью вывода капсулы с экипажем на орбиту. 5 мая 1961 года астронавт Алан Шепард вышел в космос с миссией Freedon 7 и стал первым американцем в космосе.
После того как программы «Восток» и «Меркурий» завершились, в центре внимания обоих государств и космических программ оказалось развитие космического аппарата на два-три человека, а также длительные космические полеты и внекорабельная деятельность (EVA), то есть, выход космонавтов в космос в автономных скафандрах.
В результате этого в СССР и США начали развивать собственные программы «Восход» и «Джемини». Для СССР в это входила разработка капсулы на два-три человека, а «Джемини» сосредоточилась на развитии и экспертной поддержке, необходимых для возможного пилотируемого полета на Луну.
Эти последние усилия привели 21 июля 1969 года к миссии «Аполлон-11», когда астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин стали первыми людьми, которые ходили по Луне. В рамках этой программы были осуществлены еще пять лунных высадок, и программа принесла множество научных посылок с Земли.
После высадки на Луну центр внимания американских и советских программ начал смещаться к развитию космических станций и космических аппаратов многоразового использования. Для Советов это вылилось в первые пилотируемые орбитальные станции, посвященные космическим научным исследованиям и военной разведке, известные как космические станции «Салют» и «Алмаз».
Первой орбитальной станцией, которая вместила более одного экипажа, стала «Скайлэб» NASA, она успешно вместила три экипажа с 1973 по 1974 годы. Первым настоящим поселением людей в космосе стала советская станция «Мир», которую последовательно занимали в течение десяти лет, с 1989 по 1999 годы. В 2001 году ее закрыли, а ее последователь, Международная космическая станция, с тех пор поддерживает постоянное присутствие людей в космосе.
Космические шаттлы США, дебютировавшие в 1981 году, стали и остаются на данный момент единственными многоразовыми космическими аппаратами, которые успешно осуществили множество орбитальных полетов. Пять построенных шаттлов («Атлантис», «Индевор», «Дискавери», «Челленджер», «Колумбия» и «Энтерпрайз») налетали в сумме 121 миссию, пока в 2011 программу не закрыли.
За время своей истории функционирования два таких аппарата погибли в катастрофах. Это были катастрофа «Челленджера», который взорвался на взлете 28 января 1986 года, и «Колумбия», который развалился при повторном входе в атмосферу 1 февраля 2003 года.
Что было дальше, вы прекрасно знаете. Пик 60-х сменился непродолжительным исследованием Солнечной системы и, в конце концов, упадком. Возможно, очень скоро мы получим продолжение.
Вся полученная в ходе миссий информация о геологических явлениях или других планетах — о горах и кратерах, например — а также об их погодных и метеорологических феноменах (облаках, пыльных бурях и ледяных шапках) привела к осознанию того, что другие планеты переживают в сущности те же явления, что и Земля. Кроме того, все это помогло ученым больше узнать об истории Солнечной системы и ее образовании.
Поскольку наше исследование внутренней и внешней Солнечной системы постоянно набирает обороты, изменился и наш подход к категоризации планет. Наша текущая модель Солнечной системы включает восемь планет (четыре земного типа, четыре газовых гиганта), четыре карликовых планеты и растущее число транснептуновых объектов, которые еще только предстоит обозначить.
Учитывая огромные размеры и сложность Солнечной системы, ее исследование в полных деталях займет очень много лет. Будет ли оно того стоить? Безусловно.
Другие статьи:
nlo-mir.ru
Солнечная системаДобро пожаловать на сайт, посвященный Солнечной системе, Солнцу, большим и малым планетам нашей планетной системы. На нашем сайте Вы можете получить подробную информацию о всех 9 планетах - Меркурии, Венере, Земле, Марсе, Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и Плутоне, о спутниках планет, об астероидах, кометах, метеоритах и метеорах. Узнайте о прошлом Солнца и планет, о полётах к ним и научных исследованиях космоса.  Солнечная система является системой небесных тел, спаянных силами взаимного притяжения. В ее центре расположена звезда по имени Солнце. В составе системы - восемь больших планет, а также и их спутники, которых в настоящее время известно уже более шестидесяти. Помимо вышеперечисленных космических тел, в состав Солнечной системы входят многочисленные малые тела: карликовые планеты, астероиды, которых открыто уже более пяти тысяч, сотни известных науке комет и бесчисленное число метеорных тел. О всем этом многообразии космических тел и о многом другом рассказывается на нашем сайте. Большие планеты разделены на две группы – планеты земной группы и планеты юпитерианской группы. К первой группе отнесены Меркурий, Венера, Земля и Марс, а ко второй – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Ещё более удаленная от Солнца планета Солнечной Системы, Плутон, не включена ни в одну из этих двух групп, поскольку по своим свойствам и размерам она более схожа со спутниками планет гигантов, нежели с самими планетами. В наши дни Плутон относят к карликовым планетам. 99,87 процентов общей массы Солнечной системы приходятся на центральное тело - Солнце. В связи с этим солнечное тяготение обусловливает движение большинства тел системы: под действием тяготения Солнца движутся по своим орбитам большие планеты, астероиды, кометы и метеорные тела. И только спутники движутся под действием тяготения своих планет, так как в связи с близостью последних оно на порядок сильнее солнечного. |
www.sistemasolnca.ru
Солнечная система
Вас приветствует портал астрономии Kvant.Space, посвященный нашей Вселенной, космосу, большим и малым планетам, звездным системам и их составляющим. Наш портал предоставляет подробную информацию обо всех 9 планетах, кометах, астероидах, метеорах и метеоритах. Вы сможете узнать про возникновение нашего Солнца и Солнечной системы.
Солнце совместно с ближайшими небесными телами, которые вращаются вокруг него, образуют Солнечную систему. В число небесных тел входят 9 планет, 63 спутника, 4 системы колец у гигантских планет, более 20-и тысяч астероидов, огромнейшее количество метеоритов и миллионы комет. Между ними есть пространство, в котором двигаются электроны и протоны (частицы солнечного ветра). Хоть ученые и астрофизики давно занимаются изучением нашей Солнечной системы, все же еще есть неисследованные места. К примеру, большая часть планет и их спутников изучена только мимолетно с фотографий. Мы видели только одно полушарие Меркурия, а к Плутону и вовсе не залетал космический зонд.
Практически вся масса Солнечной системы сосредоточена в Солнце – 99,87%. Размер Солнца точно так же превосходит размеры остальных небесных тел. Это звезда, которая за счет высоких температур поверхности светит самостоятельно. Окружающие ее планеты светят отраженным от Солнца светом. Этот процесс называется альбедо. Всего планет девять – Меркурий, Венера, Марс, Земля, Уран, Сатурн, Юпитер, Плутон и Нептун. Расстояние в Солнечной системе измеряется в единицах среднего расстояния нашей планеты от Солнца. Его называют астрономической единицей – 1 а.е. = 149,6 млн. км. К примеру, расстояние от Солнца к Плутону составляет 39 а.е., но иногда этот показатель увеличивается до 49 а.е.
Планеты вращаются вокруг Солнца по практически круговым орбитам, которые лежат относительно в одной плоскости. В плоскости орбиты Земли лежит так называемая плоскость эклиптики очень близко к среднему показателю плоскости орбит остальных планет. Из-за этого видимые пути планет Луны и Солнца на небе пролегают поблизости линии эклиптики. Наклоны орбит начинают свой отсчет от плоскости эклиптики. Те углы, которые имеют наклон менее 90⁰, соответствуют движению против часовой стрелки (прямому орбитальному движению), а углы, превышающие 90⁰ – обратному движению.
В Солнечной системе все планеты движутся в прямом направлении. Самый большой наклон орбиты равен 17⁰ у Плутона. Большинство комет движется в обратном направлении. К примеру, та же комета Галлея – 162⁰. Все орбиты тел, которые находятся в нашей Солнечной системе, в основном имеют форму эллипса. Самую близкую точку орбиты к Солнцу называют перигелием, а самую дальнюю – афелием.
Все ученые, принимая во внимание земное наблюдение, делят планеты на две группы. Венеру и Меркурий как самые близкие к Солнцу планеты называют внутренними, а более удаленные внешними. Внутренние планеты обладают предельным углом удаления от Солнца. Когда такая планета удалена по максимуму к востоку или к западу от Солнца астрологи говорят, что она расположена в наибольшей восточной или западной элонгациях. А если внутренняя планета видна перед Солнцем – она расположена в нижнем соединении. Когда за Солнцем – находится в верхнем соединении. Так же, как и Луна, эти планеты имеют определенные фазы освещения в течение синодического периода времени Ps. Истинно орбитальный период у планет называют сидерическим.
Когда внешняя планета расположена за Солнцем, она находится в соединении. В том случае, если она размещена в противоположном Солнцу направлении, говорят, что она находится в противостоянии. Ту планету, которую наблюдают на угловом расстоянии в 90⁰ от Солнца, считают как квадратурную. Пояс астероидов между орбитами Юпитера и Марса делит планетную систему на 2-е группы. Внутренние относятся к планетам Земной группы – Марс, Земля, Венера и Меркурий. Их средняя плотность составляет от 3,9 до 5,5 г/см3. Они лишены колец, медленно вращаются по оси и имеют небольшое количество естественных спутников. У Земли – Луна, а у Марса – Деймос и Фобос. За поясом астероидов расположены планеты-гиганты – Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер. Они характеризуются большим радиусом, низкой плотностью и глубокой атмосферой. На таких гигантах нет твердой поверхности. Они очень быстро вращаются, окружены большим количеством спутников и имеют кольца.
В древности люди знали планеты, но только те, которые были видны невооруженным глазом. В 1781 году В. Гершель открыл еще одну планету – Уран. В 1801 году Дж. Пиацци открыл первый астероид. Нептун открывали дважды, сначала теоретически – У. Леверье и Дж. Адамс, а потом и физически – И. Галле. Плутон как самую отдаленную планету открыли только в 1930 году. Галилей еще в XVII веке открыл четыре спутника Юпитера. Начиная с того времени начались многочисленные открытия других спутников. Все они совершались при помощи телескопов. Про то, что Сатурн окружен кольцом астероидов впервые узнал Х. Гюйгенс. Вокруг Урана темные кольца были открыты в 1977 году. Остальные космические открытия в основном совершались специальными машинами и спутниками. Так, к примеру, в 1979 году благодаря зонду «Вояджер-1» люди увидели каменные прозрачные кольца Юпитера. А спустя 10 лет «Вояджер-2» открыл неоднородные кольца Нептуна.
Наш портал Kvant.Space поведает основную информацию про Солнечную систему, ее строение и небесные тела. Мы представляем только передовую информацию, которая актуальна на данный момент. Одним из самых основных небесных тел в нашей галактике считается само Солнце.
Солнце находится в центре Солнечной системы. Это естественная одиночная звезда массой в 2*1030 кг и радиусом примерно 700000 км. Температура фотосферы – видимой поверхности Солнца – 5800К. Сравнивая плотность газа фотосферы Солнца с плотностью воздуха на нашей планете можно сказать, что она в тысячи раз меньше. Внутри Солнца плотность, давление и температура увеличиваются в зависимости от глубины. Чем глубже, тем показатели больше.
Высокая температура ядра Солнца влияет на превращение водорода в гелий, в результате чего выделяется большое количество тепла. Из-за этого звезда не сжимается под действием своей же силы тяжести. Энергия, которая выделяется из ядра, покидает Солнце в виде излучения фотосферы. Мощность излучения – 3,86*1026 Вт. Этот процесс идет уже примерно 4,6 миллиарда лет. По примерным подсчетам ученых уже переработано из водорода в гелий примерно 4%. Интересно то, что 0,03% массы Звезды превращено таким образом в энергию. Учитывая модели жизни Звезд можно предположить, что Солнце сейчас прошло половину собственной эволюции.
Изучение Солнца крайне тяжелое. Все связанно именно с большими температурами, но благодаря развитию технологий и науки человечество понемногу осваивает знания. К примеру, для того чтобы определить содержание химических элементов на Солнце ученые астрономы изучают излучения в спектре света и линии поглощения. Эмиссионные линии (линии излучения) представляют собой очень яркие участки спектра, которые указывают на излишество фотонов. Частота спектральной линии говорит о том, какая молекула или атом отвечает за ее появление. Линии поглощения представлены темными промежутками в спектре. Они указывают на отсутствующие фотоны той или иной частоты. А, значит, они поглощены каким-то химическим элементом.
Изучая тонкую фотосферу, астрономы оценивают химический состав его недр. Наружные области Солнца перемешаны конвекцией, солнечные спектры обладают высоким качеством, а ответственные их же физические процессы объяснимы. Из-за недостаточности средств и технологий пока что интенсифицирована только половина линий солнечного спектра.
Основу Солнца составляет водород, после него по количеству идет гелий. Это инертный газ, который плохо вступает в реакцию с другими атомами. Точно так же он неохотно показывается в оптическом спектре. Видно всего одну линию. Вся масса Солнца состоит на 71% из водорода и на 28% из гелия. Остальные элементы занимают чуть больше 1%. Интересно то, что это не единственный объект в солнечной системе, который имеет такой же состав.
Солнечные пятна представляют собой области поверхности звезды с большим вертикальным магнитным полем. Это явление препятствует движению газа по вертикали, чем подавляет конвекцию. Температура данной области опускается на 1000 К, образуя, таким образом, пятно. Центральная его часть – «тень», окружается более высокой температурной областью – «полутень». По размерам такое пятно в диаметре немножко превышает размер Земли. Его жизнеспособность не превышает периода в несколько недель. Нет определенного количества пятен на Солнце. В один период их может быть больше, в другой – меньше. Эти периоды имеют собственные циклы. В среднем их показатель достигает отметки 11,5 лет. Жизнеспособность пятен зависит от цикла, чем он больше, тем меньше существуют пятна.
Колебания активности Солнца практически не влияют на полную мощность его излучения. Ученые долго пытались найти связь между климатом Земли и циклами Солнечных пятен. С этим солнечным явлением связано событие – «минимум Маундера». В середине XVII века на протяжении 70 лет наша планета ощутила на себе Малый ледниковый период. Одновременно с этим событием на Солнце не было практически ни одного пятна. До сих пор в точности так и не известно существует ли связь между этими двумя событиями.
Всего в Солнечной системе присутствует пять больших постоянно вращающихся водородно-гелиевых шаров – Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран и само Солнце. Внутри этих гигантов находятся практически все вещества Солнечной системы. Прямое изучение отдаленных планет пока невозможно, поэтому большинство недоказанных теорий так и остается недоказанными. Такая же ситуация и с недрами Земли. Но люди все же нашли способ хоть как-то изучить внутреннее строение нашей планеты. С этим вопросом неплохо справляются сейсмологи, наблюдая за сейсмическими толчками. Естественно, что их же методы вполне применимы к Солнцу. В отличие от сейсмических земных движений в Солнце действует постоянный сейсмический шум. Под конверторной зоной, которая занимает 14% радиуса Звезды, вещество крутится синхронно с периодом в 27 суток. Выше по конвективной зоне вращение идет синхронно вдоль конусов равной широты.
Совсем недавно астрономы пытались применить методы сейсмологии для изучения планет-гигантов, но никаких результатов так и не было. Дело в том, что приборы, примененные в этом исследовании, пока еще не могут зафиксировать появляющиеся колебания.
Над фотосферой Солнца размещен тонкий, сильно горячий слой атмосферы. Его можно увидеть сугубо в моменты солнечных затмений. Ее называют хромосферой из-за красного цвета. Хромосфера имеет толщину примерно в несколько тысяч километров. От фотосферы до верха хромосферы температура увеличивается в два раза. Но до сих пор неизвестно, почему энергия Солнца выделяется, покидает хромосферу в виде тепла. Газ, который находится над хромосферой, нагрет до одного миллиона К. Эту область еще называют короной. По радиусу Солнца она простирается на один радиус и обладает очень низкой плотностью газа внутри себя. Интересно то, что при низкой плотности газа температура очень высокая.
Время от времени в атмосфере нашего светила создаются гигантских размеров образования – эруптивные протуберанцы. Имея форму арки, они вздымаются из фотосферы на большую высоту примерно в половину солнечного радиуса. По наблюдениям ученых выходит, что форма протуберанцев конструируется силовыми линиями, исходящими от магнитного поля.
Еще одним интересным и чрезвычайно активным явлением считаются солнечные вспышки. Это очень мощные выбросы частиц и энергии продолжительностью до 2-х часов. Такой поток фотонов от Солнца до Земли доходит за восемь минут, а протоны и электроны доходят за несколько суток. Такие вспышки создаются в местах, где резко меняется направление магнитного поля. Они вызываются движением веществ в солнечных пятнах.
kvant.space
