Меркурий (планета) - U-mama
advertisement
Солнце [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии У этого термина существуют и другие значения, см. Солнце (значения). Солнце Основные характеристики Среднее расстояние от Земли 1,496×1011 м (8,31 световых минут) Видимая звёздная величина (V) −26,74m [1] Абсолютная звёздная величина 4,83m [1] Спектральный класс G2V Параметры орбиты Расстояние от центра Галактики ~2,5×1020 м (26 000 световых лет) Расстояние от плоскости Галактики ~4,6×1017 м (48 световых лет) Галактический период обращения 2,25−2,50×108 лет Скорость ~2,2×105 м/с[2] (на орбите вокруг центра Галактики) 2×104 м/с (относительно соседних звёзд) Физические характеристики Средний диаметр 1,392×109 м [1] (109 диаметров Земли) Экваториальный радиус 6,955×108 м [3] Длина окружности экватора 4,379×109 м [3] Сплюснутость 9×10−6 Площадь поверхности 6,088×1018 м² [3] (11 900 площадей Земли) Объём 1,4122×1027 м³ [3] (1 300 000 объёмов Земли) Масса 1,9891×1030 кг[1] (332 946 масс Земли) Средняя плотность 1409 кг/м³ [3] Ускорение на экваторе 274,0 м/с² [1] (27,94 g) Вторая космическая скорость (для поверхности) 617,7 км/с [3] (55 земных) Эффективная температура поверхности 5515 C° [1] Температура короны ~1 500 000 C° Температура ядра ~13 500 000 C° [1] Светимость 3,846×1026 Вт [1] ~3.75x1028 Лм Яркость 2,009x107 Вт/м²/ср Характеристики вращения Наклон плоскости вращения 7,25° [1] (относительно плоскости эклиптики) 67,23° (относительно плоскости Галактики) Прямое восхождение северного полюса[4]286,13° (19 ч 4 мин 30 с) Склонение северного полюса +63,87° Сидерический период вращения внешних видимых слоёв (на широте 16°) 25,38 дней [1] (25 дней 9 ч 7 мин 13 с)[4] (на экваторе) 25,05 дней [1] (у полюсов) 34,3 дней [1] Скорость вращения внешних видимых слоёв (на экваторе) 7284 км/ч Состав фотосферы Водород 73,46 % Гелий 24,85 % Кислород 0,77 % Углерод 0,29 % Железо 0,16 % Сера 0,12 % Неон 0,12 % Азот 0,09 % Кремний 0,07 % Магний 0,05 % Шаблон: Просмотр • Обсуждение • Править Со́лнце — центральная и единственная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза), определяет климат. Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма[5]) и следующих, входящих в его состав в малых концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома[6]. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок. Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллионов звёзд класса G2[источник?]. При этом 85 % звёзд нашей галактики — это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём это красные карлики, находящиеся в конце своего цикла эволюции). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода. Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225—250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с — таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а одну астрономическую единицу за 8 земных суток.[7]. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае Рукава Ориона нашей Галактики, между Рукавом Персея (англ.) и Рукавом Стрельца (англ.), в так называемом «Местном межзвёздном облаке» (англ.) — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» (англ.) — зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83m).Содержание [убрать] 1 Общие сведения 2 Жизненный цикл 3 Структура 3.1 Внутреннее строение Солнца 3.1.1 Солнечное ядро 3.1.2 Зона лучистого переноса 3.1.3 Конвективная зона Солнца 3.2 Атмосфера Солнца 3.2.1 Фотосфера 3.2.2 Хромосфера 3.2.3 Корона 3.2.4 Солнечный ветер 4 Магнитные поля Солнца 4.1 Происхождение и виды солнечных магнитных полей 4.2 Солнечная активность и солнечный цикл 5 Теоретические проблемы 5.1 Проблема солнечных нейтрино 5.2 Проблема нагрева короны 6 История наблюдений за Солнцем 6.1 Ранние наблюдения Солнца 6.2 Развитие современного научного понимания 6.3 Космические исследования Солнца 6.4 Наблюдения Солнца и опасность для зрения 7 Солнце и Земля 8 Солнце в мировой культуре 8.1 В религии и мифологии 8.2 В языках мира 8.3 Городские легенды о Солнце 9 Интересные факты 10 Примечания 11 Литература [править] Общие сведения Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения. Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд.[8]. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержатся аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения. Земля и Солнце (фотомонтаж с сохранением соотношения размеров) Излучение Солнца — основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной — количеством энергии, проходящей через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам. На расстоянии в одну астрономическую единицу (то есть на орбите Земли) эта постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м². Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения с помощью фотосинтеза перерабатывают её в химическую форму (кислород и органические соединения). Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии (солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива. Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства, позволяющие использовать его для дезинфекции воды и различных предметов. Оно также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты — например, стимулирует производство в организме витамина D. Воздействие ультрафиолетовой части солнечного спектра сильно ослабляется озоновым слоем в земной атмосфере, поэтому интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли сильно меняется с широтой. Угол, под которым Солнце стоит над горизонтом в полдень, влияет на многие типы биологической адаптации — например, от него зависит цвет кожи человека в различных регионах земного шара.[9] Наблюдаемый с Земли путь Солнца по небесной сфере изменяется в течение года. Путь, описываемый в течение года той точкой, которую занимает Солнце на небе в определённое заданное время, называется аналеммой и имеет форму цифры 8, вытянутой вдоль оси север-юг. Самая заметная вариация в видимом положения Солнца на небе — его колебание вдоль направления север — юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°). Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток — запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением — при приближении к афелию. Первое из этих движений (север — юг) является причиной смены времён года. Солнце — магнитно активная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы, вызывая у людей головную боль и плохое самочувствие (у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играет большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной атмосферы. [править] Жизненный цикл Основные статьи: Происхождение Солнечной системы, Звёздная эволюция Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений, (соответственно популяций III и II). Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 миллиарда лет[10]. Жизненный цикл Солнца Считается[10], что Солнце сформировалось примерно 4,59 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа T Тельца (англ.). Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино. Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, через 4-5 миллиардов лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться. Примерно через 7,8 миллиарда лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 миллионов градусов, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому, что оно начнёт терять массу. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы. [11] Несмотря на это, вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние, а большая часть её атмосферы рассеется в космическое пространство. Увеличение температуры Солнца в этот период таково, что в течение следующих 500—700 миллионов лет поверхность Земли будет слишком горяча для того, чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании. В связи с этим, для выживания человечества станут несомненно актуальными межзвёздные полёты. После того, как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированная из очень горячего ядра Солнца звезда типа белый карлик, которая в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать. Описанный выше сценарий эволюции Солнца типичен для звёзд малой и средней массы. [править] Структура [править] Внутреннее строение Солнца Строение Солнца. В центре Солнца находится солнечное ядро. Фотосфера — это видимая поверхность Солнца, которая и является основным источником излучения. Солнце окружает солнечная корона, которая имеет очень высокую температуру, однако она крайне разрежена, поэтому видима невооружённым глазом только в периоды полного солнечного затмения. [править] Солнечное ядро Основная статья: Солнечное ядро Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 километров, в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого тяжёлого металла на Земле — иридия), а температура в центре ядра — более 14 миллионов градусов. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности[10]. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в энергию превращаются 4,26 миллиона тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца — 2·1027 тонн. [править] Зона лучистого переноса Над ядром, на расстояниях около 0,2-0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса, в которой отсутствуют макроскопические движения, энергия переносится с помощью переизлучения фотонов. [править] Конвективная зона Солнца Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности совершается преимущественно движениями самого вещества. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а подповерхностный слой Солнца, толщиной примерно 200 000 км, где она происходит — конвективной зоной. По современным данным, её роль в физике солнечных процессов исключительно велика, так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества и магнитные поля. [править] Атмосфера Солнца Изображение поверхности и короны Солнца, полученное Солнечным Оптическом Телескопом (SOT) на борту спутника Hinode. Изображение получено 12 января 2007 года. [править] Фотосфера Основная статья: Фотосфера Фотосфера (слой, излучающий свет) достигает толщины ~320 км и образует видимую поверхность Солнца. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца, излучение же из более глубоких слоёв до неё уже не доходит. Температура в фотосфере достигает в среднем 5800 К. Здесь средняя плотность газа составляет менее 1/1000 плотности земного воздуха, а температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается до 4800 К. Водород при таких условиях сохраняется почти полностью в нейтральном состоянии. Фотосфера образует видимую поверхность Солнца, от которой определяются размеры Солнца, расстояние от поверхности Солнца и т. д. [править] Хромосфера Основная статья: Хромосфера Хромосфера (от др.-греч. χρομα — цвет, σφαίρα — шар, сфера) — внешняя оболочка Солнца толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в её видимом спектре доминирует красная H-альфа линия излучения водорода. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами (из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки (англ.), наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями). Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов. Плотность хромосферы невелика, поэтому яркость её недостаточна, чтобы наблюдать её в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении, когда Луна закрывает яркую фотосферу, расположенная над ней хромосфера становится видимой и светится красным цветом. Её можно также наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных оптических фильтров. [править] Корона Основная статья: Солнечная корона Солнечная корона во время солнечного затмения 1999 года Корона — последняя внешняя оболочка Солнца. Несмотря на её очень высокую температуру, от 600 000 до 5 000 000 градусов, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван, повидимому, магнитным эффектом и воздействием ударных волн (см. Проблема нагрева короны). Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме — вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика, она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Эти излучения не проходят сквозь земную атмосферу, но в последнее время появилась возможность изучать их с помощью космических аппаратов. Излучение в разных областях короны происходит неравномерно. Существуют горячие активные и спокойные области, а также корональные дыры с относительно невысокой температурой в 600 000 градусов, из которых в пространство выходят магнитные силовые линии. Такая («открытая») магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце, поэтому солнечный ветер испускается в основном из корональных дыр. [править] Солнечный ветер Основная статья: Солнечный ветер Из внешней части солнечной короны истекает солнечный ветер — поток ионизированных частиц (в основном протонов, электронов и α-частиц), имеющий скорость 300—1200 км/с и распространяющийся, с постепенным уменьшением своей плотности, до границ гелиосферы. Многие природные явления на Земле связаны с возмущениями в солнечном ветре, в том числе геомагнитные бури и полярные сияния. [править] Магнитные поля Солнца Корональное извержение массы на Солнце. Струи плазмы вытянуты вдоль арок магнитного поля [править] Происхождение и виды солнечных магнитных полей Так как солнечная плазма имеет достаточно высокую электропроводность, в ней могут возникать электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Непосредственно наблюдаемые в солнечной фотосфере магнитные поля принято разделять на два типа, в соответствии с их масштабом. Крупномасштабное (общее или глобальное) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размерами Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка нескольких гаусс. В минимуме цикла солнечной активности оно имеет приблизительно дипольную структуру, при этом напряжённость поля на полюсах Солнца максимальна. Затем, по мере приближения к максимуму цикла солнечной активности, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один-два года после максимума цикла становятся равными нулю (так называемая «переполюсовка солнечного магнитного поля»). На этой фазе общее магнитное поле Солнца не исчезает полностью, но его структура носит не дипольный, а квадрупольный характер. После этого напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. Таким образом, полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11-летнего цикла солнечной активности — примерно 22 года («закон Хейла»). Средне- и мелкомасштабные (локальные) поля Солнца отличаются значительно бо́льшими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. При этом типична ситуация, когда магнитное поле пятен в западной («головной») части данной группы, в том числе самого крупного пятна (т. н. «лидера группы») совпадает с полярностью общего магнитного поля на соответствующем полюсе Солнца («p-полярностью»), а в восточной («хвостовой») части — противоположна ему («f-полярность»). Таким образом, магнитные поля пятен имеют, как правило, биполярную или мультиполярную структуру. В фотосфере также наблюдаются униполярные области магнитного поля, которые, в отличие от групп солнечных пятен, располагаются ближе к полюсам и имеют значительно меньшую напряжённость магнитного поля (несколько гаусс), но большую площадь и продолжительность жизни (до нескольких оборотов Солнца). Согласно современным представлениям, разделяемым большей частью исследователей, магнитное поле Солнца генерируется в нижней части конвективной зоны с помощью механизма гидромагнитного конвективного динамо (англ.), а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Этим же механизмом объясняется 22-летняя цикличность солнечного магнитного поля. Существуют также некоторые указания[12] на наличие первичного (то есть возникшего вместе с Солнцем) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны — в лучистой зоне и ядре Солнца. [править] Солнечная активность и солнечный цикл Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей на Солнце, называют солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, генерацию потоков ускоренных частиц, изменения в уровнях электромагнитного излучения Солнца в различных диапазонах, корональные извержения массы (англ.), возмущения солнечного ветра и т. д. С солнечной активностью связаны также вариации геомагнитной активности, которые являются следствием достигающих Земли возмущений межпланетной среды, вызванных, в свою очередь, активными явлениями на Солнце. Одним из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом, примерно равным 11 годам (так называемый «цикл солнечной активности» или «одиннадцатилетний цикл»). Этот период выдерживается неточно и в XX веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. Циклам солнечной активности принято приписывать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 2000 году наблюдался максимум 23-го цикла солнечной активности. Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены (минимум Маундера). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период), что, возможно, вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли. Существует также точка зрения, что глобальное потепление до некоторой степени вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине XX века. Тем не менее, механизмы такого воздействия пока ещё недостаточно ясны. [править] Теоретические проблемы [править] Проблема солнечных нейтрино Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых там солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце. Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название «проблема солнечных нейтрино» и более 30 лет было одной из загадок солнечной физики. Положение осложнялось тем, что нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом, и создание нейтринного детектора, который способен достаточно точно измерить поток нейтрино даже такой мощности, как исходящий от Солнца — достаточно непростая научная задача. Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую температуру в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино)[13]. Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь. Для того, чтобы имел место переход одного сорта нейтрино в другой — так называемые «нейтринные осцилляции» — нейтрино должно иметь отличную от нуля массу. В настоящее время установлено, что это действительно так[14]. В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери (Sudbury Neutrino Observatory) были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно «нейтринные осцилляции»), так в солнечном веществе («эффект Михеева-Смирнова-Вольфенштейна»). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена. [править] Проблема нагрева короны Над видимой поверхностью Солнца (фотосферой), имеющей температуру около 6 000 K, находится солнечная корона с температурой более 1 000 000 K. Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны. Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма. Во-первых, это волновое нагревание — звук и магнитогидродинамические волны, генерируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергию корональной плазмы. Альтернативный механизм — магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём пересоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек или же большого количества мелких вспышек[15]. В настоящий момент неясно, какой тип волн обеспечивает эффективный механизм нагрева короны. Можно показать, что все волны, кроме магнитогидродинамических альвеновских, рассеиваются или отражаются до того, как достигнут короны[16], диссипация же альвеновских волн в короне затруднена. Поэтому современные исследователи сконцентрировали основное внимание на механизм нагревания с помощью солнечных вспышек. Один из возможных кандидатов в источники нагрева короны — непрерывно происходящие мелкомасштабные вспышки[17], хотя окончательная ясность в этом вопросе ещё не достигнута. [править] История наблюдений за Солнцем [править] Ранние наблюдения Солнца Солнечная повозка из Трундхольма — скульптура, которая, как полагают, отражает поверье о движении солнца на колеснице, характерное для праиндоевропейской религии. С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца — яркого диска на небе, несущего свет и тепло. Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, каменные мегалиты, точно отмечают положение летнего солнечного солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя (Египет) и в Стоунхендже (Англия)), пирамиды в Чечен-Ице (Мексика) построены таким образом, чтобы тень от земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и т. д. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч. ἀστὴρ πλανήτης — блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели. [править] Развитие современного научного понимания Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце — это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, «размерами больше, чем Пелопоннес», раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти, и освобождён только из-за вмешательства Перикла. Идея о том, что Солнце — это центр, вокруг которого вращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентризм). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке. Первым расстояние от Земли до Солнца пытался измерить Аристарх Самосский. По Аристарху, расстояние до Солнца в 18 раз больше расстояния до Луны. (На самом деле расстояние до Солнца в 436 раз больше расстояния до Луны. А вот расстояние до Луны в античности было определено весьма точно.) Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Однако европейские исследователи обратили на них внимание только в начале XVII века, после изобретения телескопа, который позволил Галилею, Томасу Хэрриоту и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, насколько нам известно, первым среди исследователей западного мира описал пятна на Солнце. При этом, однако, он полагал, что эти объекты не находятся на солнечной поверхности, а проходят перед ней[18]. Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доминик Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне — административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24″. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем потом пересчитано в расстояние от Земли до Солнца — 140 млн км. В начале XIX века возник новый метод исследования — спектроскопия — и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами. Однако при таком количестве метеоритов сильно нагревалась бы и Земля; кроме того, земные геологические напластования состояли бы в основном из метеоритов; наконец, масса Солнца должна была расти, и это сказалось бы на движении планет[19]. Поэтому во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем (1853) и лордом Кельвином[20], которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия («механизм Кельвина — Гельмгольца»). Основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 миллионов лет, а время, через которое Солнце потухнет — не более чем в 15 миллионов[19]. Однако эта гипотеза противоречила геологическим данным о возрасте горных пород, которые указывали на намного бо́льшие цифры. Так, например, Чарльз Дарвин отметил, что эрозия вендских отложений продолжалась не менее 300 млн лет[21]. Тем не менее, энциклопедия Брокгауза и Ефрона считает гравитационную модель единственно допустимой[19]. Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад[22]. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там могут идти термоядерные реакции, при которой ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции, согласно формуле Эйнштейна E = mc2, переходит в энергию[23]. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесиллия Пейн ((англ.) Cecilia Payne). Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Чандрасекаром и Гансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца[24][25]. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бёрбридж ((англ.) Margaret Burbidge) «Синтез элементов в звёздах»[26], в которой было показано, что большинство элементов во Вселенной возникло в результате нуклеосинтеза, идущего в звёздах. [править] Космические исследования Солнца Солнце в рентгеновских лучах Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций. Первыми космическими аппаратами, предназначенными для наблюдений Солнца, были созданные NASA спутники серии Пионер с номерами 5-9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники вращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили первые детальные измерения параметров солнечного ветра. В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники Гелиос-I и Гелиос-II (Helios (англ.)). Они находились на гелиоцентрической орбите, перигелий которой лежал внутри орбиты Меркурия, примерно в 40 миллионах километров от Солнца. Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре. Другое интересное наблюдение, сделанное в рамках этой программы, состоит в том, что пространственная плотность мелких метеоритов вблизи Солнца в пятнадцать раз выше, чем около Земли[10]. В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория (Apollo Telescope Mount (англ.)) на космической станции Skylab. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме. С её помощью были также открыты «корональные извержения массы» и корональные дыры, которые, как сейчас известно, тесно связаны с солнечным ветром. В 1980 году NASA вывел на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission (англ.) (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска изза неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим. В 1984 году космическая экспедиция STS-41C на шаттле Челленджер устранила неисправность зонда и снова запустила его на орбиту. После этого, до своего входа в атмосферу в июне 1989 года, аппарат получил тысячи снимков солнечной короны[27]. Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года наблюдений изменилась только на 0,01 %. Японский спутник «Ёко» (яп. ようこう ё:ко:?, «Солнечный свет»), запущенный в 1991 году, проводил наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от областей максимальной активности намного более динамична, чем принято было считать. «Ёко» функционировал в течение полного солнечного цикла и перешёл в пассивный режим во время солнечного затмения 2001 года, когда он потерял свою ориентировку на Солнце. В 2005 году спутник вошёл в атмосферу и был разрушен[28]. Очень важной для исследований Солнца является программа (SOHO) (SOlar and Heliospheric Observatory), организованная совместно Европейским космическим агентством и NASA. Запущенный 2 декабря 1995 года космический аппарат SOHO вместо планируемых двух лет работает уже более десяти (2007). Он оказался настолько полезным, что в 2008 году планируется к запуску следующий, аналогичный космический аппарат SDO (англ.) (Solar Dynamics Observatory). SOHO находится в точке Лагранжа между Землёй и Солнцем (то есть в области, где земное и солнечное притяжение уравниваются) и с момента запуска передаёт на Землю изображения Солнца в различных диапазонах длин волн. Кроме своей основной задачи — исследования Солнца — SOHO исследовал большое количество комет, в основном очень малых, которые испаряются по мере своего приближения к Солнцу[29]. Изображение южного полюса Солнца, полученное в ходе миссии STEREO. В правой нижней части снимка видно извержение массы Все эти спутники наблюдали Солнце из плоскости эклиптики и поэтому могли детально изучить только далёкие от его полюсов области. В 1990 году был запущен космический зонд Ulysses для изучения полярных областей Солнца. Сначала он пролетел мимо Юпитера для того, чтобы под действием его притяжения выйти из плоскости эклиптики. По счастливому стечению обстоятельств, ему также удалось наблюдать столкновение кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером в 1994 году. После того, как он вышел на запланированную орбиту, он приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах. Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические лучи[30]. Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, была запущен космический аппарат Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствии этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра. 22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode (Solar-B). Обсерватория создана в японском институте ISAS, где разрабатывалась обсерватория Yohkoh (Solar-A) и оснащена тремя инструментами: SOT — солнечный оптический телескоп, XRT — рентгеновский телескоп и EIS — изображающий спектрометр ультрафиолетового диапазона. Основной задачей HINODE является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и динамикой магнитного поля Солнца[31]. В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постепенно отстанет от Земли, а другой обгонит её. Это позволит с их помощью получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные извержения массы. В период с 2008 по 2010 год планируется запуск ещё двух космических обсерваторий для исследования Солнца: создаваемой в США обсерватории SDO (Solar Dynamic Observatory)[32] и российского спутника Коронас-фотон с комплексом космических телескопов Тесис[33]. Срок запуска SDO пока не определён. Он зависит от продолжительности работы на орбите действующей американской солнечной обсерватории TRACE. Российская обсерватория Тесис, создаваемая в ФИАН, как предполагается, будет запущена в октябре 2008 года. В состав обсерватории входит несколько телескопов и спектрогелиографов крайнего ультрафиолетового диапазона, а также коронограф широкого поля зрения, работающий в линии ионизованного гелия HeII 304 A. Целью миссии Тесис будет исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью раннего прогнозирования геомагнитных возмущений. [править] Наблюдения Солнца и опасность для зрения Фотография Солнца цифровой камерой с поверхности Земли Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные, телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина — 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров. Солнце — далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому светит очень ярко — в 500 000 раз ярче полной Луны. Поэтому невооружённым глазом, а тем более в бинокль или телескоп, смотреть на Солнце днём крайне опасно — это наносит необратимый вред зрению. Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом — проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца. [править] Солнце и Земля См. Солнечная радиация Даже вид Земли из космоса — во всём косвенный результат воздействия на планету солнечного излучения. Зелёный лист растения — источник жизни на Земле благодаря поступлению на Землю энергии Солнца Всем известно, что и животным, и растениям очень важен свет Солнца (в частности, это касается и людей). Некоторые люди просыпаются и бодрствуют только тогда, когда светит Солнце (это касается и большинства млекопитающих, земноводных и даже большинства рыб). Продолжительность солнечного дня оказывает значительное влияние на жизнедеятельность организмов на Земле. В частности, зимой и осенью, когда Солнце в Северном полушарии стоит низко над горизонтом, и продолжительность светового дня мала и мало поступление солнечного тепла, природа увядает и засыпает — деревья сбрасывают листья, многие животные впадают на длительный срок в спячку (медведи, барсуки) или же сильно снижают свою активность. Вблизи полюсов даже во время лета поступает мало солнечного тепла, из-за этого растительность там скудная — причина унылого тундрового пейзажа, и мало какие животные могут проживать в таких условиях. Весной же вся природа просыпается, трава распускается, деревья выпускают листья, появляются цветы, оживает животный мир. И всё это благодаря всего одномуединственному Солнцу. Его климатическое влияние на Землю бесспорно. Именно благодаря неравномерному поступлению солнечной энергии в разные районы Земли и в разные времена года на Земле сформировались климатические пояса. В зелёных листьях растений содержится зелёный пигмент хлорофилл — этот пигмент является важнейшим катализатором на Земле. С его помощью происходит реакция диоксида углерода и воды-фотосинтез, и одним из продуктов этой реакции является кислород — элемент, который необходим для жизни почти всему живому на Земле и глобально повлиял на эволюцию нашей планеты — в частности, радикально изменился состав минералов. Реакция воды и углекислого газа происходит с поглощением энергии, поэтому в темноте фотосинтез не происходит. Фотосинтез, преобразуя солнечную энергию и производя при этом кислород, дал начало всему живому на Земле. При этой реакции образуется глюкоза, которая является важнейшим сырьём для синтеза целлюлозы, из которой состоят все растения. Поедая растения, в которых за счёт солнца накоплена энергия, существуют и животные. Растения Земли поглощают и усваивают всего около 0,3 % энергии излучения Солнца, падающей на земную поверхность. Но и этого, на первый взгляд, мизерного количества энергии достаточно, чтобы обеспечить синтез огромного количества массы органического вещества биосферы. В частности, постепенно, переходя от звена к звену, солнечная энергия достаётся всем живым организмам в мире, включая и людей. Благодаря использованию минеральных солей почвы растениями в состав органических соединений включаются также следующие химические элементы: азот,фосфор,сера, железо ,калий,натрий, а также многие другие элементы. В последствие из них строятся огромные молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, веществ, жизненно необходимых для клеток. Земная поверхность и нижние слои воздуха — тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Солнечная энергия постепенно поглощается земной атмосферой по мере приближения её к поверхности Земли — далеко не все виды излучения, испущенного Солнцем, попадают на Землю. На Землю доходит только 40 % солнечного излучения, 60 % излучения же отражаются и уходят обратно в космос. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению поглощаемого Землёй количества солнечного тепла по причине увеличения количества в атмосфере Земли парниковых газов (см. Парниковый эффект). Под действием солнечного света на Земле происходят такие грандиозные природные явления, как дождь, снег, град, ураган. Происходит перемещение огромного количества воды на Земле, действуют такие океанические течения, как Гольфстрим, Течение западных ветров и т. д. Происходит интенсивное испарение влаги, которая затем охлаждается и выпадает в виде дождя. Не будь всего этого — на Земле не было бы жизни. Под действием солнечного тепла образуются облака, бушуют ураганы, дует ветер, существуют волны на море, а также происходят медленные, но необратимые процессы выветривания, эрозии горных пород. Все эти явления и делают нашу планету настолько разнообразной, неповторимой и красивой. Все эти процессы на Земле происходят за счёт воздействия на Землю не всех видов солнечного излучения, а только некоторыми его видами — это, в основном, видимое излучение и инфракрасное. Именно воздействие последнего вида излучения нагревает Землю и создаёт погоду на ней, определяет тепловой режим планеты. Помимо этого в атмосферу земли проникает поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое пространство(Солнечный ветер). См. Солнечный ветер Множество природных явлений связано с солнечным ветром, в том числе магнитные бури, полярные сияния и различная форма кометных хвостов, всегда направленных от Солнца. Кроме того, инфракрасные лучи Солнца полезны для здоровья человека — они проникают глубоко под слой кожи человека и вызывают заметное тепловое действие, очень полезное при лечении многих видов заболеваний. Поэтому не зря многие животные, когда болеют, «греются на солнышке». Ультрафиолетовое излучение Солнца разрушает молекулу кислорода, которая распадается на два составляющих её атома (атомарный кислород), и возникшие таким путём свободные атомы кислорода соединяются с другими молекулами кислорода, которые ещё не успели разрушиться солнечным ультрафиолетовым излучением, и в результате получается его аллотропная модификация, состоящая из трёх атомов кислорода — озон. Озон жизненно важен для существования жизни на Земле. Образуется он за счёт солнечного излучения, а также благодаря атмосферным электрическим разрядам — молниям. Благодаря озоновому слою до поверхности Земли доходит лишь малая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовые лучи опасны для человека и животных, и поэтому образование озоновых дыр представляет серьёзную угрозу для человечества. Однако в небольшом количестве ультрафиолет необходим человеку. Все знают, что под действием ультрафиолета образуется жизненно необходимый витамин D. При его недостатке возникает серьёзное заболевание — рахит, которое может возникнуть по оплошности родителей, которые прячут своих детей вдали от солнечного света. Недостаток витамина D опасен и для взрослых, при недостатке данного витамина наблюдается размягчение костей не только у детей, но и у взрослых (остеомаляция). Из-за недостатка поступления ультрафиолетовых лучей может нарушиться нормальное поступление кальция, вследствие чего усиливается хрупкость мелких кровеносных сосудов, увеличивается проницаемость тканей. Недостаточность солнечного света проявляется также в бессоннице, быстрой утомляемости и др. Поэтому человеку периодически необходимо бывать на солнце. Ультрафиолетовые лучи также в небольшом количестве (в большом количестве они могут вызвать рак кожи) усиливают работу кровеносных органов: повышается количество белых и красных кровяных телец (эритроцитов и тромбоцитов), гемоглобина, увеличивается щелочной резерв организма и повышается свёртывание крови. При этом дыхание клеток и усиливается, процессы обмена веществ идут активнее. Ультрафиолетовые лучи позитивно воздействуют на организм и посредством других природных факторов — они способствуют ускорению самоочищения атмосферы от загрязнения, вызванного антропогенными факторами, способствуют устранению в атмосфере частичек пыли и дыма, устраняя смог. [править] Солнце в мировой культуре [править] В религии и мифологии Основная статья: Солярный культ Как и многие другие природные явления, на протяжении всей истории человеческой цивилизации во многих культурах Солнце было объектом поклонения. Культ Солнца существовал в Древнем Египте, где солнечное божество называлось Ра. У греков богом Солнца был Гелиос, который, по преданию, ежедневно проезжал по небу на своей колеснице. Славяне называли бога Солнца Ярило. В Восточной Азии, в частности, во Вьетнаме Солнце символизируется символом 日 (китайский пиньинь rì), хотя есть также и другой символ — 太阳 (тай ян). В этих коренных вьетнамских словах, слова nhật и thái dương указывают на то, что в Восточной Азии Луна и Солнце считались двумя противоположностями — Инь и Ян. Как вьетнамцы, так и китайцы в древности считали их двумя первичными природными силами, причём Луна считалась связаной с Инь, а Солнце — с Ян. [править] В языках мира Во многих индоевропейских языках Солнце обозначается словом, имеющим корень sol. Так, слово sol означает «Солнце» на латыни и в современных португальском, испанском, исландском, датском, норвежском, шведском, каталанском и галисийском языках. В английском языке слово Sol также иногда (преимущественно в научном контексте) используется для обозначения Солнца. В персидском языке Sol означает «солнечный год». От этого же корня происходят древнерусское слово сълньце, современное русское солнце, а также соответствующие слова во многих других славянских языках. В честь Солнца названа валюта государства Перу (новый соль). [править] Городские легенды о Солнце В 2002 и последующих годах в СМИ появилось сообщение, что через 6 лет Солнце взорвётся (то есть превратится в сверхновую звезду).[34][35] Источником информации назывался «голландский астрофизик доктор Пирс ван дер Меер (Piers van der Meer), эксперт Европейского космического агентства». В действительности в ЕКА нет сотрудника с таким именем.[36] Более того, астрофизика с таким именем вообще не существует.[37] Водородного топлива хватит Солнцу на несколько миллиардов лет. По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу — этот процесс займёт десятки или сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой. Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду из-за недостаточной массы. Исходное сообщение опубликовано в «Weekly World News» — газете, известной своей склонностью к публикации сомнительной информации.[38] [править] Интересные факты Средняя плотность Солнца составляет всего 1,4 г/см³, то есть равна плотности воды в Мёртвом море. Каждую секунду Солнце производит в 100 000 раз больше энергии, чем человечество произвело за всю свою историю, однако при этом удельное (на единицу массы) энерговыделение Солнца — всего 2×10-4 Вт/кг, то есть примерно такое же, как у кучи преющих листьев. 8 апреля 1947 года на южном полушарии Солнца было обнаружено самое большое скопление солнечных пятен за всё время наблюдений. Его максимальная длина составляла 300 000 км, а максимальная ширина — 145 000 км. Оно было примерно в 36 раз больше площади поверхности Земли и было легко видно невооружённым глазом в предзакатные часы. Солнце заключает в себе 99,87 % массы всей Солнечной системы. Меркурий (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии (Перенаправлено с Меркурий) У этого термина существуют и другие значения, см. Меркурий (значения). Меркурий Меркурий (снимок MESSENGER) Орбитальные характеристики Афелий 69 816 927 км 0,46669733 а. е. Перигелий 46 001 210 км 0,30749909 а. е. Большая полуось 57 909 068 км 0,38709821 а. е. Орбитальный эксцентриситет 0,20530294 Сидерический период 87,969 дней[1] Синодический период 115,88 дней Орбитальная скорость 47,87 км/с Средняя аномалия 174,795884° Наклонение 3,38° (относительно солнечного экватора) Долгота восходящего узла 48,330541° Аргумент перицентра 29,124279° Число спутников нет Физические характеристики Сжатие < 0,0006 Средний радиус 2439,7 ± 1,0 км Площадь поверхности 7,48×107 км² 0,108 Земных. Объём 6,083×1010 км³ 0,054 Земных Масса 3,3022×1023 кг 0,055 Земных Средняя плотность 5,427 г/см³ Ускорение свободного падения на экваторе 3,7 м/с² 0,38 g Вторая космическая скорость 4,25 км/с Скорость вращения (на экваторе) 10,892 км/ч Период вращения 58,646 дней (1407,5 часов) Наклон оси вращения 0,01° Прямое восхождение на северном полюсе 18 ч 44 мин 2 с 281.01° Склонение на северном полюсе 61,45° Альбедо 0,119 (Бонд) 0,106 (геом. альбедо) Температура поверхности мин сред макс 0°N, 0°W 90 К (-183 °C) 340 К (67 °C) 700 К[2] (427 °C) Атмосфера Состав атмосферы 31,7 % Калий 24,9 % Натрий 9,5 %, А. Кислород 7,0 % Аргон 5,9 % Гелий 5,6 %, М. Кислород 5,2 % Азот 3,6 % Углекислый газ 3,4 % Вода 3,2 % Водород Меркурий в натуральном цвете (снимок Mariner 10) Мерку́рий — первая от Солнца, самая внутренняя и наименьшая[3] планета Солнечной системы, обращающаяся вокруг Солнца за 88 дней. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от −2,0 до 5,5, но его нелегко заметить по причине очень маленького углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). Планету никогда нельзя увидеть на тёмном ночном небе: Меркурий всегда скрывается в утренней или вечерней заре. Оптимальным временем для наблюдений планеты являются утренние или вечерние сумерки в периоды его элонгаций (периодов максимального удаления Меркурия от Солнца на небе, наступающих несколько раз в год). О планете пока известно сравнительно немного. Аппарат Маринер-10, изучавший Меркурий в 1974—1975 годах, успел картографировать лишь 40—45 % поверхности. В январе 2008 года мимо Меркурия пролетела межпланетная станция MESSENGER, которая выйдет на орбиту вокруг планеты в 2011 году. По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну, сильно кратерирован. У планеты нет естественных спутников, но есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля по своей совокупности составляющим 0,1 от земного.[4] Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (−180…430 °C). Подсолнечная сторона нагревается гораздо больше чем полярные области и обратная сторона планеты. Несмотря на меньший радиус, Меркурий всё же превосходит по массе такие спутники планет-гигантов, как Ганимед и Титан. Астрономический символ Меркурия представляет собой стилизованное изображение крылатого шлема бога Меркурия с его кадуцеем.Содержание [убрать] 1 История и название 2 Движение планеты 3 Физические характеристики 4 Поверхность 5 Атмосфера и физические поля 6 Исследования 7 Интересные факты 8 Примечания 9 Литература 10 Ссылки [править] История и название Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия можно найти ещё в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до н. э. Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия, аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу. Древние греки времён Гесиода называли Меркурий «Στίλβων» (Стилбон, Блестящий). До V столетия до н. э. греки полагали, что Меркурий это два отдельных объекта: один виден только на восходе Солнца, другой только вечером на закате. В Древней Индии Меркурий именовали Будда (बुध) и Рогинея. В китайском, японском, вьетнамском и корейском языках Меркурий называется Водяная звезда (水星) (в соответствии с представлениями о «Пяти элементах». На иврите название Меркурия звучит как «Коха́в Хама́» ()המח בכוכ («Солнечная планета»). [править] Движение планеты Меркурий движется вокруг Солнца по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите (эксцентриситет 0,205) на среднем расстоянии 57,91 млн км (0,387 а. е.). В перигелии Меркурий находится в 45,9 млн км от Солнца, в афелии — в 69,7 млн км. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с. В течение долгого времени считалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия, выполненные на пределе разрешающей способности, казалось, не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через тройной синодический период, то есть 348 земных суток, что примерно равно шестикратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. С другой стороны, некоторые астрономы полагали, что меркурианские сутки примерно равны земным. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов, когда была проведена радиолокация Меркурия. Оказалось, что меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года. Такая соизмеримость периодов вращения и обращения Меркурия является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно предположительно объясняется тем, что приливное воздействие Солнца отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением[5]. В результате за один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. То есть, если в момент прохождения Меркурием перигелия определённая точка его поверхности обращена точно к Солнцу, то при следующем прохождении перигелия к Солнцу будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год Солнце снова вернётся в зенит над первой точкой. В результате солнечные сутки на Меркурии длятся два меркурианских года или трое меркурианских звёздных суток. В результате такого движения планеты на ней можно выделить «горячие долготы» — два противоположных меридиана, которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, и на которых из-за этого бывает особенно горячо даже по меркурианским меркам. Комбинация движений планеты порождает ещё одно уникальное явление. Скорость вращения планеты вокруг оси — величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток скорость орбитального движения превышает скорость вращательного движения. В результате Солнце на небе Меркурия останавливается, и начинает двигаться в обратном направлении — с запада на восток. Этот эффект иногда называют эффектом Иисуса Навина, по имени библейского героя, остановившего движение Солнца (Нав., X, 12-13). Для наблюдателя на долготах, отстоящих на 90° от «горячих долгот», Солнце при этом восходит (или заходит) дважды. Интересно также, что, хотя ближайшими по расположению орбит к Земле являются Марс и Венера, именно Меркурий является бо́льшую часть времени ближайшей к Земле планетой, чем любая другая (поскольку другие отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу). [править] Физические характеристики Меркурий — самая маленькая планета земной группы. Его радиус составляет всего 2439,7 ± 1,0 км, что меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана. Масса планеты равна 3,3×1023 кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика — 5,43 г/см³, что лишь незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,70 м/с². Вторая космическая скорость — 4,3 км/с. Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также отсутствие атмосферы приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Средняя температура его дневной поверхности равна 623 К, ночной — всего 103 К. Минимальная температура на Меркурии равна 90 К, а максимум, достигаемый в полдень на «горячих долготах» — 700 К. Несмотря на такие условия, в последнее время появились предположения о том, что на поверхности Меркурия может существовать лёд. Радарные исследования приполярных областей планеты показали наличие там сильно отражающего радиоволны вещества, наиболее вероятным кандидатом в которое является обычный водяной лёд. Поступая на поверхность Меркурия при ударах о неё комет, вода испаряется и путешествует по планете, пока не замёрзнет в полярных областях на дне глубоких кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, и где лёд может сохраняться практически неограниченно долго. До недавнего времени предполагалось, что в недрах Меркурия находится металлическое ядро радиусом 1800—1900 км, содержащее 60 % массы планеты, окружённое силикатной оболочкой толщиной 500—600 км, так как КА Маринер-10 обнаружил слабое магнитное поле, и считалось, что планета с таким малым размером не может иметь жидкого ядра. Но в 2007 году группа Жана-Люка Марго подвела итоги пятилетних радарных наблюдений за Меркурием, в ходе которых были замечены вариации вращения планеты, слишком большие для модели с твёрдым ядром. [править] Поверхность Кратер Койпер (чуть ниже центра). Снимок КА MESSENGER Поверхность напоминает лунную (снимок MESSENGER) Поверхность Меркурия во многом напоминает лунную — она усеяна множеством кратеров. Плотность кратеров различна на разных участках. Предполагается, что более густо усеянные кратерами участки являются более древними, а менее густо усеянные — более молодыми, образовавшимися при затоплении лавой старой поверхности. В то же время, крупные кратеры встречаются на Меркурии реже, чем на Луне. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого немецкого композитора Бетховена, его поперечник составляет 625 км. Однако сходство неполное — на Меркурии видны образования, которые на Луне не встречаются. Важным различием гористых ландшафтов Меркурия и Луны является присутствие на Меркурии многочисленных зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров — эскарпов. Изучение их структуры показало, что они образовались при сжатии, сопровождавшем остывание планеты, в результате которого поверхность Меркурия уменьшилась на 1 %. Наличие на поверхности Меркурия хорошо сохранившихся больших кратеров говорит о том, что в течение последних 3—4 миллиардов лет там не происходило в широких масштабах движение участков коры, а также отсутствовала эрозия поверхности, последнее почти полностью исключает возможность существования в истории Меркурия сколько-нибудь существенной атмосферы. В ходе исследований проводимых зондом MESSENGER было сфотографировано свыше 80 % поверхности Меркурия и выявлено, что она однородна, что отличает Меркурий от Луны или Марса, у которых одно полушарие резко отличается от другого.[6] Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия — Равнина Жары («лат. Caloris Planitia»). Этот кратер получил своё название, потому что расположен вблизи одной из «горячих долгот». Его поперечник составляет около 1300 км. Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересеченного «хаотического» ландшафта. [править] Атмосфера и физические поля При пролёте космического аппарата «Маринер-10» мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы, давление которой в 5×1011 раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Её составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности — гелий, натрий, кислород, калий, аргон, водород. Среднее время жизни определённого атома в атмосфере около 200 суток. Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 300 раз меньше напряжённости магнитного поля Земли. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично, а его ось всего на 2 градуса отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение.[6] [править] Исследования Снимок участка поверхности Меркурия, полученный аппаратом MESSENGER Меркурий — наименее изученная планета земной группы. Только два аппарата были направлены для его исследования. Первым был «Маринер-10», который в 1974—1975 гг. трижды пролетел мимо Меркурия; максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, охватывающих примерно 45 % поверхности планеты. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах. В настоящее время НАСА осуществляет вторую миссию к Меркурию под названием MESSENGER. Аппарат был запущен 3 августа 2004 года. 14 января 2008 года аппарат впервые совершил пролёт мимо своей цели — Меркурия. Для выхода на орбиту вокруг планеты 18 марта 2011 аппарату придётся проделать ещё два гравитационных маневра мимо Меркурия 6 октября 2008 и 29 сентября 2009. MESSENGER также выполнил один пролёт мимо Земли в 2005 году (8 февраля) и два пролёта мимо Венеры: 24 октября 2006 и 5 июня 2007, в ходе которых производил проверку оборудования. Европейским космическим агентством (ESA) совместно с японским аэрокосмическим исследовательским агентством (JAXA) разрабатывается миссия BepiColombo, состоящая из двух космических аппаратов Mercury Planetary Orbiter (MPO) и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Европейский аппарат MPO будет исследовать поверхность Меркурия и его глубины, в то время, как японский MMO будет наблюдать за магнитным полем и магнитосферой планеты. Запуск BepiColombo планируется на 2013 год, а в 2019 году он достигнет орбиты Меркурия, где и разделится на две составляющие. Развитие электроники и информатики сделало возможным наземные наблюдения Меркурия с помощью приёмников излучения ПЗС и последующую компьютерную обработку снимков. Одним из первых серии наблюдений Меркурия с ПЗС-приемниками осуществил в 1995—2002 годах Йохан Варелл в обсерватории на острове Ла Пальма на полуметровом солнечном телескопе. Варелл выбирал лучшие из снимков, не используя компьютерного сведе́ния. Сведение начали применять в Абастуманской астрофизической обсерватории к сериям фотографий Меркурия, полученных 3 ноября 2001, а также в обсерватории Скинакас Ираклионского университета к сериям от 1—2 мая 2002 года; для обработки результатов наблюдений применили метод корреляционного совмещения. Полученное разрешённое изображение планеты обладало сходством с фотомозаикой Mariner-10, очертания небольших образований размерами 150—200 км повторялись. Так была составлена карта Меркурия для долгот 210—350°[7]. [править] Интересные факты Меркурий — самая быстрая планета в Солнечной системе, она движется по орбите вокруг Солнца со средней скоростью 47,87 км/с, что почти в 2 раза больше скорости движения Земли. Такая скорость и тот факт, что Меркурий расположен ближе к Солнцу, чем Земля, приводят к тому, что один год на Меркурии (время его полного оборота вокруг Солнца) составляет всего 87,99 дней, или примерно 3 месяца. Меркурий — довольно сложный объект для наблюдения в высоких широтах Земли из-за того, что он всегда наблюдается в заре — утренней или вечерней — на фоне сумеречного неба, и довольно низко над горизонтом (особенно в северных широтах). Период его наилучшей видимости (элонгация) наступает несколько раз в году (продолжаясь около 10 дней). Даже в эти периоды увидеть Меркурий невооруженным глазом непросто (относительно неяркая звёздочка на довольно светлом фоне неба). Существует история о том, что Николай Коперник, наблюдавший астрономические объекты в условиях северных широт и туманного климата Прибалтики, сожалел, что за всю жизнь так и не увидел Меркурий. В низких же широтах Меркурий виден хорошо. На Меркурии не существует времён года в том смысле, который мы вкладываем в это понятие на Земле. Предположительно, это происходит из-за того, что ось вращения планеты находится под прямым углом к плоскости орбиты. Как следствие, рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят никогда. Обследование, проведенное радиотелескопом Аресибо, позволяет предположить, что в этой студёной и тёмной зоне есть ледники. Ледниковый слой может достигать 2 м и покрыт слоем пыли.[8] Из всех планет, видных невооруженным глазом, только Меркурий не имеет собственного искусственного спутника. Выход АМС MESSENGER на орбиту Меркурия запланирован на 2011 год. Венера (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Венера Венера в естественном цвете. Орбитальные характеристики Афелий 108 942 109 км 0,72823128 а. е. Перигелий 107 476 259 км 0,71843270 а. е. Большая полуось 108 208 930 км 0,723332 а. е. Орбитальный эксцентриситет 0,0068 Сидерический период 224,70069 дней Синодический период 583,92 дней Орбитальная скорость 35,02 км/c Наклонение 3,86° (относительно солнечного экватора) Долгота восходящего узла 76,67069° Аргумент перицентра 54,85229° Число спутников нет Физические характеристики Сжатие < 0,0002 Средний радиус 6051,8 ± 1,0 км Площадь поверхности 4,60×108 км² 0,902 Земных Объём 9,38×1011 км³ 0,857 Земных Масса 4,8685×1024 кг 0,815 Земных Средняя плотность 5,204 г/см³ Ускорение свободного падения на экваторе 8,87 м/с² 0,904 g Вторая космическая скорость 10,46 км/с Скорость вращения (на экваторе) 6,52 км/ч Период вращения 243,0185 дней Наклон оси вращения 177,36° Прямое восхождение на северном полюсе 18 ч 11 мин 2 с 272,76° Склонение на северном полюсе 67,16° Альбедо 0,65 Температура поверхности мин сред макс уровень среднего радиуса планеты 735 К (461,85 °C) Видимая звёздная величина −4,7 Угловой размер 9,7" — 66,0" Атмосфера Давление на поверхности 9,3 МПа Состав атмосферы ~96,5 % Угл. газ ~3,5 % Азот 0,015 % Диоксид серы 0,007 % Аргон 0,002 % Водный пар 0,0017 % Угарный газ 0,0012 % Гелий 0,0007 % Неон (следы) Сероксид углерода (следы) Хлороводород (следы) Фтороводород Вене́ра — вторая внутренняя планета Солнечной системы с периодом обращения в 224,7 Земных дня. Планета получила своё название в честь Венеры, богини любви из римского пантеона. Венера — самый яркий объект на ночном небе за исключением Луны, и достигает видимой звёздной величины в −4,6. Поскольку Венера ближе к Солнцу чем Земля, она никогда не кажется слишком удалённой от Солнца: максимальный угол между ней и Солнцем составляет 47.8°. Своей максимальной яркости Венера достигает незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, что дало повод называть её также Вечерняя звезда или Утренняя звезда. Венера классифицируется как землеподобная планета, и иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами, силой тяжести и составом. Поверхность Венеры скрывает чрезвычайно густая облачность из облаков серной кислоты с высокими отражательными характеристиками, что не даёт увидеть поверхность Венеры в видимом свете. Споры о том, что находилось под густой облачностью Венеры, продолжались до двадцатого столетия, пока многие из тайн Венеры не были приоткрыты планетологией. У Венеры самая плотная среди прочих землеподобных планет атмосфера, состоящая главным образом из углекислого газа. Это объясняется тем, что на Венере нет никакого круговорота углерода и органической жизни, которая могла бы перерабатывать его в биомассу. В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что водяной пар из-за слабости магнитного поля поднялся так высоко над поверхностью, что был унесён солнечным ветром в межпланетный космос. [1] Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза больше чем на Земле. Детальное картографирование поверхности Венеры проходило лишь в течении последних 22 лет и в частности проектом Магеллан. Поверхность Венеры носит на себе яркие черты вулканической деятельности, а атмосфера содержит большое количество серы. Некоторые эксперты полагают, что вулканическая деятельность на Венере до сих пор имеет место. Однако явных доказательств этому не было найдено, потому что пока ни из одной вулканической кальдеры не было замечено лавовых потоков. Удивительно низкое число ударных кратеров говорит в пользу того, что поверхность Венеры относительно молода и ей приблизительно 500 миллионов лет. Никаких свидетельств тектонического движения плит на Венере не обнаружено, возможно, потому что кора планеты без воды, придающей ей большей вязкости, не обладает должной подвижностью. Полагают также, что Венера постепенно теряет внутреннюю высокую температуру. Венера и Земля — единственные в Солнечной системе планеты носящие женские имена (Церера и Эрида — карликовые планеты).Содержание [убрать] 1 Основные сведения 1.1 Атмосфера 1.2 Климат 1.3 Поверхность и внутреннее строение 1.4 Рельеф 2 Наблюдение Венеры 2.1 Вид с Земли 2.2 Прохождение по диску Солнца 3 Исследования планеты с помощью космических аппаратов 4 Дополнительные сведения 4.1 Спутник Венеры 4.2 Терраформирование Венеры 5 Интересные факты 6 Литература 7 См. также 8 Ссылки 9 Примечания [править] Основные сведения Среднее расстояние Венеры от Солнца 108 млн км (0,723 а. е.). Её орбита очень близка к круговой — эксцентриситет составляет всего 0,0068. Период обращения вокруг Солнца равен 224,7 суток; средняя орбитальная скорость — 35 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. Венера вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты на 2°, с востока на запад, т. е. в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Один оборот вокруг оси занимает 243,02 суток. Комбинация этих движений даёт величину солнечных суток на планете 116,8 земных суток. Интересно, что один оборот вокруг своей оси по отношению к Земле Венера совершает за 146 суток, а синодический период составляет 584 суток, т. е. ровно вчетверо дольше. В результате, в каждом нижнем соединении Венера обращена к Земле одной и той же стороной. Пока неизвестно, является ли это совпадением, или же здесь действует гравитационное притяжение Земли и Венеры. По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км (95 % земного), масса — 4,87×1024кг (81,5 % земной), средняя плотность — 5,24 г/см³. Ускорение свободного падения равно 8,87 м/с², вторая космическая скорость — 10,4 км/с. [править] Атмосфера Плотность атмосферы Венеры Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Водяной пар и кислород содержатся в ней в следовых количествах (0,02 % и 0,1 %). Давление у поверхности достигает 93 атм, температура — 737 К. Это превышает температуру поверхности Меркурия, находящегося вдвое ближе к Солнцу. Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Плотность атмосферы Венеры всего в 14 раз меньше плотности воды. Интересно, что, несмотря на медленное вращение планеты, перепада температур между дневной и ночной стороной планеты не наблюдается — настолько велика тепловая инерция атмосферы. Облачный покров расположен на высоте 30 — 60 км и состоит из нескольких слоёв. Химический состав облаков пока не установлен. Предполагается, что в них могут присутствовать капельки концентрированной серной кислоты, соединения серы и хлора. Измерения, проведённые с борта космических аппаратов, спускавшихся в атмосфере Венеры, показали, что облачный покров не очень плотный, и, скорее, напоминает лёгкую дымку. Во время пролёта «Galileo» мимо Венеры, была проведена съёмка инфракрасным спектрометром NIMS, неожиданно выяснилось, что на волнах длиной 1,1, 1,18 и 1,02 мкм сигнал коррелирует с топографией поверхности, то есть для соответствующих частот существуют «окна», через которые видно поверхность Венеры. В ультрафиолетовом свете облачный покров выглядит как мозаика светлых и тёмных полос, вытянутых под небольшим углом к экватору. Их наблюдения показывают, что облачный покров вращается с востока на запад с периодом 4 суток. Это означает, что на уровне облачного покрова дуют ветры со скоростью 100 м/с. О нерешённых проблемах, связанных с атмосферой планеты, высказался сотрудник Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (ФРГ) Дмитрий Титов: Практически вся её атмосфера вовлечена в один гигантский ураган: она вращается вокруг планеты со скоростью, достигающей 120-140 метров в секунду у верхней границы облаков. Мы пока совершенно не понимаем, как это происходит и что поддерживает это мощнейшее движение. Ещё один пример: известно, что основной серосодержащий газ на Венере — это двуокись серы. Но когда мы начинаем моделировать химию атмосферы на компьютере, то выясняется, что двуокись серы должна быть «съедена» поверхностью в течение геологически короткого времени. Этот газ должен исчезнуть, если нет какой-то постоянной подпитки. Её приписывают, как правило, вулканической активности. В атмосфере Венеры молнии бьют чаще Земных на 2 порядка. Это явление получило название «Электрический Дракон Венеры». Природа такой электрической активности пока неизвестна. Впервые этот феномен был зафиксирован аппаратом Венера-2. Причём, обнаружили его как помехи в радиопередаче. [править] Климат Топографическая карта Венеры Расчёты показывают, что при отсутствии атмосферы максимальная температура поверхности Венеры не превышала бы 80°C. В действительности же температура на поверхности Венеры (на уровне среднего радиуса планеты) — около 750 К (475 °C), причём её суточные колебания незначительны. Давление — около 93 атм, плотность газа почти на два порядка выше, чем в атмосфере Земли. Установление этих фактов явилось разочарованием для многих исследователей, полагавших, что на этой, так похожей на нашу, планете условия близки к тем, что были на Земле в каменноугольный период, а следовательно, там может существовать похожая биосфера. Первые определения температуры, казалось, могли оправдать такие надежды, но уточнения (в частности, при помощи спускаемых аппаратов) показали, что благодаря парниковому эффекту возле поверхности Венеры исключена всякая возможность существования жидкой воды. Этот эффект в атмосфере планеты, приводящий к сильному разогреванию поверхности, создают углекислый газ и водяной пар, которые интенсивно поглощают инфракрасные (тепловые) лучи, испускаемые нагретой поверхностью Венеры. Температура и давление сначала падают с увеличением высоты. Минимум температуры 150—170 К (−125…−105°С) определён на высоте 60-80 км [2], а по мере дальнейшего подъёма температура растёт, достигая на высоте 90-120 км 310—345 К (35-70°С)[3]. Ветер, весьма слабый у поверхности планеты (не более 1 м/с), однако в районе экватора на высоте свыше 50 км усиливается до 150—300 м/с. Наблюдения с автоматических космических станций обнаружили в атмосфере грозы. [править] Поверхность и внутреннее строение Внутреннее строение Венеры Исследование поверхности Венеры стало возможным с развитием радиолокационных методов. Наиболее подробную карту составил американский аппарат «Магеллан», заснявший 98 % поверхности планеты. Картографирование выявило на Венере обширные возвышенности. Крупнейшие из них — Земля Иштар и Земля Афродиты, сравнимые по размерам с земными материками. На поверхности планеты также выявлены многочисленные кратеры. Вероятно, они образовались, когда атмосфера Венеры была менее плотной. Значительная часть поверхности планеты геологически молода (порядка 500 млн лет). 90 % поверхности планеты покрыто базальтовой лавой. Предложено несколько моделей внутреннего строения Венеры. Согласно наиболее реалистичной из них, на Венере имеется три оболочки. Первая — кора — толщиной примерно 16 км. Далее — мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц — электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движения вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твёрдом состоянии. Плотность в центре планеты достигает 14 г/см³. Интересно, что все детали рельефа Венеры носят женские имена, за исключением высочайшего горного хребта планеты, расположенного на Земле Иштар близ плато Лакшми и названного в честь Джеймса Максвелла. [править] Рельеф Кратеры на поверхности Венеры Изображение поверхности Венеры на основе радиолокационных данных. «Венера-15» и «Венера-16» в 1983—1984 годах произвели с помощью радиоволн картографирование большей части северного полушария. Американский «Магеллан» с 1989 по 1994 год произвёл более детальное (с разрешением 300 м) и почти полное картографирование поверхности планеты. На ней обнаружены тысячи древних вулканов, извергавших лаву, сотни кратеров, горы. Поверхностный слой (кора) очень тонок; ослабленный высокой температурой, он даёт много возможностей лаве вырваться наружу. Венера — самое активное небесное тело, вращающееся вокруг Солнца[источник?]. Два венерианских континента — Земля Иштар и Земля Афродиты — по площади не меньше Европы каждая. Низменности, похожие на океанские впадины, занимают на Венере только одну шестую поверхности. Горы Максвелла на Земле Иштар возвышаются на 11 км над средним уровнем поверхности. Кстати, горы Максвелла, а также области Альфа и Бета являются единственными исключениями из правила, принятого МАС. Всем остальным районам Венеры даны женские имена, в том числе русские: на карте можно найти Землю Лады, равнину Снегурочки и даже каньон Бабы-Яги. [1] Ударные кратеры — редкий элемент венерианского пейзажа. На всей планете имеется лишь около 1000 кратеров. На снимке два кратера диаметрами около 40 — 50 км. Внутренняя область заполнена лавой. «Лепестки» вокруг кратеров представляют собой участки, покрытые раздроблённой породой, выброшенной наружу во время взрыва при образовании кратера. [править] Наблюдение Венеры [править] Вид с Земли Венера рядом с Солнцем закрытым Луной. Кадр с аппарата Клементин Венеру легко распознать, так как по блеску она намного превосходит самые яркие из звёзд. Отличительным признаком планеты является её ровный белый цвет. Венера, так же, как и Меркурий, не отходит на небе на большое расстояние от Солнца. В моменты элонгаций Венера может удалиться от нашей звезды максимум на 48°. Как и у Меркурия, у Венеры есть периоды утренней и вечерней видимости: в древности считали, что утренняя и вечерняя Венеры — разные звёзды. Венера — третий по яркости объект на нашем небе. В периоды видимости её блеск в максимуме около m = −4,4. В телескоп, даже небольшой, можно без труда увидеть и пронаблюдать изменение видимой фазы диска планеты. Их впервые наблюдал в 1610 году Галилей. Атмосферу на Венере открыл М. В. Ломоносов 6 июня 1761 г. (по новому стилю). [править] Прохождение по диску Солнца Венера на диске солнца Венера пролетает солнце. Видео Основная статья: Прохождение Венеры по диску Солнца Так как Венера является внутренней планетой по отношению к Земле, земной наблюдатель может наблюдать её прохождение по диску Солнца, когда при виде с Земли в телескоп её можно видеть в виде маленького чёрного диска. Однако, это явление является одним из самых редких в Солнечной системе. Примерно в течение двух с половиной столетий случается четыре прохождения — два декабрьских и два июньских. Ближайшее произойдёт 6 июня 2012 года. Впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца 4 декабря 1639 года английский астроном Джеримайя Хоррокс (1619—1641) Он же это явление предвычислил. Особый интерес для науки представляли наблюдения «явления Венеры на Солнце», которые сделал М. В. Ломоносов 6 июня 1761 года. Это прохождение наблюдалось во всём мире, но только Ломоносов обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». Такой же светлый ореол наблюдался и при схождении Венеры с солнечного диска. Ломоносов дал правильное научное объяснение этому явлению, считая его результатом преломления солнечных лучей в атмосфере Венеры. «Планета Венера — писал он,— окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Так впервые в истории астрономии, ещё за сто лет до открытия спектрального анализа, было положено начало физическому изучению планет. В то время о планетах Солнечной системы почти ничего не было известно. Поэтому наличие атмосферы на Венере Ломоносов рассматривал как неоспоримое доказательство сходства планет и, в частности, сходства между Венерой и Землёй. [править] Исследования планеты с помощью космических аппаратов Цветная панорама поверхности Венеры, сделанная советским аппаратом Венера-13 КА Пионер-Венера-2 Венера довольно интенсивно исследовалась с помощью космических аппаратов. Первым космическим аппаратом, предназначавшимся для изучения Венеры, была советская «Венера-1». После попытки достижения Венеры этим аппаратом, запущенным 12 февраля 1961, к планете направлялись советские аппараты серии «Венера», «Вега», американские «Маринер», «Пионер-Венера-1», «Пионер-Венера-2», «Магеллан». В 1975 космические аппараты «Венера-9» и «Венера-10» передали на Землю первые фотографии поверхности Венеры; в 1982 «Венера-13» и «Венера-14» передали с поверхности Венеры цветные изображения.[4] Впрочем, условия на поверхности Венеры таковы, что ни один из космических аппаратов не проработал здесь более двух часов. [править] Дополнительные сведения [править] Спутник Венеры Основная статья: Спутники Венеры Венера наряду с Меркурием считается планетой, не имеющей естественных спутников. В прошлом имели место многочисленные заявления о наблюдении спутников Венеры, но открытие всегда оказывалось основанным на ошибке. Первые заявления о том, что обнаружен спутник Венеры, относятся к XVII веку. Всего за 120-летний период до 1770 года было зарегистрировано более 30 наблюдений спутника как минимум 20 астрономами. К 1770 году поиски спутников Венеры были практически прекращены, в основном из-за того, что не удавалось повторить результаты предыдущих наблюдений, а также в результате того, что никаких признаков наличия спутника не было обнаружено при наблюдении прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 и 1769 году. У Венеры (как и у Марса и Земли) существует квази-спутник, астероид 2002 VE68, обращающийся вокруг Солнца таким образом, что между ним и Венерой существует орбитальный резонанс, в результате которого на протяжении многих периодов обращения он остаётся вблизи планеты. [править] Терраформирование Венеры Основная статья: Колонизация Венеры Венера — кандидат на терраформирование. По одному из планов предполагалось распылить в атмосфере Венеры генетически модифицированные сине-зелёные водоросли, которые, перерабатывая углекислый газ (атмосфера Венеры на 96 % состоит из углекислого газа) в кислород, значительно уменьшили бы парниковый эффект и понизили бы температуру на планете. Однако для фотосинтеза необходимо наличие воды, которой, по последним данным, на Венере практически нет (даже в виде паров в атмосфере). Поэтому для реализации такого проекта необходимо в первую очередь доставить на Венеру воду — например, посредством бомбардировки её водно-аммиачными астероидами или иным путём. Необходимо отметить, что на высоте ~ 50—100 км в атмосфере Венеры существуют условия, при которых могут существовать некоторые земные бактерии. [править] Интересные факты На планете Венера самая горячая поверхность из всех планет Солнечной системы, её средняя температура составляет около 480 °С, что затрудняет исследования путём сбора проб пород поверхности. В романе Братьев Стругацких «Страна Багровых Туч» Венера была второй планетой после Марса, которую пытались колонизировать из-за залежей радиоактивных веществ под названием «Урановая Голконда». Земля [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Земля Фотография Земли с корабля Аполлон-17 Орбитальные характеристики Афелий 152 097 701 км 1.0167103335 а. е. Перигелий 147 098 074 км 0.9832898912 а. е. Большая полуось 149 597 887,5 км 1.0000001124 а. е. Орбитальный эксцентриситет 0,016710219 Сидерический период 365,256366 дней Орбитальная скорость 29,783 км/c 107 218 км/ч Наклонение 7,25° (относительно солнечного экватора) Долгота восходящего узла 348,73936° Аргумент перицентра 114,20783° Число спутников 1 (Луна) Физические характеристики Сжатие 0,0033528 Полярный радиус 6 356,8 км Средний радиус 6 371,0 км Площадь поверхности 510 072 000 км² Объём 1,0832073×1012 км³ Масса 5,9736×1024 кг Средняя плотность 5,5153 г/см³ Ускорение свободного падения на экваторе 9,780327 м/с² Вторая космическая скорость 11,186 км/с Период вращения 0.99726968 дней Наклон оси вращения 23,439281° Альбедо 0,367 Температура поверхности мин сред макс На уровне моря −89 °C (184,16°K) 14 °C (287,16°K, 11,20°R, 57,20 °F) 57.7 °C Атмосфера Состав атмосферы 78,08 % Азот (N2) 20,95 % Кислород (O2) 0,93 % Аргон 0,038 % Углекислый газ Около 1 % водного пара (в зависимости от климата) У этого термина существуют и другие значения, см. Земля (значения). Земля́ — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди землеподобных планет. Чаще всего упоминается как Земля, Планета Земля, Мир. Единственное известное на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми существами. Научные данные указывают на то, что Земля образовалась около 4,54 млрд лет назад,[1][2][3][4] и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Жизнь, появилась на Земле около 3,5 миллиарда лет назад. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, так же как и формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни на Земле. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 71 % поверхности планеты покрыт морской водой, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных нам жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо известной нам планеты в Солнечной системе. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, относительно твёрдого слоя называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро. Земля взаимодействует с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 дней. Этот отрезок времени — Сидерический год, который равен 365,26 солнечным суткам. Ось вращения Земли наклонена на 23,4° относительно её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один Тропический год (365,24 солнечных суток). Луна — начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад, что стабилизировало осевой наклон нашей планеты и является причиной приливов, которые замедляют вращение Земли. Кометная бомбардировка во время ранней истории планеты сыграла свою роль в формировании океанов. Более поздние воздействия астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли. В частности, падения астероидов могут нести ответственность за несколько массовых вымираний различных видов живых существ.Содержание [убрать] 1 История Земли 2 Строение Земли 2.1 Форма 2.2 Химический состав 2.3 Внутреннее строение 2.3.1 Земная кора 2.3.2 Мантия земли 2.3.3 Ядро Земли 2.4 Тектонические платформы 2.5 Географическая оболочка 2.6 Гидросфера 2.7 Атмосфера 2.8 Биосфера 3 Орбита и вращение Земли 4 Наблюдение 5 Луна 6 Потенциально опасные объекты 7 Географические сведения 7.1 Использование суши 7.2 Антропогеография 8 Административное состояние Земли 9 Роль в культуре 10 Будущее 11 См. также 12 Примечания 13 Ссылки [править] История Земли Основная статья: История Земли Земля и другие планеты солнечной системы сформировались 4,54 млрд лет назад[5] из единой солнечной туманности, дискообразной массы пыли и газа, оставшейся после формирования Солнца. Первоначально внешний слой Земли представлял собой расплавленную массу. Когда в атмосфере стала накапливаться вода, поверхность планеты начала остывать и отвердевать[источник?]. Луна сформировалась позднее, возможно в результате касательного столкновения[6] Земли с объектом, по размерам близким Марсу[7] и массой 10 % от земной[8] (иногда этот объект называют «Тейя»). Часть массы этого тела слилась с Землёй, а часть была выброшена в околоземное пространство и образовала кольцо обломков, со временем агрегировавшееся и давшее начало Луне[7]. Обезгаживание и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов.[9] Предположительно 4 млрд лет назад, интенсивные химические реакции привели к возникновению самовоспроизводящихся молекул, и в течение полумиллиарда лет появился «последний универсальный общий предок» (англ. Last Universal Common Ancestor).[10] Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток — эукариотов.[11] Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.[12] Поскольку поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет, континенты появлялись и разрушались. Континенты перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад, самый ранний из известных суперконтинентов — Родиния, стал раскалываться на части. Позже континенты объединились в Паннотию (600—540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов — Пангею, который распался 180 млн лет назад.[13] В 1960 году была выдвинута гипотеза Snowball Earth, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв, когда резко ускорилось распространение многоклеточных форм жизни.[14] После кембрийского взрыва, около 535 млн лет назад, было пять массовых вымираний.[15] Последнее массовое вымирание случилось 65 млн лет назад, когда, вероятно, падение метеорита привело к исчезновению динозавров (не птиц) и других крупных рептилий, но обошло мелких зверей, таких как млекопитающие, которые тогда напоминали землероек. В течение последних 65 млн лет, развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения.[16] Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни,[17]влиять на природу и численность других видов. Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на Плейстоцен около 3 млн лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40—100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы, как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли (см. гипотезу Геи[18], (или Гайягипотеза) выдвинутую Джеймсом Лавлоком (англ. James Ephraim Lovelock), а также теорию биотической регуляции[19], предложенную В. Г. Горшковым) Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад.[20] [править] Строение Земли Земля относится к планетам земной группы, а значит она, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Эта крупнейшая из четырёх планет земной группы в солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырёх планет.[21] [править] Форма Основная статья: Фигура Земли Сопоставление размеров планет земной группы (слева направо): Меркурий, Венера, Земля, Марс Форма Земли (геоид) близка к вытянутому эллипсоиду — шарообразная форма с утолщениями на экваторе — и отличается от него на величину до 100 метров.[22] Средний диаметр планеты примерно равен 12 742 км. Это 40 000 км/π, так как метр в прошлом определялся, как 1/10 000 000 расстояния от экватора до северного полюса через Париж.[23] Вращение земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты.[24] Высшей точкой поверхности Земли является гора Эверест (8 848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (10 911 м под уровнем моря). Поэтому, по сравнению с идеальным эллипсоидом, Земля имеет допуск в пределах 0,17 % (1/584), что меньше 0,22 % — допустимого допуска для бильярдного шара.[25] Из-за выпуклости экватора, самой удалённой точкой поверхности от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре.[26] [править] Химический состав См. также: Распространённость химических элементов Таблица оксидов земной коры Ф. У. КларкаСоединение содержание Кремнезём SiO2 59,71 % Глинозём Al2O3 15,41 % Оксид кальция CaO 4,90 % Оксид магния MgO 4,36 % Оксид натрия Na2O 3,55 % Оксид железа (II) FeO 3,52 % Оксид калия K2O 2,80 % Оксид железа (III) Fe2O3 2,63 % Вода H2O 1,52 % Диоксид титана TiO2 0,60 % Пентоксид фосфора P2O5 0,22 % Итого 99,22 % Формула Процентное Масса Земли приблизительно равна 5,98×1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю ≈1050. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе внутреннее пространство, предположительно, состоит из железа(88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %).[27] Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более чем на 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породосоставляющие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов (таблица справа). Все прочие компоненты встречаются в очень незначительном количестве.[28] [править] Внутреннее строение Общая структура планеты ЗемляАтмосфера Биосфера Гидросфера Кора Континентальная кора Океаническая кора Осадочный слой Верхняя кора Нижняя кора Литосфера Литосферные плиты Астеносфера Граница Мохоровичича Мантия Верхняя мантия Сейсмический раздел 660 км Нижняя мантия Граница ядро-мантия Ядро Внешнее ядро Внутреннее ядро Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая. Геологические слои Земли[29] по глубине от поверхности:[30]Глубина км Слой Плотность г/см³ 0—60 Литосфера (местами варьируется от 5 до 200 км) — 0—35 … Кора (местами варьируется от 5 до 70 км) 2,2—2,9 35—60 … Самая верхняя часть мантии 3,4—4,4 35—2890 Мантия 3,4—5,6 100—700 … Астеносфера — 2890—5100 Внешнее ядро 9,9—12,2 5100—6378 Внутреннее ядро 12,8—13,1 Внутренняя теплота планеты скорее всего обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232. У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда лет.[31] В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа.[32] Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и Траппов.[33] [править] Земная кора Основная статья: Земная кора Земная кора — это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах.[34] Бывает два типа коры — континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит. [править] Мантия земли Основная статья: Мантия Земли Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору. Мантия составляет 67 процентов всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5 — 70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия расположена в огромном диапазоне глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть через неё, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времен формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору. Теплоперенос в мантии происходит путем медленной конвекции, посредством пластической деформации минералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты (см. тектоника плит). Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции. [править] Ядро Земли Модель Земли Основная статья: Ядро Земли Ядро состоит из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. [править] Тектонические платформы Основная статья: Тектоника плит Карта, иллюстрирующая расположение основных тектонических плит. Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из двух слоёв: литосферы, включающей земную кору, и затвердевшей верхней части мантии. Под Литосферой располагается астеносфера, составляющая внутреннюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.[35] Литосфера, разбитая на так называемые тектонические плиты, как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция, дивергенция и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин.[36] Крупнейшие тектонические плиты:[37]Название плиты Площадь 106 км² Зона покрытия Африканская плита 61,3 Африка Антарктическая плита 60,9 Антарктика Австралийская плита 47,2 Австралия Евразийская плита 67,8 Азия и Европа Северо-Американская плита 75,9 Северная Америка и северо-восточная Сибирь Южно-Американская плита 43,6 Южная Америка Тихоокеанская плита 103,3 Тихий океан Среди плит меньших размеров следует отметить индостанскую, арабскую, карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Наибольшей скоростью перемещения обладают океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год[38],а тихоокеанская плита — со скоростью 52-69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты — 21 мм в год.[39] [править] Географическая оболочка Основная статья: Географическая оболочка Распределение высот и глубин по поверхности Земли. Данные Геофизического информационного центра США. Приповерхностные части планеты (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом называются географической оболочкой и изучаются географией. Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 %[40] поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы[24], океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др. В течение геологических периодов, поверхность планеты, из-за тектонических процессов и эрозии, постоянно изменяется. Рельеф тектонических плит формируется под воздействием выветривания, которое является следствием осадков, колебаний температур, химических воздействий. Ледники, береговая эрозия, образование коралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами[41] также влияют на изменение земной поверхности. При перемещении континентальных плит по планете, океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время, поднимающееся из глубин вещество мантии, создаёт дивергентную границу на срединно-океанических хребтах. Совместно эти два процесса приводят к постоянному обновлению материала океанической плиты. Возраст большей части океанского дна меньше 100 млн лет. Древнейшая океаническая плита расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает порядка 3 млрд лет.[42][43] Континентальные плиты состоят из материала с низкой плотностью, такого как вулканические гранит и андезит. Менее распространён базальт — плотная вулканическая порода, являющаяся основной составляющей океанического дна.[44] Примерно 75 % поверхности материков покрыто осадочными породами, хотя эти породы составляют примерно 5 % земной коры.[45] Третьими по распространённости на Земле породами являются метаморфические горные породы, сформировавшиеся в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под действием высокого давления, высокой температуры или того и другого одновременно. Самые широко распространённые силикаты на поверхности Земли — это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда, пироксен и оливин[46]; карбонаты — кальцит (в известняке), арагонит и доломит.[47] Педосфера представляет собой самый верхний слой литосферы, включает почву и процессы почвообразования. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами.[48] Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодьев и пастбищ, это примерно 1,3×107 км² пахотных земель и 3,4×107 км² пастбищ.[49] [править] Гидросфера Основная статья: Гидросфера Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова, и в вечной мерзлоте, слагая криосферу. [править] Атмосфера Основная статья: Атмосфера Земли Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология. [править] Биосфера Основная статья: Биосфера Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. [править] Орбита и вращение Земли Основная статья: Вращение Земли Вращение Земли Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4.091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг оси, соединяющей северный и южный полюса.[50] Скорость вращения планеты с запада на восток составляет примерно 15 градусов в час (1 градус в 4 минуты, 15' в минуту). Это эквивалентно видимому диаметру Солнца или Луны каждые две минуты. (Видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы.) Вращение земли замедляется с течением времени. Приблизительно, за одно столетие, земля поворачивается на 33 секунды дуги (не путать со временем!) меньше, чем в предыдущее столетие. То есть, угловое замедление составляет 33 секунды/столетие². Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со скоростью примерно равной 30 км/c (108 000 км/час)[51], совершая полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год). С Земли перемещение Солнца относительно звёзд составляет около 1° в день в восточном направлении. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: в июле она начинает ускоряться (после прохождения афелия), а в январе — снова начинает замедляться (после прохождения перигелия). Солнце и вся солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c. В свою очередь солнечная система в составе галактики Млечного пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной. Увлекаемая движением Солнца, Земля описывает в пространстве винтовую линию. Снимок Земли, сделанный космическим аппаратом Вояджером-1 с расстояния в 6 млрд км от Земли. Луна обращается вместе с Землёй вокруг общего центра масс каждые 27,32 суток относительно звёздного фона. Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами луны (синодический месяц) составляет 29,53059 дня. Если смотреть на орбиту Луны с северного полюса мира, то Луна движется вокруг Земли против часовой стрелки. Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости Земля-Солнце на 23,5 градуса (направление и угол наклона оси Земли зависит от периода прецессии равноденствия, а видимое возвышение Солнца зависит от времени года); плоскость Земля-Луна отклонена на 5 градусов относительно плоскости Земля-Солнце (без этого отклонения каждые две недели происходило бы одно из затмений: солнечное либо лунное).[52] Из-за наклона оси Земли, высота Солнца над горизонтом в течение года изменяется. Для наблюдателя в северных широтах, когда северный полюс наклонён к Солнцу, светлое время суток длится дольше и Солнце в небе находится выше. Это приводит к более высоким средним температурам воздуха. Когда северный полюс отклоняется в противоположную от Солнца сторону, всё становится наоборот и климат делается холоднее. За северным полярным кругом в это время почти на полгода устанавливается ночь (полярная ночь). Эти изменения климата (обусловленные наклоном земной оси) приводят к смене времён года. Четыре сезона определяются солнцестояниями — моменты, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца — и равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит примерно 21 декабря, летнее — примерно 21 июня, весеннее равноденствие — приблизительно 20 марта, а осеннее — 23 сентября. Наклон земной оси в южном полушарии противоположен наклону в северном. Таким образом, когда в северном полушарии лето, то в южном — зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например, февраль в северном полушарии это последний месяц зимы и самый холодный месяц; в южном же — последний месяц лета, он же — самый тёплый). Угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени. Однако, этот наклон претерпевает незначительные, нерегулярные смещения (известные как нутация) с периодичностью 18,6 лет. Так же существуют долгопериодические нутации (около 41 000 лет), известные как циклы Миланковича. Ориентация оси Земли со временем тоже изменяется, длительность периода прецессирования составляет 25 000 лет; эта прецессия является причиной различия звёздного года и тропического года. Оба эти движения вызваны меняющимся притяжением, действующим со стороны Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли. Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсов имеет разнообразные, циклические составляющие, которые вместе называются квазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения, существует 14-месячный цикл, именуемый чандлеровским движением полюсов Земли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток.[53] В настоящее время, перигелий Земли приходится примерно на 3 января, а афелий — примерно на 4 июля. Из-за изменения расстояния между Землёй и Солнцем, в перигелии количество солнечной энергии, достигающей Землю, на 6,9 %[54] больше, чем в афелии. Так как южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем северное. Однако, этот эффект значительно менее значим, чем изменение полной энергии обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, бо́льшая часть избыточной энергии поглощается бо́льшим количеством воды южного полушария.[55] Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн км.[56][57] Это максимальная дистанция, на которой влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитаций других планет и Солнца. [править] Наблюдение Вид Земли и Луны с Марса, фото с Mars Global Surveyor. Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году аппаратом Эксплорер-6. [58] Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. Экипаж Аполлона 8 в 1968 году первым наблюдал восход Земли с лунной орбиты. В 1972 году экипаж Аполлона 17 сделал знаменитый снимок Земли — «The Blue Marble». Из открытого космоса и с других планет можно наблюдать прохождение Земли через фазы, подобные лунным, так же, как земной наблюдатель может видеть фазы Венеры (открытые Галилео Галилеем). [править] Луна Основная статья: Луна Вид Земли с орбиты ЛуныНазвание обращения Луна 3 474,8 км 7,349×1022 кг Диаметр Масса Большая полуось Период 384 400 км 27 дней 7 часов 43,7 минуты Луна — относительно большой планетоподобный спутник с диаметром, равным четверти земного. Это самый большой, по отношению к размерам своей планеты, спутник солнечной системы. По названию земной Луны, естественные спутники других планет также называют «лунами». Гравитационное притяжение между Землёй и Луной является причиной земных приливов и отливов. Аналогичный эффект на Луне проявляется в том, что она постоянно обращена к Земле одной и той же стороной (период оборота Луны вокруг своей оси равен периоду её оборота вокруг Земли; см. также приливное ускорение Луны). Это называется приливной синхронизацией. Во время обращения Луны вокруг Земли Солнце освещает различные участки поверхности спутника, что проявляется в явлении лунных фаз: тёмная часть поверхности отделяется от светлой терминатором. Из-за приливной синхронизации Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Через миллионы лет это крошечное изменение, а также увеличение земного дня на 23 мкс в год, приведут к значительным изменениям.[59] Так, например, в Девонский период (примерно 410 млн лет назад) в году было 400 дней, а сутки длились 21,8 часа.[60] Луна может драматически повлиять на развитие жизни путём изменения климата на планете. Палеонтологические находки и компьютерные модели показывают, что наклон земной оси стабилизируется приливной синхронизацией Земли с Луной.[61] Некоторые теоретики считают, что без этой стабилизации, действующей против вращающего момента со стороны Солнца и планет на экваториальную выпуклость Земли, ось вращения была бы хаотична и нестабильна, как, например, у Марса. Если бы ось вращения Земли приблизилась к плоскости эклиптики, то в результате климат на планете стал бы чрезвычайно суровым. Один из полюсов был бы направлен прямо на Солнце, а другой — в противоположную сторону, и по мере обращения Земли вокруг Солнца они менялись бы местами. Полюсы были бы направлены прямо на Солнце летом и зимой. Планетологи, изучавшие такую ситуацию, утверждают, что, в таком случае, на Земле вымерли бы все крупные животные и высшие растения.[62] Однако, это спорная тема, и дальнейшие исследования Марса, у которого сходные с земными период обращения и наклон оси, но нет такой большой Луны и жидкого ядра, могут разрешить этот вопрос. С Земли видимый размер Луны очень близок к видимому размеру Солнца. Угловые размеры (или телесный угол) этих двух небесных тел схожи постольку, поскольку хоть диаметр Солнца и больше лунного в 400 раз, оно и находится в 400 раз дальше от Земли. Благодаря этому обстоятельству и наличию значительного эксцентриситета орбиты Луны, на Земле могут наблюдаться как полные, так и кольцеобразные затмения. Воспроизведение в масштабе относительных размеров Земли, Луны и расстояния между ними. Самая широко распространённая теория происхождения Луны, Теория Гигантского столкновения, утверждает, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Теи (размером примерно с Марс) с ранней Землёй. Эта гипотеза, среди прочего, объясняет причины сходства и различия состава лунного грунта и земного.[63] У Земли есть по крайней мере два нерукотворных соорбитальных спутника — это астероиды 3753 Cruithne и 2002 AA29.[64][65] и множество рукотворных. [править] Потенциально опасные объекты Основная статья: Астероиды, сближающиеся с Землёй Околоземные объекты (космические тела, траектории которых проходят на расстоянии 1,3 астрономических единицы от Земли или меньше) диаметром более 150 метров, преодолевающие границу в 0,05 а. е., считаются потенциально опасными объектами. [править] Географические сведения Основная статья: География Физическая карта Земли Площадь Поверхность: 510,073 миллионов км² Суша: 148,94 миллионов км² Вода: 361,132 миллионов км² 70,8 % поверхности планеты покрыто водой, и 29,2 % занимает суша. Длина береговой линии 356 000 км[источник?] [править] Использование суши пашня 10 % постоянные посевы 1 % постоянные выпасы 26 % леса и лесистые местности 32 % города 1,5 % другое 30 % (на 1993 год) Поливные земли: 2 481 250 км² (на 1993 год) [править] Антропогеография Основная статья: Человек На Земле проживает приблизительно 6,5 млрд человек (оценка на 25 февраля 2006 года). Согласно прогнозам, население Земли достигнет семи миллиардов в 2013 году и 9,1 млрд в 2050 (согласно оценкам ООН в 2005 году). Ожидается, что основная доля роста населения придётся на развивающиеся страны. Плотность населения в различных частях Земли сильно различается. На 22 июня 2007 года за пределами Земли побывали 457 человек. [править] Административное состояние Земли Современное положение и краткий исторический обзор На Земле нет верховного правительства планетарного масштаба. Существующая всемирная политическая структура — Организация Объединённых Наций — учреждена 24 октября 1945 года. ООН предоставляет трибуну для международных дискуссий, но не обладает достаточными полномочиями для принятия обязующих решений и необходимыми ресурсами для обеспечения их исполнения, поскольку действующее международное право при разрешении большинства коллизий исходит из верхове́нства собственных правовых систем государств, признанных мировым сообществом, нормы которых распространяются на находящиеся под их юрисдикцией население, участки поверхности Земли в их границах — («территория»), на прилегающие к ним части атмосферы — («воздушное пространство»), Океана — («территориальные воды») и земной коры — («недра»). Приоритет на́днационального права над внутригосударственным вступает в силу только тогда, когда народы и правительства сами идут на сознательное ограничение суверенитета своих стран в пользу интересов, признанных общими и устанавливают этот порядок внутренним законодательством. Такова, например, правовая система Европейского союза. На Земле насчитывают около 300 административных образований, декларирующих свой государственный статус, включая явно зависимые территории и самопровозглашенные государства, непризнанные большинством других государств. Международным правом не решен вопрос о согласовании фиксированных в межгосударственных соглашениях принципов «нерушимости границ» и «территориальной целостности» государств, с никем официально не оспариваемым правом народов на самоопределение. В истории земной цивилизации династические конфликты, территориальные претензии, пограничные споры и сепаратистские тенденции чаще всего разрешались интервенциями и гражданскими войнами, и только в исключительных случаях — в результате переговоров между правительствами, и еще реже — волей большинства населения, выраженной на референдуме. С возникновением более 5 тысяч лет назад первых городов-государств, наиболее успешные из них, используя свое военное и экономическое превосходство, подчиняли себе прилегающие территории, распространяли свою культуру и становились империями, объединявшими под унифицированным и централизованным управлением обширные пространства и многие народы. Самыми значительными из таких образований были Шумер (IV—III тыс. до н. э), Древневавилонское царство (III—II тыс. до н. э.), Египет (III—II тыс. до н. э.) и Ассирия (XIV—VII вв. до н. э.). Их сменили Нововавилонское царство (VII—VI вв. до н. э.) и Персидская империя (VI—IV вв. до н. э.). Позже, в Средиземноморье возвышались и приходили в упадок, сохраняя между собой культурную и политическую преемственность, античные государства: Древняя Греция в период эллинизма (III—II в. до н. э.), Римская империя (III в. до н. э. — 476 гг. н. э.) и Византийская империя (330 г — 1453 г.). Образовавшиеся одновременно с древними ближневосточными империями, оригинальные цивилизации древней Индии и древнего Китая долго опережали в культурном развитии остальные регионы Земли, но из-за самоизоляции они не оказали заметного влияния на ход мировой истории. Напротив того, античные империи Средиземноморья, сохранив и дополнив знания и технологии древнего Ближнего Востока, заложили фундамент современной глобальной цивилизации. Достижения и завоевания древних греков, римлян и византийцев до сих пор определяют такие важные для землян региональные особенности, как распространение языков и религий и даже многие современные государственные границы в Старом Свете. Гибель античных империй, последовавшая в результате внутренних этнических и религиозных конфликтов и нашествий извне варваров (готов, гуннов, аланов, вандалов и пр.), вызвала упадок искусства, науки и техники на период, названый «Тёмными веками» (VI—VIII вв н. э.) и привела к образованию на территориях, ранее последовательно контролировавшихся Грецией, Римом и Византией, новых европейских государств — к северу от Средиземноморского бассейна и Арабского Халифата (с 632 г по 1258 г.) — к югу. Экспансия франкского государства в VIII веке заложила основы империи Карла Великого и его потомков (800 г — начало X в.) и наследовавшей ей Священной Римской империи германской нации (формально существовавшей с 962 г по 1806 г.). Завоеваные турками в XIII—XV вв. бывшие владения Византии и Халифата вошли в состав Османской империи (существовавшей с 1299 г и до 1922 г.). Сравнительно недолго (1206—1368 гг.), но на большей части территории Евразии господствовала Монгольская империя, прервав развитие покоренных ею народов. Важную роль в эпоху Возрождения сыграли итальянские торговые республики (Венеция, Генуя, Флоренция), проводившие активную колонизаторскую политику. После Реконкисты с 1492 г и до поражения от англо-голландского флота в 1588 г, Испанская империя успела подчинить обширные территории в Америке, Африке, Океании и в Юго-Восточной Азии, положив начало распространению христианства и европейской цивилизации на весь остальной мир и практически уничтожив самобытные доколумбовые цивилизации Америки: империи Инков (XI—XVI вв), Ацтеков (XIII—XVI вв) и остатки культуры Майя (IX в. до н. э. — XI в. н. э.). На европейском континенте, начиная с эпохи абсолютизма и до Великой Французской Революции в культурном и государственном строительстве лидировала Франция. После поражения императора Наполеона в 1815 году и до начала XX века, безуспешно претендовали на бо ́льшую роль в мире европейские континентальные державы — Российская (1721—1917 гг.), Австрийская (1804—1867-1918 гг.) и Германская (1871—1943 гг.) империи, а на Дальнем Востоке — Японская империя (1867—1945 гг.) Но только Британской империи (1707—1949 гг.) удалось с середины XVIII века и до начала I Мировой Войны доминировать на Земле, как наиболее могущественной торговопромышленной, военно-морской и колониальной державе. Итогом мировых войн XX века стал катастрофически быстрый распад многотысячелетней имперско-колониальной модели человеческой цивилизации и образование вместо бывших метрополий и колоний — сотен новых государств, большинство из которых оказались слишком слабыми в экономическом и в военном отношении, чтобы обладать подлинным суверенитетом, что привело к образованию из них множества нестойких экономических союзов, аморфных политических коалиций и «добровольно-принудительных» военных блоков, из которых наибольшим весом обладали антагонистичные между собой организации Варшавского Договора, существовашего в 1955—1991 годах и Североатлантического договора, заключенного в 1949 году и действующего поныне. После распада СССР, Соединенные штаты Америки остались единственным и безраздельным научно-техническим, финансово-экономическим и военно-политическим мировым лидером, но с конца XX века, в значительной степени благодаря западным инвестициям и технологиям, растет значение стран Дальнего Востока и Юго-Восточной Азии: Японии, Южной Кореи, Китая, Индии и др. Вероятно, в XXI веке будет завершен процесс глобализации Земной цивилизации, начатый еще античными империями и резко ускоренный 400 лет назад Британской ОстИндской и Голландской Вест-Индской торговыми компаниями — первыми в истории транснациональными корпорациями современного типа [66]. Глобализация характеризуется все большей «проницаемостью» любых административных и государственных границ для капитала, товаров, технологий, услуг, информации, рекламы, пропаганды и всех прочих факторов интеграции народных хозяйств и унификации национальных культур, что означает пропорциональное ослабление контроля со стороны граждан и легитимных правительств на территориях своих стран — над финансовой, коммерческой, производственной и медийной деятельностью ТНК и, тем самым — над экономическим, идеологическим и политическим влиянием транснациональных корпораций на принимаемые правительствами решения. В ближайшем будущем это поставит под вопрос возможность даже самых могущественных из ныне существующих государств обеспечить свой суверенитет в полном объёме и в его традиционном понимании, поскольку уже сейчас ТНК располагают научно-технической, экономической и финансовой мощью, превышающей аналогичные ресурсы большинства стран мира. В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. [править] Роль в культуре Название Земля образовалось от общеславянского древнего корня «зем-», который означал низ, пол, земля.[67] В английском языке Земля — Earth. Это название возникло от англо-саксонского слова VIII века erda, которое обозначало землю или грунт. В древнеанглийском языке это слово преобразовалось в eorthe, а затем в среднеанглийском языке — в erthe.[68] Как имя планеты Earth впервые было использовано около 1400 года.[69] В английском языке, это единственное название планеты, которое не было взято из греко-римской мифологии. Стандартный астрономический знак Земли представляет собой крест очерченный окружностью. Этот символ использовался в различных культурах для разных целей. Другая версия символа — крест на вершине круга (♁), стилизованная держава; использовался в качестве раннего астрономического символа планеты Земля.[70] Во многих культурах Земля обожествляется. Она ассоциируется с богиней, богинейматерью, называется Мать Земля, нередко изображается как богиня плодородия. У ацтеков Земля называлась Тонанцин — «наша мать». У китайцев — это богиня Хоу-Ту (后土)[71], похожая на греческую богиню Земли — Гею. В скандинавской мифологии богиня Земли Ёрд была матерью Тора и дочерью Аннара. В древнеегипетской мифологии, в отличие от многих других культур, Земля отождествляется с мужчиной — бог Геб, а небо с женщиной — богиня Нут. Во многих религиях существуют теории происхождения Земли, говорящие о сотворении Земли сверхъестественным божеством или божествами. Во множестве античных культур Земля считалась плоской, так, в культуре Месопотамии, мир представлялся в виде плоского диска, плавающего по поверхности океана. Предположения о сферической форме Земли были сделаны греческими философами; такой точки зрения придерживался Пифагор. В Средневековье большинство европейцев считало, что Земля имеет форму шара, что было засвидетельствовано таким мыслителем как Фома Аквинский. [72] До появления космических полётов, суждения о шарообразной форме Земли были основаны на наблюдении вторичных признаков и на аналогичной форме других планет. [73] Технический прогресс второй половины XX века изменил общее восприятие Земли. До космических полётов, Земля часто изображалась как зелёный мир. Фантаст Фрэнк Пауль, возможно, первым изобразил безоблачную голубую планету (с чётко выделенной сушей) на обороте июльского выпуска журнала Amazing Stories в 1940 году.[74] В 1972 году экипажем Аполлона-17 была сделана знаменитая фотография Земли, получившая название «Blue Marble» (Голубой Мрамор). Снимок Земли, сделанный в 1990 году Вояджером-1 с огромного от неё расстояния, побудил Карла Сагана сравнить планету с бледной голубой точкой (Pale Blue Dot). [75] Также Земля сравнивалась с большим космическим кораблём с системой жизнеобеспечения, которую необходимо поддерживать,[76] или биосфера Земли описывалась как один большой организм.[77] В последние два века растущее движение в защиту окружающей среды проявляет обеспокоенность растущим влиянием деятельности человечества на природу Земли. Ключевыми задачами этого социально-политического движения являются защита природных ресурсов, ликвидация загрязнения. Защитники природы выступают за экологически рациональное использование ресурсов планеты и управление окружающей средой. Этого, по их мнению, можно добиться путём внесения изменений в государственную политику и изменением индивидуального отношения каждого человека. Особенно это касается крупномасштабного использования невозобновляемых ресурсов. Необходимость учёта влияния производства на окружающую среду налагает дополнительные затраты, что приводит к возникновению конфликта между коммерческими интересами и идеями природоохранных движений. [78] [править] Будущее Будущее планеты тесно связано с будущим Солнца. В результате накопления в ядре Солнца гелиевого «шлака», светимость звезды начнёт медленно возрастать. Яркость солнца возрастёт на 10 % в течение следующих 1,1 млрд лет и ещё на 40 % в течение следующих 3,5 млрд лет.[79] Согласно некоторым климатическим моделям, увеличение количества солнечного излучения, падающего на поверхность Земли, приведёт к чудовищным последствиям, включая возможность полного испарения всех океанов.[80] Повышение температуры поверхности Земли ускорит неорганическую циркуляцию CO2, уменьшив его концентрацию до смертельного для растений уровня (10 ppm для C4фотосинтеза) за 900 млн лет. Но даже если бы солнце было вечно и неизменно, то продолжающееся внутреннее охлаждение Земли могло бы привести к потере большей части атмосферы и океанов (из-за понижения вулканической активности).[81] Ещё через миллиард лет вода с поверхности планеты исчезнет полностью.[82] Через 5 млрд лет Солнце превратится в красного гиганта. Модель показывает, что Солнце увеличится в диаметре на величину, равную примерно 99 % нынешней дистанции до орбиты Земли (1 а. е.). Однако к тому времени орбита Земли может увеличиться до 1,7 а. е., поскольку ослабнет притяжение Солнца из-за уменьшения массы. И хотя Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца, большая часть живых организмов (если не все) исчезнет в результате катастрофической близости к звезде.[79] Луна [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Луна Орбитальные характеристики Перигей 363 104 км 0,0024 а. е. Апогей 405 696 км 0,0027 а. е. Большая полуось 384 399 км 0,00257 а. е. Эксцентриситет 0,0549 Сидерический период 27,321582 д 27 д 7 ч 43,1 мин Синодический период 29,530588 д 29 д 12 ч 44,0 мин Наклонение 5,145° относительно эклиптики Орбитальная скорость 1,022 км/с Долгота восходящего узла (убывание) 1 оборот за 18,6 лет Аргумент перицентра (возрастание) 1 оборот за 8,85 лет Период вращения синхронизирован (всегда повёрнута к Земле одной стороной) Спутник Земли Физические характеристики Экваториальный радиус 1738,14 км 0,273 земных Средний радиус 1737,10 км 0,273 земных Полярный радиус 1735,97 км 0,273 земных Площадь поверхности 3,793×107 км² 0,074 земных Эллипсоидность 0,00125 Обьём 2,1958×1010 км³ 0,020 земных Масса 7,3477×1022 кг 0,0123 земных Средняя плотность 3346,4 кг/м³ Первая космическая скорость 1,68 км/с Вторая космическая скорость 2,38 км/с Альбедо 0,12 Видимая звёздная величина −2,5/−12,9 −12,74 (при полной Луне) Температура Минимальная 100 К (−173,15 °C) (экватор) 70 К (−203,15 °C) Средняя 220 К (−53,15 °C) 130 К (−143,15 °C) Максимальная 390 К (116,85 °C) 230 К (−43,15 °C) У этого термина существуют и другие значения, см. Луна (значения). Луна́ — единственный естественный спутник Земли. Это второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник в Солнечной системе. Также, является первым (и на 2009 год единственным) внеземным объектом естественного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км. Звёздная величина Луны на земном небе −13m. Освещённость от полной Луны около поверхности Земли составляет 0,25 лк.Содержание [убрать] 1 Название 2 Общая характеристика 2.1 Движение Луны 2.2 Либрации 2.3 Условия на поверхности Луны 3 Приливы и отливы 3.1 Луна и жизнь 4 Исследования Луны 4.1 Древность и Средние Века 4.2 XIX век 4.3 XX век 4.4 XXI век 5 Геология Луны (селенология) 5.1 Сейсмология 5.2 Вода на Луне 6 Магнитное поле 7 Геохимия лунных пород 8 Селенография 8.1 Происхождение кратеров[12] 8.2 Лунные моря 9 Происхождение Луны 10 Международно-правовые проблемы освоения Луны 11 Луна в искусстве 11.1 Литература 11.2 Классическая музыка 11.3 Кино 12 Интересные факты 13 См. также 14 Источники 15 Ссылки [править] Название Слово луна восходит к праславянской форме *luna < и.-е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и латинское слово lūna «луна»[1]. Греки называли спутник Земли Селеной (греч. Σελήνη), древние египтяне — Ях (Иях). На всех тюркских языках луна будет «ай». [править] Общая характеристика [править] Движение Луны В первом приближении можно считать, что Луна двигается по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как медленно раскручивающуюся спираль, вследствие чего Луна ежегодно отдаляется от Земли на расстояние в 4 см.[2] Это подтверждают измерения, проводившиеся на протяжении 25 лет. Молодая Луна, вид с Земли. Период обращения Луны вокруг Земли относительно звёзд равен 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности. Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц. То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток. Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны.[3] Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида. [править] Либрации Лунные либрации Между вращением Луны вокруг собственной оси и её обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна вращается по закону Кеплера (неравномерно, то есть близ перигея быстрее, близ апогея медленнее). Однако вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Именно благодаря этому возможно взглянуть на обратную сторону Луны с запада или с востока. Такое явление колебания называется оптической либрацией по долготе. В связи же с наклоном оси Луны относительно плоскости Земли возможно заглянуть на обратную сторону с севера или с юга. Это также оптическая либрация, но по широте. Эти либрации суммарно позволяют наблюдать около 59 % лунной поверхности. Данное явление оптической либрации было открыто Галилео Галилеем в 1635 году, когда он был осуждён Инквизицией. Также существует физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также под действием приливных сил со стороны Земли. Эти колебания составляют т. н. физическую либрацию, которая составляет 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет. [править] Условия на поверхности Луны На Луне практически отсутствует атмосфера. Содержание газов у поверхности в ночное время не превышает 200000 частиц/см3 и увеличивается днём на два порядка за счёт дегазации грунта. Такая концентрация газов равноценна глубокому вакууму, поэтому днём её поверхность накаляется до +120 °C, но ночью или даже в тени она остывает до −160 °C. Небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Огромный диск Земли выглядит с Луны в 3,67 раз больше, чем Луна с Земли и висит в небе почти неподвижно. Фазы Земли, видимые с Луны, прямо противоположны лунным фазам на Земле. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, полученных из столкновений метеоров с лунной поверхностью. Толщина слоя реголита бывает от долей метра до десятков метров. [править] Приливы и отливы Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. Притяжение Луны сильнее на той стороне Земли, которая сейчас обращена к Луне, и слабее на противоположной стороне. Поэтому поверхность Земли, и особенно океаны, деформируются под действием Луны. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. А так как Земля вращается намного быстрее, чем Луна перемещается по своей орбите, перемещение выпуклостей вокруг Земли один раз за день даёт две высших точки прилива. [править] Луна и жизнь Когда Луна только зародилась — она была намного ближе к Земле, а скорость вращения земли была куда больше. Такая близость Луны увеличивала гравитационный эффект, и массивные потоки воды убывали и прибывали на береговых участках планеты каждые несколько часов. Такое интенсивное воздействие воды на планету приводило к интенсивному выветриванию и вымыванию солей минералов и других растворимых компонентов из первичных пород.[4] Это значительно повысило солёность океана и наполнило его минералами и микроэлементами — способствуя тем самым зарождению жизни на земле.[5] Первые приливы и отливы заливали прибрежную территорию(Литораль) на очень большие расстояния. Это приводило к тому — что водные обитатели на некоторое время оставались вне среды обитания. Пытаясь выжить, они приспособились к новым для себя условиям и со временем освоили сушу[6]. Луна приливной синхронизацией стабилизирует наклон оси вращения Земли, давая тем самым возможность стабильной смене времён года. [править] Исследования Луны Дедал (кратер). Диаметр: 93 км Глубина: 3 км Фотография Луны, сделанная Л. Резерфордом в 1865 [править] Древность и Средние Века Луна привлекала внимание людей с древних времён. Во II в. до н. э. Гиппарх исследовал поведение Луны в звёздном небе, определив наклон лунной орбиты относительно земной эклиптики, а также выявил ряд особенностей движения. Выведенную Гиппархом теорию развил впоследствии астроном из Александрии Клавдий Птолемей во II в. н. э., написав об этом книгу «Альмагест». Данная теория множество раз уточнялась, и в 1687 г, после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения, из чисто кинематической, описывающей геометрические свойства движения, теория стала динамической, учитывающей движение тел под действием приложенных к ним сил. Изобретение телескопов позволило различать более мелкие детали рельефа Луны. Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным тёмным областям, именовав их «морями», чем мы и пользуемся до сих пор. Данные топонимы отражали давнее представление, будто погода на Луне схожа с Земной, и тёмные участки якобы были заполнены лунной водой, а светлые участки считались сушей. Однако в 1753 году хорватский астроном Руджер Бошкович доказал, что Луна не имеет атмосферы. Дело в том, что при покрытии звёзд Луной, те исчезают мгновенно. Но если бы у Луны была атмосфера, то звезды бы погасали постепенно. Это свидетельствовало о том, что у спутника нет атмосферы. А в таком случае жидкой воды на поверхности Луны быть не может, так как она мгновенно бы испарилась. С лёгкой руки того же Джованни Риччиоли кратерам стали давать имена известных учёных: от Платона, Аристотеля и Архимеда до Вернадского, Циолковского и Павлова. [править] XIX век Новым этапом исследования Луны стало применение фотографии в астрономических наблюдениях, начиная с середины XIX века. Это позволило более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям. Такие фотографии были сделаны, в частности, Уорреном де ла Рю (1852) и Льюисом Резерфордом (1865). В 1881 Жюль Янссен составил детальный «Фотографический атлас Луны». В 1811 году французский астроном Франсуа Араго открыл явление поляризации света, отражённого поверхностью Луны. Причина данного явления заключается в наличии на поверхности раздробленного грунта, который отражает свет в целом лучше, чем окружающая его территория. Этим и объясняются светлые лучи вокруг тёмных лунных кратеров, оставленные выбросом грунта при ударе. [править] XX век С началом космической эры количество наших знаний о Луне значительно увеличилось. Стал известен состав лунного грунта, учёные даже получили его образцы, составлена карта обратной стороны. Впервые Луну посетил советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года. Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Размещённым здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который надёжно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли. Фотография «Астронавт Harrison H. Schmitt на Луне», предоставленная НАСА Изображение, предоставленное НАСА, 1972 В начале 1960-х годов было очевидно, что в освоении космоса США отстаёт от СССР. Дж. Кеннеди заявил — высадка человека на Луну состоится до 1970 года. Для подготовки к пилотируемому полёту НАСА выполнило несколько космических программ: «Рейнджер» — фотографирование поверхности, «Сервейер» (1966—1968) — мягкая посадка и съёмки местности и «Лунар орбитер» (1966-1967) — детальное изображение поверхности Луны. Впервые сфотографированный с лунной орбиты в течение полёта Apollo 8 «восход Земли» Американская программа пилотируемого полёта на Луну называлась «Аполлон». Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя — в декабре 1972 года, первым человеком, ступившим на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг (21 июля 1969 года), вторым — Эдвин Олдрин. Третий член экипажа Майкл Коллинз остался в ракете. Таким образом, Луна — единственное небесное тело, на котором побывал человек, Луна также — первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю (США доставили 380 килограммов, СССР — 324 грамма лунного грунта)[7]. Нахождение американских астронавтов на Луне ставится под сомнение некоторыми авторами (см. лунный заговор). СССР ответил отправкой на Луну двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1» в ноябре 1970 года и «Луноход-2» в январе 1973. [править] XXI век После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены. Но в начале XXI века Китай опубликовал свою программу освоения Луны, включающую кроме доставки лунохода (в 2011 году) и отправки грунта на Землю (2012), в том числе и постройку обитаемых лунных баз (2030). Считается, что это заставило остальные космические державы снова развернуть лунные программы. Так, например, Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 запустило первый лунный зонд «Смарт-1», а Дж. Буш 14 января 2004 объявил, что в планы США входит создание новых пилотируемых космических кораблей, способных доставить на Луну людей и луноход, с целью заложить к 2020 году первые лунные базы. 14 сентября 2007 Япония запустила автоматический космический аппарат для исследования Луны «Кагуя», а 24 октября 2007 в лунную гонку официально вступила и КНР. С космодрома Сичан был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью станции учёные планируют сделать объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны.[8] [править] Геология Луны (селенология) Время (1,28 секунд), за которое свет, пущенный с Земли, достигает Луны. Отношение размеров Земли и Луны к расстоянию между ними Радиальная гравитационная аномалия на поверхности Луны. Ударный кратер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера. Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Поэтому, изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли. Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая. Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) — это массы вещества повышенной плотности. Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития. Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть когда-нибудь использован как ракетное топливо. [править] Сейсмология Оставленные на Луне сейсмографы показали наличие сейсмической активности. Из-за отсутствия воды колебания лунной поверхности продолжительны по времени, могут длиться более часа. Лунотрясения можно разделить на четыре группы: приливные, случаются дважды в месяц, вызваны воздействием приливных сил Солнца и Земли. тектонические — нерегулярные, вызваны подвижками в грунте Луны, метеоритные — из-за падения метеоритов, термальные — их причиной служит резкий нагрев лунной поверхности с восходом Солнца. [править] Вода на Луне В июле 2008 года группа американских геологов из Института науки Карнеги и Университета Брауна обнаружила на Луне доказательства существования воды в больших количествах на ранних этапах существования спутника, позднее она испарилась в космос.[9] [править] Магнитное поле Считается, что источником магнитного поля планет является тектоническая активность. Например, у Земли поле создается движением расплавленного металла в ядре, у Марса — последствия прошлой активности. Результаты исследований ученых Массачусетского технологического института подтверждают гипотезу, что у Луны было жидкое ядро. Это укладывается в рамки самой популярной гипотезы происхождения естественного спутника — столкновение примерно 4,5 миллиарда лет назад Земли с космическим телом размером с Марс, «выбило» из Земли огромный кусок расплавленной материи, который позже превратился в Луну. Экспериментально удалось доказать, что на раннем этапе существования у Луны было аналогичное земному магнитное поле.[10] [править] Геохимия лунных пород Состав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами. Химический состав лунного реголита в процентах.Элементы Доставлен «Луной-20» Доставлен «Луной-16» Si 20,0 20,0 Ti 0,28 1,9 Al 12,5 8,7 Cr 0,11 0,20 F 5,1 13,7 Mg 5,7 5,3 Ca 10,3 9,2 Na 0,26 0,32 K 0,05 0,12 АМС «Луна-20» доставила грунт из материкового района, «Луна-16» из морского. [11] [править] Селенография Топография Луны, высота поверхности относительно лунного геоида. Видимая с Земли сторона — слева. Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, — это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Большая часть поверхности покрыта реголитом. Лунные моря, под которыми лунными спутниками обнаружены более плотные, тяжёлые породы, сконцентрированы на обращённой к Земле стороне из-за влияния гравитационного момента при формировании Луны. Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Детали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королёв . На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км — это самый большой бассейн, появившийся в результате столкновения, в Солнечной системе, и Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли; на изображении слева — в центре), который является отличным примером многокольцевого кратера. Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа — купола, хребты, рилли (от нем. Rille — борозда, жёлоб) — узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа. [править] Происхождение кратеров[12] Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 80-х годов XVIII века. Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная. Следуя постулатам вулканической теории, выдвинутой в 80-х годах XVIII века немецким астрономом Иоганном Шретером, лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера. До 20-х годов XX века против метеоритной гипотезы выдвигали тот факт, что кратеры имеют круглую форму, хотя косых ударов по поверхности должно быть больше чем прямых, а значит при метеоритном происхождении кратеры должны иметь форму эллипса. Однако в 1924 году новозеландский учёный Джиффорд впервые дал качественное описание удара о поверхность планеты метеорита, двигающегося с космической скоростью. Получалось, что при таком ударе большая часть метеорита испаряется вместе с породой на месте удара, и форма кратера не зависит от угла падения. Также в пользу метеоритной гипотезы говорит то, что совпадает зависимость количества лунных кратеров от их диаметра и зависимость количества метеорных тел от их размера. Чуть позже, в 1937 году, данную теорию привёл к обобщённому научному виду российский студент Кирилл Петрович Станюкович, впоследствии ставший доктором наук и профессором. Данная «взрывная теория» разрабатывалась им самим и группой учёных с 1947 по 1960 года, а дорабатывалась в дальнейшем и другими исследователями. Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Дело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь, были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой. Благодаря столкновению Луны с астероидом мы можем наблюдать с Земли метеоритные кратеры на Луне. Ученые из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило луну повернуться. [13] [править] Лунные моря Полная луна Лунные моря представляют собой обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины. Изначально данные образования считали обычными морями. В последствии, когда это было опровергнуто, менять название не стали. Лунные моря занимают около 40 % видимой площади Луны.русское название латинское название Море Кризисов Mare Crisium Море Изобилия Mare Foecunditatis Море Нектара Mare Nectaris Море Спокойствия Mare Tranquillitatis Море Ясности Mare Serenitatis Море Дождей Mare Imbrium Море Холода Mare Frigorum Море Паров Mare Vaporum Море Облаков Mare Nubium Море Влажности Mare Humorum Океан Бурь Oceanus Procellarum Восточное Море Mare Orientale Море Москвы Mare Moscoviense [править] Происхождение Луны Основная статья: Происхождение Луны Орбита луны за последние 4.57 милиарда лет До того, как учёные получили образцы лунного грунта, они ничего не знали о том, когда и как образовалась Луна. Было три принципиальных теории: Луна и Земля сформировались в одно и то же время из газо-пылевого облака; Луна образовалась в результате столкновения Земли с другим объектом; Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землёй. Однако новая информация, полученная путём детального изучения образцов с Луны, привела к созданию теории Гигантского столкновения: 4,57 миллиарда лет назад протопланета Земля(Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришелся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Именно эта теория имеет на сегодняшний день наибольшее распространение. По оценкам, основанным на скорости распада изотопа вольфрама-182 в образцах лунного грунта, в 2005 году учёные-металлурги из Великобритании и Германии определили возраст камней в 4 млрд 527 млн лет (±30 млн лет). Это самое точное на сегодняшний день значение.[14] [править] Международно-правовые проблемы освоения Луны Большинство правовых вопросов освоения Луны были разрешены в 1967 году Договором о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела. (Текст договора в Викитеке). Также юридический статус Луны описывает Соглашение о Луне от 1979 года. Марс (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Марс Снимок Марса космическим телескопом «Хаббл» Орбитальные характеристики Афелий 249,23×106 км 1,6660 а. е. Перигелий 206,62×106 км 1,3812 а. е. Большая полуось 227,92×106 км 1,5236 а. е. Орбитальный эксцентриситет 0,0935 Сидерический период 1,88 года Синодический период 779,94 дней Орбитальная скорость 24,13 км/с (средн.) Наклонение 1,85061° (относительно плоскости эклиптики) 5,65°(относительно солнечного экватора) Долгота восходящего узла 49,57854° Аргумент перицентра 286,46230° Число спутников 2 Физические характеристики Сжатие 0,00648 Экваториальный радиус 3396,2 км[1][2] Полярный радиус 3376,2 км[1][2] Площадь поверхности 144 798 465 км² Объём 1,6318×1011 км³ 0,151 Земных Масса 6,4185×1023 кг 0,107 Земных Средняя плотность 3,933 г/см³ Ускорение свободного падения на экваторе 3,69 м/с² (0,376 g) Вторая космическая скорость 5,027 км/с Скорость вращения (на экваторе) 868,22 км/ч Период вращения 24 часа 39 минут и 36 секунд[3] Наклон оси вращения 24,94° Прямое восхождение на северном полюсе 21 ч 10 мин 44 с 317,68143° Склонение на северном полюсе 52,88650° Альбедо 0,250 (Бонд) 0,150 (геом.альбедо) Температура поверхности мин сред макс по всей планете 186 К 227 К 268 К [3] Атмосфера Давление на поверхности 0,7-0,9 кПа (0,007-0,009 атм) Состав атмосферы 95,72 % Угл. газ 2,7 % Азот 1,6 % Аргон 0,2 % Кислород 0,07 % Угарный газ 0,03 % Водяной пар 0,01 % Окись азота Запрос «Марс» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Эта планета названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «Красная планета» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа(III). Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой. Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных и вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных. Марсианский потухший вулкан Олимп — самая высокая гора в Солнечной системе, а Долина Маринера — самый крупный каньон. Помимо этого, в июне 2008 три статьи, опубликованные в Nature, представили доказательства существования в северном полушарии Марса самого крупного известного ударного кратера в Солнечной системе. Его длина 10 600 км, а ширина 8500 км, что примерно в четыре раза больше, чем крупнейший ударный кратер, до того также обнаруженный на Марсе, вблизи его южного полюса. В дополнение к схожести поверхностного рельефа, Марс имеет период вращения и смену времен года аналогичные земным, но его климат значительно холоднее и суше земного. Вплоть до первого пролёта у Марса космического аппарата Маринер-4 (англ. «Mariner 4») в 1965 году многие исследователи всерьёз полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря. Тёмные борозды на поверхности Марса интерпретировались некоторыми наблюдателями как ирригационные каналы для жидкой воды. Позднее было доказано, что эти борозды на самом деле не существовали, а были оптической иллюзией. Если рассматривать условия на всех планетах Солнечной системы, то, кроме Земли и Марса, нигде нет условий для существования воды в её жидком состоянии и, следовательно, жизни. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе космическим аппаратом НАСА «Феникс» (англ. «Phoenix»). В настоящее время (февраль 2009 г.) орбитальная исследовательская группировка на орбите Марса насчитывает три функционирующих космических аппарата: «Mars Odyssey», «Mars Express» и «Mars Reconnaissance Orbiter», и это больше, чем около любой другой планеты, кроме Земли. Поверхность Марса в настоящий момент исследуют два марсохода: Spirit и Opportunity. На поверхности Марса находятся также несколько неактивных посадочных модулей и марсоходов, завершивших свои миссии. Геологические данные, собранные всеми этими миссиями, позволяют предположить, что немалую часть поверхности Марса ранее покрывала вода. Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабую гейзерную активность[4]. По наблюдениям с космического аппарата НАСА «Mars Global Surveyor», некоторые части южной полярной шапки Марса постепенно отступают[5]. У Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого — «страх» и «ужас» — имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою), которые относительно малы и имеют неправильную форму. Они могут быть захваченными гравитационным полем Марса астероидами, подобными астероиду 5261 Эврика из Троянской группы. Марс можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Его видимая звездная величина достигает −2,9m (при максимальном сближении с Землёй), уступая по яркости лишь Венере, Луне и Солнцу, хотя бо́льшую часть времени Юпитер для земного наблюдателя является более ярким, чем Марс.Содержание [убрать] 1 Орбитальные характеристики 2 Физические характеристики 3 Атмосфера и климат 4 Поверхность 4.1 Описание основных регионов 4.2 Полярные шапки 4.3 Слой вечной мерзлоты 4.4 Русла «рек» и другие особенности 4.5 Грунт 5 Геология и внутреннее строение 6 Спутники Марса 7 История изучения Марса 7.1 Успешно завершенные миссии 7.2 Неудавшиеся миссии 7.3 Текущие миссии 7.4 Планируемые миссии 8 Интересные факты 9 в литературе и массовой культуре 10 См. также 11 Ссылки [править] Орбитальные характеристики Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли. Но раз в 15—17 лет противостояния приходятся на то время, когда Марс находится вблизи своего перигелия; в этих так называемых великих противостояниях (последнее было в августе 2003) расстояние до планеты минимально, и Марс особенно хорошо виден, достигая углового размера 25″ и яркости −2,9m. Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн. км, максимальное — около 401 млн. км. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн. км (1,52 а. е.), период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам. Орбита Марса имеет довольно заметный эксцентриситет (0,0934), поэтому расстояние до Солнца меняется от 206,6 до 249,2 млн. км. Наклонение орбиты Марса равно 1,85°. [править] Физические характеристики Марс почти вдвое меньше Земли по размерам — его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53 % земного). Достаточно быстрое вращение планеты приводит к заметному полярному сжатию — полярный радиус Марса примерно на 21 км меньше экваториального. Масса планеты — 6,418×1023 кг (11 % массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,71 м/сек² (0,376 земного); вторая космическая скорость — 5,022 км/сек. Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты под углом 24°56′. Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд. Таким образом, марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (называемых солами). Наклон оси вращения Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям их продолжительности. Так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, т. е. заметно больше половины марсианского года. В то же время они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное — короткое и жаркое. У Марса есть магнитное поле, но оно слабо и крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, т.е. механизм планетарного динамо, ответственный за магнитное поле Земли, на Марсе не работает. Возможно, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объема атмосферы. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд. лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса. [править] Атмосфера и климат Основная статья: Атмосфера Марса Температура на экваторе планеты колеблется от +30 °C в полдень до −80 °С в полночь. Вблизи полюсов температура иногда падает до −143 °С. Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного — 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе, давление у поверхности сильно изменяется. Максимальное значение 8,4 мбар достигается в бассейне Эллада (4 км ниже среднего уровня поверхности), а на вершине горы Олимп (27 км выше среднего уровня) оно всего 0,5 мбар. В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы сильно изменяется в течение года в связи с таянием и намерзанием полярных шапок, содержащих углекислый газ. Существуют свидетельства того, что в прошлом атмосфера могла быть более плотной, а климат — тёплым и влажным, и на поверхности Марса существовала жидкая вода и шли дожди[6]. Атмосфера состоит на 95 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, 0,1 % водяного пара, 0,07 % угарного газа. Марсианская ионосфера простирается в пределах от 110 до 130 км над поверхностью планеты. По результатам наблюдений с Земли и данных космического аппарата «Марс Экспресс» в атмосфере Марса обнаружен метан. В условиях Марса этот газ довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий. Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. Аппарат Phoenix зафиксировал снегопад, однако снежинки испарялись, не достигая поверхности.[7] По данным исследователей из Центра имени Карла Сагана, в настоящее время на Марсе идёт процесс потепления. Другие специалисты считают, что такие выводы делать пока рано.[8] [править] Поверхность [править] Описание основных регионов Участок Кратера Гусева, снятый американским спускаемым аппаратом Spirit Rover Топографическая карта Марса Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, около трети — тёмные участки, называемые морями. Моря сосредоточены в основном в южном полушарии планеты, между 10 и 40° широты. В северном полушарии только два крупных моря — Ацидалийское и Большой Сырт. Характер тёмных участков до сих пор остаётся предметом споров. Они сохраняются, несмотря на то, что на Марсе бушуют пылевые бури. Это в своё время служило доводом в пользу того, что тёмные участки покрыты растительностью. Сейчас полагают, что это просто участки, с которых, в силу их рельефа, легко выдувается пыль. Крупномасштабные снимки показывают, что на самом деле тёмные участки состоят из групп тёмных полос и пятен, связанных с кратерами, холмами и другими препятствиями на пути ветров. Сезонные и долговременные изменения их размера и формы связаны, по-видимому, с изменением соотношения участков поверхности, покрытых светлым и тёмным веществом. Полушария Марса довольно сильно различаются по характеру поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1—2 км над средним уровнем и густо усеяна кратерами. Эта часть Марса напоминает лунные материки. На севере поверхность в основном находится ниже среднего уровня, здесь мало кратеров, и основную часть занимают относительно гладкие равнины, вероятно, образовавшиеся в результате затопления лавой и эрозии. Такое различие полушарий остаётся предметом дискуссий. Граница между полушариями следует примерно по большому кругу, наклонённому на 30° к экватору. Граница широкая и неправильная и образует склон в направлении на север. Вдоль неё встречаются самые эродированные участки марсианской поверхности. Выдвинуто две альтернативных гипотезы, объясняющих асимметрию полушарий. Согласно одной из них, на раннем геологическом этапе литосферные плиты «съехались» (возможно случайно) в одно полушарие (подобно континенту Пангея на Земле) и затем «застыли» в этом положении. Другая гипотеза предполагает столкновение Марса с космическим телом размером с Плутон.[9] Большое количество кратеров в южном полушарии предполагает, что поверхность здесь древняя — 3—4 млрд. лет. Можно выделить несколько типов кратеров: большие кратеры с плоским дном, более мелкие и молодые чашеобразные кратеры, похожие на лунные, кратеры, окружённые валом, и возвышенные кратеры. Последние два типа уникальны для Марса — кратеры с валом образовались там, где по поверхности текли жидкие выбросы, а возвышенные кратеры образовались там, где покрывало выбросов кратера защитило поверхность от ветровой эрозии. Самой крупной деталью ударного происхождения является бассейн Эллада (примерно 2100 км в поперечнике). В области хаотического ландшафта вблизи границы полушарий поверхность испытала разломы и сжатия больших участков, за которыми иногда следовала эрозия (вследствие оползней или катастрофического высвобождения подземных вод), а также затопление жидкой лавой. Хаотические ландшафты часто находятся у истока больших каналов, прорезанных водой. Наиболее приемлемой гипотезой их совместного образования является внезапное таяние подповерхностного льда. Долина Маринера на Марсе В северном полушарии помимо обширных вулканических равнин находятся две области крупных вулканов — Тарсис и Элизий. Тарсис — обширная вулканическая равнина протяжённостью 2000 км, достигающая высоты 10 км над средним уровнем. На ней находятся три крупных щитовых вулкана — Арсия, Павонис (Павлин) и Аскреус. На краю Тарсиса находится высочайшая на Марсе и в Солнечной системе гора Олимп. Олимп достигает 27 км высоты, и охватывает площадь 550 км диаметром, окружённую обрывами, местами достигающими 7 км высоты. Объём Олимпа в 10 раз превышает объём крупнейшего вулкана Земли Мауна-Кеа. Здесь же расположено несколько менее крупных вулканов. Элизий — возвышенность до шести километров над средним уровнем, с тремя вулканами — Геката, Элизий и Альбор. Возвышенность Тарсис также пересечена множеством тектонических разломов, часто очень сложных и протяжённых. Крупнейший из них — долина Маринера — тянется в широтном направлении почти на 4500 км (четверть окружности планеты), достигая ширины 600 км и глубины 7—10 км; по своим размерам этот разлом сравним с Восточноафриканским рифтом на Земле. На его крутых склонах происходят крупнейшие в Солнечной системе оползни. [править] Полярные шапки Внешний вид Марса сильно изменяется в зависимости от времени года. Прежде всего, бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. Южная полярная шапка может достигать широты 50°, северная — 50°. По мере того, как весной полярная шапка в одном из полушарий отступает, детали поверхности планеты начинают темнеть. Для земного наблюдателя кажется, что волна потемнения распространяется от полярной шапки к экватору, хотя орбитальные аппараты не фиксируют каких-либо существенных изменений. Полярные шапки состоят из двух составляющих: сезонной — углекислого газа и вековой — водяного льда. По данным со спутника Mars Express толщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км. Аппарат Mars Odyssey обнаружил на южной полярной шапке Марса действующие гейзеры. Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок. Весеннее таяние полярных шапок приводит к резкому повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа в противоположное полушарие. Скорость дующих при этом ветров составляет 10—40 м/с, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности большое количество пыли, что приводит к пылевым бурям. Сильные пылевые бури практически полностью скрывают поверхность планеты. Пылевые бури оказывают заметное воздействие на распределение температуры в атмосфере Марса. [править] Слой вечной мерзлоты Данные Mars Reconnaissance Orbiter позволили обнаружить под загадочными каменистыми осыпями у подножия гор значительный слой льда. Ледник толщиной в сотни метров занимает площадь в тысячи квадратных километров, и его дальнейшее изучение способно дать информацию об истории марсианского климата. [10] [править] Русла «рек» и другие особенности Т. н. «чёрная дыра» (колодец) диаметром более 150 м на поверхности Марса. Видна часть боковой стенки. Склон горы Арсия (фото Mars Reconnaissance Orbiter) На Марсе имеется множество геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности, высохшие русла рек. Согласно одной из гипотез, эти русла могли сформироваться в результате кратковременных катастрофических событий и не являются доказательством длительного существования речной системы. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реки текли в течение геологически значимых промежутков времени. В частности, обнаружены инвертированные русла (то есть когда русло приподнято над окружающей местностью). На Земле подобные образования формируются благодаря длительному накоплению плотных донных отложений с последующим высыханием и выветриванием окружающих пород. Кроме того, есть свидетельства смещения русел в дельте реки при постепенном поднятии поверхности.[11] Данные марсоходов НАСА Спирит и Оппортьюнити также свидетельствуют о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат Phoenix Mars Lander обнаружил залежи льда непосредственно в грунте. На вулканической возвышенности Тарсис обнаружено несколько необычных глубоких колодцев. Судя по снимку аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, сделанному в 2007 году, один из них имеет диаметр 150 метров, а освещённая часть стенки уходит в глубину не менее, чем на 178 метров. Высказана гипотеза о вулканическом происхождении этих образований.[12] [править] Грунт Элементный состав поверхностного слоя марсианской почвы по данным посадочных аппаратов неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы — кремнезём (2025 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого).[13] Согласно данным зонда НАСА Phoenix Mars Lander (посадка на Марс 25 мая 2008), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным и на них теоретически можно было бы выращивать растения. «Фактически, мы обнаружили, что почва на Марсе отвечает требованиям, а также содержит необходимые элементы для возникновения и поддержания жизни как в прошлом, так и в настоящем и будущем».[14] «Мы были приятно удивлены полученными данными. Такой тип грунта широко представлен и у нас на Земле — любой сельский житель ежедневно имеет с ним дело на огороде. В нем отмечено высокое (значительно большее, чем предполагалось) содержание щелочей, обнаружены кристаллы льда. Такой грунт вполне пригоден для выращивания различных растений, например спаржи. Здесь нет ничего, что делало бы жизнь невозможной. Даже наоборот: с каждым новым исследованием мы находим дополнительные подтверждения в пользу возможности ее существования», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс.[15] В месте посадки аппарата в грунте имеется также значительное количество водяного льда.[16] [править] Геология и внутреннее строение В отличие от Земли на Марсе нет движения литосферных плит. В результате вулканы могут существовать гораздо более длительное время и достигать гигантских размеров. Современные модели внутреннего строения Марса предполагают, что Марс состоит из коры со средней толщиной 50 км (и максимальной до 125 км), силикатной мантии толщиной 1800 км и ядра радиусом 1480 км. Плотность в центре планеты должна достигать 8,5 г/см³. Ядро частично жидкое и состоит в основном из железа с примесью 1417% (по массе) серы, причём содержание лёгких элементов вдвое выше, чем в ядре Земли. [править] Спутники Марса Основная статья: Спутники Марса Естественными спутниками Марса являются Фобос и Деймос. Оба они открыты американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Фобос и Деймос имеют неправильную форму и очень маленькие размеры. Они могут представлять собой захваченные гравитационным полем Марса астероиды наподобие 5261 Эврика из Троянской группы астероидов. [править] История изучения Марса Изображения Марса с разной степенью детализации в разные годы В 1659 году Франческо Фонтана, рассматривая Марс в телескоп, сделал первый рисунок планеты. Он изобразил чёрное пятно в центре чётко очерченной сферы. В 1660 году к чёрному пятну прибавились две полярные шапки, добавленные Жаном Домиником Кассини. В 1888 году, Джованни Скиапарелли, учившийся в России, дал первые имена отдельным деталям поверхности[источник?]: моря Афродиты, Эритрейское, Адриатическое, Киммерийское; озера Солнца, Лунное и Феникс. [править] Успешно завершенные миссии Марс-2 Запущен 28 мая 1971 года в 19:26 МСК. 27 ноября 1971 доставлен первый рукотворный объект на поверхность Марса. Марс-3 Запущен 19 мая 1971 года в 20:22 МСК. 2 декабря 1971 первая в истории космонавтики мягкая посадка на поверхность Марса. Миссия выполнена частично. Марс-4 1974. Получены фотографии поверхности с пролётной траектории. Марс-5 12 февраля 1974. Вышел на околомарсианскую орбиту. Марс-6 12 марта 1974. Спускаемый аппарат достиг поверхности Марса. Миссия выполнена частично. Марс-7 1974. АМС «Фобос-2» в 1988 году миссия выполнена частично. Маринер-4 1964 год. Маринер-6 и -7 1969 год. Маринер-9 1971 год. АМС «Викинг» и АМС «Викинг-2» 1976—1982 годы. Mars Global Surveyor с 1997 по 2006 год. Mars Pathfinder 1996 год. Phoenix — 2007 год. [править] Неудавшиеся миссии Бигль-2 2003 год. (Посадочный модуль Mars Odyssey. Не вышел на связь после посадки) Deep Space 2 1999 год. (Утеряна связь после входа в атмосферу) Mars Polar Lander 1999 год. (Авария при посадке) Mars Climate Orbiter 1999 год. (Авария при попытке вывода на орбиту Марса) Нодзоми 1998 год. (Не удалось вывести на орбиту Марса) «Марс-96» 1996 год. (Не сработала разгонная ступень) Mars Observer 1992 год. (Утеряна связь) АМС «Фобос-2» 1988 год. (Выведен на орбиту Марса. Утеряна связь) АМС «Фобос-1» 1988 год. (Утеряна связь) Космос-419 1971 год. (Не сработала разгонная ступень) Маринер-8 1971 год. (Авария ракеты-носителя) Марс 1969В 1969 год. (Авария ракеты-носителя) Марс 1969А 1969 год. (Авария ракеты-носителя) Зонд-2 1964 год. (Не попал в район Марса) Маринер-3 1964 год. (Не попал в район Марса) Марс 1962B 1962 год. (Не сработала разгонная ступень) Марс-1 1962 год. (Утеряна связь) Марс 1962А 1960 год. (Не сработала разгонная ступень) Марс 1960В 1960 год. (Авария ракеты-носителя) Марс 1960А 1960 год. (Авария ракеты-носителя) [править] Текущие миссии На орбите Марса находятся 3 активно работающие АМС: Mars Reconnaissanse Orbiter Марс Экспресс с радаром Marsis Mars Odyssey На поверхности планеты работают два марсохода: марсоход Spirit марсоход Opportunity [править] Планируемые миссии «Фобос-Грунт» — запуск в октябре 2009 года; впервые — с возвращением на Землю (Роскосмос). Mars Science Laboratory — запуск 2011 год (НАСА). Mars Science Orbiter — запуск 28 ноября 2013 года (НАСА). MAVEN — аппарат НАСА, планируемый к запуску в 2013 году, для изучения атмосферы[17]. Другие планируемые миссии: «Марс-500» — Эксперимент по имитации пилотируемого полета на Марс (Роскосмос). [править] Интересные факты Долина Маринера является самым большим известным каньоном в Солнечной системе. Его общая длина — около 4500 км, максимальная ширина — 600 км, а глубина — 7 км. Каньон, который был открыт космическим аппаратом «Маринер-9» в 1971 году, мог бы занять всю территорию США, от океана до океана. Вулкан Олимп — самая высокая гора и самый большой вулкан в Солнечной системе. Высота Олимпа — 27 км по отношению к его основанию и 25 км по отношению к среднему уровню поверхности Марса. Запущенный с Земли в августе 2007 года и совершивший в мае 2008 посадку на Марс в районе его северного полюса зонд Феникс привёз на Красную планету цифровую библиотеку научной фантастики.[18] Ионные двигатели теоретически позволят пилотируемому аппарату достичь Марса за 6070 суток (при земной силе тяжести для экипажа), а беспилотные аппараты смогут достигать красной планеты за 15-20 дней. [править] в литературе и массовой культуре Марс - место действия в романе-утопии А. Богданова «Красная звезда», а также в сатирическом памфлете Лао Шэ "Записки о кошачьем городе". Г.Уэллс, "Война миров", одноименный кинофильм В вымышленной вселенной Warhammer 40,000 Марс - мир-столица организации Адептус Механикус, поддерживающей научную и техническую мысль Империума Человечества. Юпитер (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии У этого термина существуют и другие значения, см. Юпитер. Юпитер Улучшенное изображение Юпитера на базе снимков Вояджера-1 Орбитальные характеристики Афелий 816 520 800 км (5.458104 а.е.) Перигелий 740 573 600 км (4.950429 а.е.) Большая полуось 778 547 200 км (5.204267 а.е.) Орбитальный эксцентриситет 0,048775 Сидерический период 4 331,572 дней Синодический период 398,88 дней Орбитальная скорость 13,07 км/с (средн.) Наклонение 6,09° (относительно солнечного экватора) Долгота восходящего узла 100,492° Аргумент перицентра 275,066° Число спутников 63 Физические характеристики Сжатие 0,00648 Экваториальный радиус 71 492 ± 4 км Полярный радиус 66 854 ± 10 км Площадь поверхности 6,21796×1010 км² Объём 1,43128×1015 км³ Масса 1,8986×1027 кг Средняя плотность 1,326 г/см³ Ускорение свободного падения на экваторе 24,79 м/с² Вторая космическая скорость 59,5 км/с Скорость вращения (на экваторе) 12,6 км/с или 45 300 км/ч Период вращения 9,925 часов Наклон оси вращения 3,13° Прямое восхождение на северном полюсе 17 ч 52 мин 14 с 268,057° Склонение на северном полюсе 64,496° Альбедо 0,343 (Бонд) 0,52 (геом.альбедо) Юпи́тер — пятая планета от Солнца, и крупнейшая в Солнечной системе. Юпитер в 2 раза массивней, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант. Планета была известна астрономам с глубокой древности, нашла своё отражение в мифологии и религиозных верованиях многих культур. В вавилонской культуре планета назывлась Мулубаббар, то есть «звезда-солнце». Греки первоначально именовали его «Фаэтонт»- сияющий, блестящий, позже- Зевс. Римляне дали этой планете название в честь римского бога Юпитера. При наблюдениях с Земли, Юпитер может достигать видимой звёздной величины в −2.8, это делает его третьим ярчайшим объектом на ночном небе после Луны и Венеры (однако в определённые моменты Марс может ненадолго превышать по яркости Юпитер). Юпитер состоит преимущественно из водорода и гелия. Скорее всего, в центре планеты имеется каменное ядро из более тяжёлых элементов под высоким давлением. Из-за быстрого вращения форма Юпитера — сплюснутый сфероид (он обладает значительной выпуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметный результат этого — Большое Красное Пятно, гигантский шторм, который известен с XVII века. По данным спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут. Юпитер обладает мощной магнитосферой. Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 лун, включая 4 большие луны, называемые также «галилеевыми», которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году. Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия. Под поверхностью Европы обнаружен глобальный океан, а Ио известен тем, что на нём действуют самые мощные в Солнечной системе вулканы. У Юпитера имеются слабые планетарные кольца. Юпитер исследовался восемью автоматическими межпланетными станциями НАСА. Наибольшее значение имели исследования с помощью аппаратов «Пионер» и «Вояджер», и позднее «Галилео». Последним аппаратом, посетившим Юпитер, был зонд «Новые горизонты», направляющийся к Плутону.Содержание [убрать] 1 Физические характеристики 1.1 Параметры планеты 1.2 Внутреннее строение 1.3 Атмосфера 1.4 Большое красное пятно 1.5 Магнитное поле и магнитосфера 2 Спутники и кольца 3 Изучение Юпитера космическими аппаратами 4 Жизнь на Юпитере 5 Комета Шумейкеров-Леви 6 Ссылки [править] Физические характеристики [править] Параметры планеты Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли. При наблюдении Юпитера в телескоп с 40-кратным увеличением его угловые размеры соответствуют размерам Луны, наблюдаемой невооружённым глазом. Масса Юпитера более чем в 2 раза превышает суммарную массу всех остальных планет солнечной системы, в 318 раз — массу Земли и всего в 1000 раз меньше массы Солнца. Если бы Юпитер был примерно в 70 раз массивнее, он мог бы стать звездой. Плотность Юпитера примерно равна плотности Солнца и значительно уступает плотности Земли. Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты, поэтому на Юпитере не бывает смен времён года. Юпитер вращается вокруг своей оси, причём не как твёрдое тело: угловая скорость вращения уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе сутки длятся около 9 ч 50 мин. Юпитер вращается быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Вследствие быстрого вращения, полярное сжатие Юпитера весьма заметно: полярный радиус меньше экваториального на 4,6 тыс. км (т. е. на 6,5 %). Всё, что мы можем наблюдать на Юпитере — это облака верхнего слоя атмосферы. Гигантская планета состоит преимущественно из газа и не имеет привычной нам твёрдой поверхности. Юпитер выделяет в 2-3 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Это может объясняться постепенным сжатием планеты, опусканием гелия и более тяжёлых элементов или процессами радиоактивного распада в недрах планеты. [править] Внутреннее строение Юпитер состоит, в основном, из водорода и гелия. Под облаками находится слой глубиной 7-25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это должно выглядеть как непрерывное кипение глобального водородного океана. Под жидким водородом находится слой жидкого металлического водорода толщиной, согласно теоретическим моделям, около 30-50 тыс. км. Жидкий металлический водород формируется при давлении в несколько миллионов атмосфер. Протоны и электроны в нём существуют раздельно и он является хорошим проводником электричества. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера. Учёные полагают, что Юпитер имеет твёрдое каменное ядро, состоящее из тяжёлых элементов (более тяжёлых, чем гелий). Его размеры — 15-30 тыс. км в диаметре, ядро обладает высокой плотностью. По теоретическим расчётам, температура ядра планеты — порядка 20 000°С [источник?], а давление — 30-100 млн. атмосфер. Измерения, сделанные как с Земли, так и зондами, позволили обнаружить, что выделяемая Юпитером энергия, в основном виде инфракрасного излучения, приблизительно в 1,5 раза больше получаемой им от Солнца. Отсюда ясно, что Юпитер обладает значительным запасом тепловой энергии, образовавшимся в процессе сжатия материи при образовании планеты. В целом считается, что в юпитерианских недрах всё ещё очень жарко — около 30 000 К.[источник?] [править] Атмосфера Основная статья: Атмосфера Юпитера Атмосфера Юпитера состоит из водорода (81 % по числу атомов и 75 % по массе) и гелия (18 % по числу атомов и 24 % по массе). На долю остальных веществ приходится не более 1 %. В атмосфере присутствуют метан, водяной пар, аммиак; имеются также следы органических соединений, этана, сероводорода, неона, кислорода, фосфина, серы. Внешние слои атмосферы содержат кристаллы замороженного аммиака. Облака, находящиеся на разной высоте, имеют свой цвет. Самые высокие из них красные, чуть пониже находятся белые, еще ниже коричневые, а в самом нижнем слое — синеватые. Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углерода. Поскольку цвет может сильно варьироваться, следовательно, химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара. Температура внешнего слоя облаков — около −130 °C, однако быстро растёт с глубиной. По данным спускаемого аппарата «Галилео», на глубине 130 км температура равна +150 °C, давление — 24 атмосферы. Давление у верхней границы облачного слоя — около 1 атм, т. е. как у поверхности Земли. «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области. Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Циркуляция атмосферы определяется двумя основными факторами. Во-первых, вращение Юпитера в экваториальных и полярных областях неодинаково, поэтому атмосферные структуры вытягиваются в полосы, опоясывающие планету. Во-вторых, имеется температурная циркуляция за счёт тепла, выделяющегося из недр. В отличие от Земли (где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях) на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно. Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и тёмных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне (примерно на 20 км), а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже тёмные облака поясов состоят предположительно из краснокоричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется на несколько минут в зависимости от широты. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельно экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет. В атмосфере Юпитера наблюдаются молнии, мощность которых на три порядка превышает земные, а также полярные сияния. Кроме того, орбитальным телескопом «Чандра» обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения (названный Большим рентгеновским пятном), причины которого представляют пока загадку. [править] Большое красное пятно Основная статья: Большое красное пятно Большое красное пятно в ненатуральных цветах (фото Вояджера-1) Большое красное пятно — овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15×30 тыс. км (значительно больше размеров Земли), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно — это уникальный долгоживущий гигантский ураган (антициклон), вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. Оно характеризуется восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях. [править] Магнитное поле и магнитосфера Юпитер обладает мощным магнитным полем; ось диполя наклонена к оси вращения на 10°. Напряжённость поля на уровне видимой поверхности облаков равна 14 Э у северного полюса и 10,7 Э у южного. Его полярность обратна полярности земного магнитного поля. Схема магнитного поля Юпитера Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах Юпитера металлического водорода, который, будучи хорошим проводником, вращающимся с большой скоростью, создаёт магнитные поля. Юпитер окружён мощной магнитосферой, которая на дневной стороне тянется до расстояния в 50-100 радиусов планеты, а на ночной стороне протягивается за орбиту Сатурна. Ускоренные в магнитосфере Юпитера электроны достигают Земли. Если бы магнитосферу Юпитера можно было бы видеть с поверхности Земли, то её угловые размеры превышали бы размеры Луны. Магнитосфера формируется преимущественно за счёт потоков заряженных частиц, которые выносятся магнитным полем планеты из плазменного тора вокруг орбиты Ио, спутника Юпитера. Источником частиц являются вулканы Ио. Магнитосфера формируется также за счёт частиц солнечного ветра. Юпитер обладает мощными радиационными поясами. При сближении с Юпитером «Галилео» получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для человека. Радиоизлучение радиационного пояса Юпитера впервые было обнаружено в 1955. Радиоизлучение носит синхротронный характер. Юпитер окружён ионосферой протяжённостью 3000 км. Подобно полярным сияниям на Земле, полярные сияния на Юпитере обусловлены стеканием заряженных частиц вдоль линий магнитного поля в атмосферу в районе северного и южного полюсов планеты. Однако магнитное поле Юпитера очень велико, поэтому выброшенное с вулканического спутника Ио ионизованное вещество, улавливаемое магнитным полем Юпитера, создаёт сияния в тысячу раз интенсивнее, чем полярные сияния на Земле. [править] Спутники и кольца Крупные спутники Юпитера и их поверхности Основная статья: Спутники Юпитера По данным на декабрь 2005 года, у Юпитера известно 63 спутника — максимальное значение для Солнечной системы. По оценкам, спутников может быть не менее сотни. Четыре самых крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты ещё в 1610 г. Галилео Галилеем. Наибольший интерес представляет Европа, обладающая глобальным океаном, в котором не исключено наличие жизни. Ио интересен наличием мощных действующих вулканов. Все крупные спутники Юпитера вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Остальные спутники намного меньше и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону. Затмение солнца спутником Ио на поверхности Юпитера У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения мимо Юпитера «Вояджера-1» в 1979. Кольца окружают планету перпендикулярно экватору, находятся на высоте 55 000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Толщина колец, похоже, не превышает нескольких километров. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких фрагментов, плохо отражающих солнечные лучи, а потому они плохо различимы. С Земли кольца могут быть замечены при наблюдении в инфракрасном диапазоне. По результатам исследований «Галилео» был сделан вывод, что источником пополнения колец являются небольшие спутники Юпитера. [править] Изучение Юпитера космическими аппаратами Юпитер изучался исключительно аппаратами НАСА. В 1973 и 1974 мимо Юпитера прошли «Пионер-10» и «Пионер-11» на расстоянии (от облаков) 132 тыс. км и 43 тыс. км соответственно. Аппараты передали несколько сот снимков (невысокого разрешения) планеты и галилеевых спутников, впервые измерили основные параметры магнитного поля и магнитосферы Юпитера. В 1979 году около Юпитера пролетели «Вояджеры» (на расстоянии 207 тыс. км и 570 тыс. км). Впервые были получены снимки высокого разрешения планеты и её спутников (всего было передано около 33 тыс. фотографий), были обнаружены кольца Юпитера; аппараты также передали большое количество других ценных данных, включая сведения о химическом составе атмосферы, данные по магнитосфере и т. д. В 1992 году мимо планеты прошёл «Улисс» на расстоянии 900 тыс. км. Аппарат провёл измерения магнитосферы Юпитера («Улисс» предназначен для изучения Солнца и не имеет фотокамер). С 1995 года по 2003 год на орбите Юпитера находился «Галилео». С помощью этой миссии было получено множество новых данных. В частности, спускаемый аппарат впервые изучил атмосферу газовой планеты изнутри. Множество снимков с высоким разрешением и данные других измерений позволили подробно изучить динамику атмосферных процессов Юпитера, а также сделать новые открытия, касающиеся его спутников. Главная антенна «Галилео» не раскрылась, вследствие чего поток данных составил лишь 1 % от потенциально возможного (тем не менее, все основные цели миссии были достигнуты). В 2000 году мимо Юпитера пролетел «Кассини». Он сделал ряд фотографий планеты с рекордным (для масштабных снимков) разрешением и получил новые данные о плазменном торе Ио. По снимкам «Кассини» были составлены самые подробные на сегодняшний день цветные «карты» Юпитера, на которых размер самых мелких деталей составляет 120 км. Кроме того, был поставлен уникальный эксперимент по измерению магнитного поля планеты одновременно с двух точек («Кассини» и «Галилео»). 28 февраля 2007 года по пути к Плутону в окрестностях Юпитера совершил гравитационный манёвр аппарат «Новые горизонты». Проведена съёмка планеты и спутников (см. некоторые снимки), данные в объёме 33 гигабит переданы на Землю, получены новые сведения.[1] На 2010 год запланирован запуск аппарата «Юнона», который должен выйти на орбиту Юпитера и провести детальные исследования планеты. В 2010-х годах планируется осуществление межпланетной миссии по изучению галилеевых спутников. [править] Жизнь на Юпитере В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным ввиду низкой концентрации воды в атмосфере и отсутствия твёрдой поверхности. В 1970-х годах американский астроном Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака [2]. Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки и возможность по крайней мере химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водноуглеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара слое атмосферы температура и давление также весьма благоприятны. [править] Комета Шумейкеров-Леви След от одного из обломков кометы Основная статья: Комета Шумейкеров — Леви 9 В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролайн и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью — около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью Космического телескопа «Хаббл», инфракрасного спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось интересными атмосферными эффектами, например, полярными сияниями, чёрными пятнами в местах падения ядер кометы, климатическими изменениями. Сатурн (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Сатурн Снимок Сатурна со станции Кассини Орбитальные характеристики Афелий 1 513 325 783 км Перигелий 1 353 572 956 км Большая полуось 1 433 449 370 км Орбитальный эксцентриситет 0.055 723 219 Сидерический период 10 832.327 дней Синодический период 378.09 дней Орбитальная скорость 9.69 км/с (средн.) Наклонение 2.485 240° 5.51° (относительно солнечного экватора) Долгота восходящего узла 113.642 811° Аргумент перицентра 336.013 862° Число спутников 61 Физические характеристики Сжатие 0.097 96 ± 0.000 18 Экваториальный радиус 60 268 ± 4 км Полярный радиус 54 364 ± 10 км Площадь поверхности 4.27×1010 км² Объём 8.2713×1014 км³ Масса 5.6846×1026 кг Средняя плотность 0.687 г/см³ Ускорение свободного падения на экваторе 10.44 м/с² Вторая космическая скорость 35.5 км/с Скорость вращения (на экваторе) 9.87 км/c Период вращения 0.439 — 0.449 дней Наклон оси вращения 26.73° Склонение на северном полюсе 83.537° Альбедо 0.342 (Бонд) 0.47 (геом.альбедо) Температура поверхности мин сред макс уровень 1 бара 134 K 0,1 бара 84 K Атмосфера Состав атмосферы ~96 % Водород (H2) ~3 % Гелий ~0.4 % Метан ~0.01 % Аммиак ~0.01 % Дейтерид водорода (HD) 0.000 7 % Этан Льды: Аммиачные Водяные Гидросульфид аммония(NH4SH) Затмение Солнца Сатурном 15 сентября 2006. Фото межпланетной станции Кассини с расстояния 2,2 млн км Сату́рн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн, а также Юпитер, Уран и Нептун, классифицируются как газовые гиганты. Сатурн назван в честь Римского бога Сатурна, аналога греческого Кроноса (Титана, отца Зевса) и Вавилонского Нинурты. Символ Сатурна — серп (Юникод: ♄). В основном Сатурн состоит из водорода, с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и «горных пород». Внутренняя область представляет собой небольшое ядро из горных пород и льда, покрытого тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем. Внешняя атмосфера планеты кажется спокойной и безмятежной, хотя иногда на ней появляются некоторые долговечные особенности. Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно быстрее, чем, к примеру, на Юпитере. У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное звено по мощности между магнитным полем Земли и более мощным полем Юпитера. Сатурн обладает заметной кольцевой системой, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества горных пород и пыли. Вокруг планеты обращается 60 известных на данный момент спутников. Титан — самый крупный из них, а также второй по размерам спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера, Ганимеда), который превосходит по своим размерам планету Меркурий и обладает единственной среди множества спутников Солнечной системы значительной атмосферой.Содержание [убрать] 1 Физические характеристики 1.1 Общие сведения 1.2 Атмосфера 1.3 Внутреннее строение 2 Исследования Сатурна 3 Спутники 4 Кольца 5 Южный полюс Сатурна 6 Интересные факты 7 См. также 8 Ссылки [править] Физические характеристики [править] Общие сведения Сатурн относится к типу газовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности. Экваториальный радиус планеты равен 60300 км, полярный радиус — 54000 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в 95 раз превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,69 г/см³, что делает её самой разрежённой планетой Солнечной системы и единственной планетой, чья средняя плотность меньше плотности воды. Один оборот вокруг оси Сатурн совершает за 10 часов и 39 минут. [править] Атмосфера Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 93 % из водорода (по объёму) и на 7 % — из гелия (по сравнению с 11 % в атмосфере Юпитера). Имеются примеси метана, водяного пара, аммиака и некоторых других газов. Аммиачные облака в верхней части атмосферы мощнее юпитерианских. По данным «Вояджеров», на Сатурне дуют самые сильные ветра в Солнечной системе, аппараты зарегистрировали скорости воздушных потоков 500 м/с. Ветра дуют, в основном, в восточном направлении (по направлению осевого вращения). Их сила ослабевает при удалении от экватора; при удалении от экватора появляются также и западные атмосферные течения. Ряд данных указывают, что ветры не ограничены слоем верхних облаков, они должны распространяться внутрь, по крайней мере, на 2 тыс. км. Кроме того, измерения «Вояджера-2» показали, что ветра в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы. В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной системы (см. Большое красное пятно на Юпитере, Большое тёмное пятно на Нептуне). Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в 30 лет, в последний раз он наблюдался в 1990 году (менее крупные ураганы образуются чаще). Не до конца понятным на сегодняшний день остается такой атмосферный феномен Сатурна, как «Гигантский гексагон». Он представляет собой устойчивое образование в виде правильного шестиугольника с поперечником 25 тыс. километров, которое окружает северный полюс Сатурна. В атмосфере обнаружены мощные грозовые разряды, полярные сияния, ультрафиолетовое излучение водорода. [править] Внутреннее строение В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (а давление достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электротоков в металлическом водороде создает магнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро из тяжёлых материалов. См. схему внутреннего строения Сатурна. [править] Исследования Сатурна Сатурн — одна из пяти планет Солнечной системы, легко видимых невооруженным глазом с Земли. В максимуме блеск Сатурна превышает первую звёздную величину. Вид Сатурна в современный телескоп (слева) и в телескоп времён Галилея (справа) Впервые наблюдая Сатурн через телескоп в 1609—1610 годах, Галилео Галилей заметил, что Сатурн выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, почти касающихся друг друга, и высказал предположение, что это два крупных «компаньона» (спутника) Сатурна. Два года спустя Галилей повторил наблюдения и, к своему изумлению, не обнаружил спутников. В 1659 году Гюйгенс, с помощью более мощного телескопа, выяснил, что «компаньоны» — это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся её. Гюйгенс также открыл самый крупный спутник Сатурна — Титан. Начиная с 1675 года изучением планеты занимался Кассини. Он заметил, что кольцо состоит из двух колец, разделённых чётко видимым зазором — щелью Кассини, и открыл ещё несколько крупных спутников Сатурна. В 1979 году космический аппарат «Пионер-11» впервые пролетел вблизи Сатурна, а в 1980 и 1981 годах за ним последовали аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти аппараты впервые обнаружили магнитное поле Сатурна и исследовали его магнитосферу, наблюдали штормы в атмосфере Сатурна, получили детальные снимки структуры колец и выяснили их состав. В 1990-х годах Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом Хаббл. Долговременные наблюдения дали немало новой информации, которая была недоступна для «Пионера-11» и «Вояджеров» при их однократном пролёте мимо планеты. В 1997 году к Сатурну был запущен аппарат Кассини-Гюйгенс и, после семи лет полёта, 1 июля 2004 года он достиг системы Сатурна и вышел на орбиту вокруг планеты. Основными задачами этой миссии, рассчитанной минимум на 4 года, является изучение структуры и динамики колец и спутников, а также изучение динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна. Кроме того, специальный зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте спустился на поверхность спутника Сатурна Титана. [править] Спутники См. статью Спутники Сатурна По состоянию на 2009 г. известен 61 спутник Сатурна. 12 из них открыты при помощи космических аппаратов: Вояджер-1 (1980), Вояджер-2 (1981), Кассини (2004—2007). Большинство спутников, кроме Гипериона и Фебы, имеет синхронное собственное вращение — они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной. Информации о вращении самых мелких спутников нет. В течение 2006 г. команда ученых под руководством Дэвида Джуитта из Гавайского университета, работающих на японском телескопе Субару на Гавайях, объявляло об открытии 9 спутников Сатурна. Все они относятся к так называемым нерегулярным спутникам, которые отличаются вытянутыми эллиптическими орбитами, и, как полагают, сформировались не вместе с планетами, а захвачены их гравитационным полем. Всего с 2004 года команда Джуитта обнаружила 21 спутник Сатурна. Крупнейший из спутников — Титан. Учёные предполагают, что условия на этом спутнике схожи с теми, которые существовали на нашей планете 4 миллиарда лет назад, когда на Земле только зарождалась жизнь [источник?]. [править] Кольца См. статью Кольца Сатурна Сегодня известно, что у всех четырёх газообразных гигантов есть кольца, но у Сатурна они самые красивые и заметные. Кольца расположены под углом приблизительно 28° к плоскости, на которой находится околосолнечная орбита Сатурна. Поэтому с Земли в зависимости от взаимного расположения планет они выглядят по-разному: их можно увидеть и в виде колец, и «с ребра». Как предполагал ещё Гюйгенс, кольца состоят не из твердого вещества, а из миллиардов мельчайших частиц, находящихся на околопланетной орбите. Существует три основных кольца и четвёртое — более тонкое. Все вместе они отражают больше света, чем диск самого Сатурна. Три основных кольца принято обозначать первыми буквами латинского алфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оно отделяется от большего внешнего кольца А щелью Кассини шириной почти 4000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачные кольца. Внутри кольца А есть тонкая щель, которая называется разделительной полосой Энке. Кольцо С, находящееся ещё ближе к планете, чем В, почти прозрачно. Кольца Сатурна очень тонкие. При диаметре около 250 000 км их толщина не достигает и километра. Несмотря на свой внушительный вид, количество вещества, составляющего кольца, крайне незначительно. Если его собрать в один монолит, его диаметр не превысил бы 100 км. На изображениях, полученных зондами, видно, что на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями; картина напоминает дорожки грампластинок. Частички, из которых состоят кольца, в большинстве своем имеют размер в несколько сантиметров, но изредка попадаются тела в несколько метров. Совсем редко — до 1—2 км. Похоже, что частицы почти полностью состоят изо льда или каменистого вещества, покрытого льдом. Существует полная согласованность между кольцами и спутниками планеты. И действительно, некоторые из них, так называемые «спутники-пастухи», играют роль в удержании колец на их местах. Мимас, например, «отвечает» за отсутствие вещества в щели Кассини, а Пан находится внутри разделительной полосы Энке. Происхождение колец Сатурна ещё не совсем ясно. Возможно, они сформировались одновременно с планетой. Тем не менее, это нестабильная система, а материал, из которого они состоят, периодически замещается, вероятно, из-за разрушения некоторых мелких спутников. [править] Южный полюс Сатурна [править] Интересные факты На Сатурне нет твёрдой поверхности. Средняя плотность планеты — самая низкая в Солнечной системе. Планета состоит, в основном, из водорода и гелия, 2-х самых лёгких элементов в мировом пространстве. Плотность планеты составляет всего лишь 0,69 плотности воды. Это означает, что если бы существовал океан соответствующих размеров, Сатурн плавал бы в нём. Автоматический космический аппарат Кассини, который в настоящее время (октябрь 2008 г.) обращается вокруг Сатурна, передал изображения северного полушария планеты. С 2004 года, когда Кассини подлетел к ней, произошли заметные изменения, и теперь оно окрашено в необычные цвета. Причины этого пока непонятны. Хотя пока неизвестно, почему возникла окраска Сатурна, предполагается, что недавнее изменение цветов связано со сменой времён года. Облака на Сатурне образуют шестиугольник. Впервые это обнаружено во время пролётов Вояджера около Сатурна в 1980-х годах, подобное явление никогда не наблюдалось ни в одном другом месте Солнечной системы. Если южный полюс Сатурна с его вращающимся ураганом не кажется странным, то северный полюс можно считать гораздо более необычным. Странная структура облаков показана на инфракрасном изображении, полученном обращающимся вокруг Сатурна космическим аппаратом Кассини в октябре 2006 года. Изображения показывают, что шестиугольник оставался стабильным за 20 лет после полёта Вояджера. Фильмы, показывающие северный полюс Сатурна, демонстрируют сохранение шестиугольной структуры облаков во время их вращения. Отдельные облака на Земле могут иметь форму шестиугольника, но, в отличие от них, у облачной системы на Сатурне есть шесть хорошо выраженных сторон почти равной длины. Внутри этого шестиугольника могут поместиться четыре Земли. Полного объяснения этого явления пока нет. Британские астрономы обнаружили в атмосфере Сатурна новый тип полярного сияния, которое образует кольцо вокруг одного из полюсов планеты. (http://www.atlasaerospace.net/eng/newsi-r.htm?id=1963) 12 Ноября 2008 года камеры автоматического корабля Кассини получили изображения северного полюса Сатурна в инфракрасном диапазоне. На этих кадрах исследователи обнаружили полярные сияния, каких не наблюдали еще ни разу в Солнечной системе. На изображении эти уникальные сияния окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный. На изображении прямо под сияниями видно обнаруженное ранее шестиугольное облако. Полярные сияния на Сатурне могут покрывать весь полюс, тогда как на Земле и на Юпитере кольца полярных сияний, будучи управляемыми магнитным полем, только окружают магнитные полюса. На Сатурне наблюдали и привычные нам кольцевые полярные сияния. Недавно заснятые необычные полярные сияния над северным полюсом Сатурна значительно видоизменялись в течение нескольких минут. Изменчивая сущность этих сияний свидетельствует о том, что переменный поток заряженных частиц от Солнца испытывает на себе действие каких-то магнитных сил, о которых ранее и не подозревали. Уран (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Уран Фотография Урана с аппарата «Вояджер-2». Сведения об открытии Дата открытия 13 марта 1781 Первооткрыватель Уильям Гершель Место открытия Бат, Великобритания Способ открытия прямое наблюдение Орбитальные характеристики Афелий 3.00362×109 км 20.08330526 а.е. Перигелий 2.74130×109 км 18.37551863 а.е. Большая полуось 2.87246×109км 19.22941195 а.е. Орбитальный эксцентриситет 0.0457 Сидерический период 30 799.095 дней Синодический период 369.66 дней[1] Орбитальная скорость 6.81 км/с[1] Средняя аномалия 142.955717° Наклонение 0.772556° 6.48° относительно солнечного экватора Долгота восходящего узла 73.989821° Аргумент перицентра 96.541318° Число спутников 27 Физические характеристики Сжатие 0.02293 Экваториальный радиус 25 559 км[2][3] Полярный радиус 24 973 км[2][3] Площадь поверхности 8.1156×109 км²[4][3] Объём 6.833×1013 км³[1][3] Масса 8.6832×1025 кг[5] Средняя плотность 1.27 г/см³[1][3] Ускорение свободного падения на экваторе 8.87 м/с² (0.886 g) Вторая космическая скорость 21.3 км/c[1][3] Скорость вращения (на экваторе) 2.59 км/с 9 324 км/ч Период вращения 0.71833 дней 17 ч 14 мин 24 с Наклон оси вращения 97.77°[2] Прямое восхождение на северном полюсе 17 ч 9 мин 15 с 257.311°[2] Склонение на северном полюсе −15.175°[2] Альбедо 0.300 (Бонд) 0.51 (геом.)[1] Температура поверхности мин сред макс уровень 1 бара 76 K[6] 0.1 бара (тропопауза) 49 К[7] 53 К[7] 57 К[7] Видимая звёздная величина 5.9[8] — 5,32[1] Угловой размер 3.3"—4.1"[1] Атмосфера Состав атмосферы 83±3 % Водород (H2) 15±3 % Гелий 2.3 % Метан Лёд: аммиачный водяной гидросульфидно-аммиачный метановый У этого термина существуют и другие значения, см. Уран. Ура́н — седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе планета Солнечной системы. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса. Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа[9]. Об открытии Урана Уильям Гершель объявил 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времён античности расширив границы Солнечной системы в глазах человека. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали Уран за планету из-за его тусклости и медленного движения по орбите.[10] В отличие от газовых гигантов — Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует металлический водород, но зато много высокотемпературных модификаций льда — по этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (−224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан — верхний.[7] В отличие от Нептуна, поверхность Урана состоит в основном изо льдов и скал. Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы — его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами. В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния. На них видна «невыразительная» в видимом спектре планета без облачных полос и атмосферных штормов, характерных для других планетгигантов.[11] Однако в настоящее время наземными наблюдениями удалось различить признаки сезонных изменений и увеличения погодной активности на планете, вызванных приближением Урана к точке своего равноденствия. Скорость ветров на Уране может достигать 240 м/с.Содержание [убрать] 1 Открытие планеты 1.1 Название 2 Орбита и вращение 2.1 Наклон оси вращения 2.2 Видимость 3 Физические характеристики 3.1 Внутренняя структура 3.2 Внутренняя температура 3.3 Атмосфера 3.3.1 Состав 3.3.2 Тропосфера 3.3.3 Верхняя часть атмосферы 3.4 Кольца Урана 3.5 Магнитосфера Урана 4 Климат 4.1 Атмосферные образования, облака и ветра 4.2 Сезонные изменения 5 Формирование Урана 6 Спутники Урана 7 Исследование Урана 7.1 Хронология открытий 7.2 Исследование автоматическими межпланетными станциями 8 См. также 9 Примечания 10 Ссылки 10.1 Русскоязычные ссылки 10.1.1 в Новостях 10.2 Англоязычные ссылки 10.2.1 Рекомендуемые статьи из arXiv.org 10.2.2 Сайты 10.2.3 В новостях [править] Открытие планеты Люди наблюдали Уран ещё и до Уильяма Гершеля, но обычно принимали его за звезду. Наиболее ранним задокументированным свидетельством этого факта следует считать записи английского астронома Джона Флемстида, который наблюдал его в 1690 году, по крайней мере, 6 раз, и зарегистрировал как звезду 34 в созвездии Тельца. С 1750 по 1769 год французский астроном Пьер Шарль ле Моньер наблюдал Уран 12 раз[12]. Всего Уран до 1781 года наблюдался 21 раз[13]. Во время открытия Гершель участвовал в проекте наблюдений параллакса звёзд, используя телескоп своей собственной конструкции[14], и 13 марта 1781 года впервые увидел эту планету из сада своего дома № 19 на Нью Кинг стрит (город Бат, графство Сомерсет в Великобритании)[15][16], но сообщил о ней лишь через полтора месяца — 26 апреля, причём как о «комете». 13 марта он сделал следующую запись в своём журнале[17]: В квартиле [18] рядом с ζ Тельца… Или туманная звезда, или, возможно, комета. Оригинальный текст (англ.) [показать] 17 марта в журнале появилась другая запись[19]: Я искал комету или туманную звезду, и оказалось, что это комета, поскольку она поменяла положение. Оригинальный текст (англ.) [показать] Вслед за этим он представил своё открытие Королевскому обществу, продолжая упоминать о том, что он обнаружил комету, но сравнивая вновь открытый объект с планетами:[20]. В первый раз я наблюдал эту комету с увеличением в 227 раз. Мой опыт показывает, что диаметр звёзд, в отличие от планет, не изменяется пропорционально при использовании линз с большей силой увеличения; поэтому я использовал линзы с увеличением 460 и 932, и обнаружил, что размер кометы увеличивался пропорционально изменению силы оптического увеличения, давая повод предположить, что это не звезда, так как размеры взятых для сравнения звёзд не изменялись. Более того, при увеличении, превосходящем по силе её яркость, комета становилась размытой, плохо различимой, тогда как остальные звезды были яркими и чёткими — так, как я и предположил на основании проведённых мной тысяч наблюдений. Повторное наблюдение подтвердило мои предположения: это действительно была комета. Оригинальный текст (англ.) [показать] Гершель уведомил Королевское общество, и 23 апреля получил ответ от королевского астронома Невиля Маскелайна, который звучал следующим образом:[21] Я не знаю, как это назвать. Это может быть как обычной планетой, вращающейся вокруг Солнца по почти круговой орбите, так и кометой, движущейся по очень вытянутому эллипсу. Я пока не заметил ни головы, ни кометного хвоста. Оригинальный текст (англ.) [показать] В то время как Гершель ещё продолжал осторожно описывать объект как комету, другие астрономы заподозрили, что это какой-то другой обьект. Российский астроном Андрей Иванович Лексель установил, что расстояние от Земли до объекта превышает расстояние от Земли до Солнца(астрономическую единицу) в 18 раз и отметил, что ни у одной кометы нет перигелия более 4 астрономических единиц (в настоящее время такие объекты известны)[22]. Берлинский астроном Иоганн Боде описал объект, открытый Гершелем, как «движущуюся звезду, которую можно считать подобной планете, обращающуюся по кругу вне орбиты Сатурна»[23], и сделал вывод, что эта орбита более похожа на планетарную, нежели чем на кометную[24]. Вскоре стало очевидным, что объект действительно является планетой. В 1783 году Гершель сам сообщил о признании этого факта президенту Королевского общества Джозефу Бенксу[25]: Наблюдения самых выдающихся астрономов Европы доказали, что комета, которую я имел честь указать им в марте 1781 года, является планетой нашей Солнечной системы. Оригинальный текст (англ.) [показать] За свои заслуги Гершель был награждён королём Георгом III пожизненной стипендией в 200 фунтов стерлингов, при условии, что он переедет в Виндзор, дабы у королевской семьи была возможность посмотреть в его телескопы.[26] [править] Название Уильям Гершель — первооткрыватель Урана Невиль Маскелайн написал Гершелю письмо, в котором попросил его сделать одолжение астрономическому сообществу и дать название планете, открытие которой — целиком заслуга этого астронома[27]. В ответ Гершель предложил назвать планету «Georgium Sidus» (с латыни «Звезда Георга»), или планетой Георга в честь короля Георга III[28]. Своё решение он мотивировал в письме к Джозефу Бенксу:[25]: В великолепной древности планетам давали имена Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна в честь мифических героев и божеств. В наше просвещённое философское время было бы странно вернуться к этой традиции и назвать недавно открытое небесное тело Юноной, Палладой, Аполлоном или Минервой. При обсуждении любого происшествия или примечательного события первым делом мы рассматриваем, когда именно оно произошло. Если в будущем кто-то задастся вопросом, когда была обнаружена эта планета, хорошим ответом на этот вопрос было бы: «В царствование Георга III». Оригинальный текст (англ.) [показать] Французский астроном Жозеф Лаланд предложил назвать планету в честь её первооткрывателя — «Гершелем»[29]. Предлагались и другие названия: например, Кибела, по имени, которое в античной мифологии носила жена бога Сатурна[13]. Немецкий астроном Иоганн Боде первым из учёных выдвинул предложение именовать планету Ураном, в честь бога неба из греческого пантеона. Он мотивировал это тем, что «так как Сатурн был отцом Юпитера, то новую планету следует назвать в честь отца Сатурна»[26][30][31]. Наиболее раннее официальное именование планеты Ураном встречается в научной работе 1823 года, уже через год после смерти Гершеля[32][33]. Прежнее название «Georgium Sidus» или «Георг» встречалось уже нечасто, хотя в Великобритании оно и использовалось в течение почти 70 лет[13]. Окончательно же Ураном планета стала называться только после того, как издательство Морского альманаха Его Величества «HM Nautical Almanac Office» в 1850 году само закрепило это название в своих списках[30]. Уран — единственная планета, название которой происходит не из римской, а греческой мифологии. Прилагательным производным от «Урана» считается слово «уранианский». Астрономический символ «», обозначающий Уран, является гибридом символов Марса и Солнца. Причиной этого называется то, что в древнегреческой мифологии Уран-небо находится в объединённой власти Солнца и Марса[34]. Астрологический символ Урана , предложенный Лаландом в 1784 году, сам Лаланд объяснял в письме к Гершелю следующим образом[29]: Это земной шар, увенчанный первой буквой Вашего имени. Оригинальный текст (фр.) [показать] В китайском, японском, вьетнамском и корейском языках название планеты переводится буквально как «Звезда/Планета Небесного Царя»[35][36]. [править] Орбита и вращение Уран — его кольца и спутники Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Большая полуось орбиты равна 19,229 а.е., или около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли[37]. Впервые орбитальные элементы Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером Симоном Лапласом[22], однако со временем у них были выявлены несоответствия с наблюдаемым движением планеты. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием ещё не открытой планеты. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов орбиты Урана, а 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету, позже названную Нептуном — почти в том же положении, в каком её предсказывал Леверье[38]. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 24 минуты. Однако, как и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 30 градусов южной широты некоторые части атмосферы делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов[39]. [править] Наклон оси вращения Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° — то есть планета вращается, «лёжа на боку». Это даёт полностью отличный от других планет Солнечной системы процесс смены времён года. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. В качестве причины такого аномального вращения обычно называется столкновение Урана с другим планетезималем на раннем этапе его формирования[40]. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце в это время расположено очень низко над горизонтом — как в земных полярных широтах. Через полгода ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте — и ещё 42 года под светом Солнца[41]. В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт почти тот же цикл день/ночь, что и на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года[42][43].Северное полушарие Год Южное полушарие Зимнее солнцестояние 1902, 1986 Летнее солнцестояние Весеннее равноденствие 1923, 2007 Осеннее равноденствие Летнее солнцестояние 1944, 2028 Зимнее солнцестояние Осеннее равноденствие 1965, 2049 Весеннее равноденствие Благодаря такому наклону оси, в течение года полярные области Урана получают больше энергии от Солнца, чем экваториальные. Однако Уран «теплее» в экваториальных районах, чем в полярных областях. Механизм процесса, вызывающего такое перераспределение энергии, пока остаётся неизвестным. Причина необычного положения оси вращения Урана также остаётся пока что в области гипотез, хотя обычно принято считать, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером примерно с Землю врезалась в Уран и изменила его ось вращения[44]. Во время первого посещения Урана Вояджером-2 в 1986 году южный полюс Урана был обращён к Солнцу. Обозначение этого полюса как «южный» установлено Международным астрономическим союзом, руководствовавшемся при этом тем, что северный полюс должен быть выше плоскости Солнечной системы[45][46]. Однако есть соглашение, согласно которому при упоминании Урана пользуются «правилом правой руки», когда речь заходит о его полюсах[47]. По такому методу, Вояджер-2 в 1986 году «видел» не южный, а северный полюс планеты. Астроном Патрик Мур прокомментировал эту проблему следующим лаконичным образом: «Выбирайте любой»[48]. [править] Видимость С 1995 по 2006 год видимая звёздная величина Урана колебалась между +5,6 и +5,9, то есть планета была видна невооружённым глазом на пределе его возможностей (предел видимости невооружённым глазом равен +6.0[8]). Угловой диаметр планеты был в промежутке между 3,4 и 3,7 угловыми секундами (для сравнения: Сатурн: 16-20 угловых секунд, Юпитер: 32-45 угловых секунд[8]). Уран виден невооруженным глазом в противостоянии на чистом небе в тёмное время суток, и его можно наблюдать даже в городских условиях с биноклем[4]. В большие любительские телескопы с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран виден как бледно-голубой диск с явно выраженным потемнением к краю. В более крупные телескопы с диаметром объектива более 25 см можно различить облака и увидеть крупные спутники (Титанию и Оберон)[49]. [править] Физические характеристики [править] Внутренняя структура размеры Урана и Земли в сравнении Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/см³, ставит его на второе место после Сатурна по наименьшей плотности среди планет Солнечной системы[5]. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше[2], что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов — водного, аммиачного и метанового[6]. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс[6][50]. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс[6]); оставшаяся доля (0,5 — 3,7 земных масс[6]) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты). Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре каменное ядро, в середине ледяная оболочка и снаружи водородно-гелиевая атмосфера[6][51]. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20 % от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет бо́льшую часть планеты (60 % от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20 % радиуса Урана.[6][51]. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см³. Давление на границе ядра и мантии должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К[50][51]. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана[6][51]. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака»[52]. Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам» преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов. Несмотря на то, что описанная выше модель наиболее распространена, она не является единственной. На основании наблюдений можно также построить и другие модели — например, в случае если существенное количество водородного и скального материала смешивается в ледяной мантии, то общая масса льдов будет ниже, и соответственно, полная масса водорода и скального материала — выше[50]. В настоящее время доступные данные не позволяют определить, какая модель правильней. Жидкая внутренняя структура означает, что у Урана нет никакой твёрдой поверхности, так как газообразная атмосфера плавно переходит в жидкие слои[6]. Однако, ради удобства за «поверхность» было решено условно принять сплющенный сфероид вращения, где давление равно 1 бару. Экваториальный и полярный радиус этого сплющенного сфероида составляют 25 559 ± 4 и 24 973 ± 20 км. Далее в статье эта величина и будет приниматься за нулевой отсчёт для шкалы высот Урана[2]. [править] Внутренняя температура Температура Урана значительно ниже температуры других планет-гигантов Солнечной системы[53][54]. Тепловое излучение планеты очень низкое, и причина этого в настоящее время остаётся неизвестной. Нептун, схожий с Ураном размерами и составом, излучает в космос в 2,61 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца[54]. У Урана же этот показатель равен 0,042 ± 0,047 Вт/м², и эта величина меньше той, которую выделяет земное ядро (~0,075 Вт/м²)[55]. Измерения в дальней инфракрасной части спектра показали, что Уран излучает лишь 1,06 ± 0,08 % энергии от той, что получает от Солнца (то есть избыточная теплота крайне мала, почти отсутствует)[55][7]. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К, что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы — даже более холодной, чем Нептун[55][7]. Существуют две гипотезы, пытающиеся объяснить этот феномен. Первая из них утверждает, что протопланета, предположительно столкнувшаяся с Ураном во время формирования Солнечной системы и вызвавшая большой наклон его оси вращения, также «унесла» с собой и часть исходной температуры, оставив планету с уже заранее исчерпанными запасами тепла[56]. Вторая теория гласит, что в атмосфере Урана имеется некая прослойка, препятствующая тому, чтобы тепло от ядра достигало верхних слоёв и выходило за пределы атмосферы в тех же количествах, в каких поступило в атмосферу[6]. Например, такая конвекция может иметь место в том случае, когда рядом расположены два различных по составу слоя, которые и могут препятствовать восходящим «потокам» тепла от ядра[7][55]. Отсутствие избыточного теплового излучения планеты значительно затрудняет определение температуры её недр, однако если предположить, что температурные условия внутри Урана близки к характерным для других планет-гигантов, то там возможно существование жидкой воды и, следовательно, Уран может входить в число планет Солнечной системы, где возможно существование жизни[57]. [править] Атмосфера Основная статья: Атмосфера Урана Хотя Уран и не имеет твёрдой поверхности в привычном понимании этого слова, наиболее удалённую часть газообразной оболочки принято называть его атмосферой[7]. Полагают, что атмосфера Урана начинается на расстоянии в 300 км от внешнего слоя при давлении в 100 бар и температуре в 320 K[58]. «Атмосферная корона» простирается на расстояние, в 2 раза превышающее радиус от «поверхности» с давлением в 1 бар[59]. Атмосферу условно можно разделить на 3 части: тропосфера (-300 км — 50 км; давление составляет 100 — 0,1 бар), стратосфера (50 — 4000 км; давление составляет 0,1 — 10-10 бар) и термосфера/атмосферная корона (4000 — 50000 км от поверхности)[7]. Мезосфера у Урана отсутствует. [править] Состав Состав атмосферы Урана заметно отличается от остального состава планеты благодаря высокому содержанию молекулярного водорода и гелия[7]. Молярная доля гелия (то есть, отношение количества атомов гелия к количеству молекул водорода/гелия) в верхнем слое атмосферы соответствует массовой фракции 0,26 ± 0,05 %[60] [7][55]. Это значение очень близко к протозвёздной гелиевой массовой фракции (0,275 ± 0,01 %)[61]. Гелий не локализован в центре планеты, что характерно для других газовых гигантов[7]. Третья составляющая атмосферы Урана — метан (CH4)[7]. Метан обладает хорошо видимыми полосами поглощения в видимом и ближнем инфракрасном спектре. Молекулы метана составляют 2,3 % от общей массовой фракции на уровне давления в 1,3 бара[7][62][63]. Это соотношение значительно снижается при повышении высоты из-за чрезвычайно низкой температуры, что заставляет метан «вымерзать»[64]. Присутствие метана, поглощающего свет красной части спектра, придаёт планете её зелёно-голубой цвет[65]. Распространённости менее летучих соединений, таких, как аммиак, вода и сероводород, в глубине атмосферы известны плохо[7][66]. Кроме того, в верхних слоях Урана обнаружены следы этана (C2H6), метилацетилена (CH3C2H) и диацетилена (C2HC2H)[64][67][68]. Эти углеводороды, как предполагают, являются продуктом фотолиза метана солнечной ультрафиолетовой радиацией[69]. Спектроскопия также обнаружила следы водяного пара, угарного и углекислого газов. Вероятно, они попадают на Уран из внешних источников (например, из пролетающих мимо комет)[68][67][70]. [править] Тропосфера График зависимости давления от температуры на Уране Тропосфера — самая нижняя и самая плотная часть атмосферы — характеризуется уменьшением температур с высотой[7]. Температура падает от 320 К в самом начале тропосферы (на глубине в 300 км) до 53 К на высоте в 50 км[58][63]. Температура в самой верхней части тропосферы (тропопаузе) варьирует от 57 до 49 К в зависимости от широты[7][53]. Тропопауза ответственна за большую часть инфракрасного излучения (в дальней инфракрасной части спектра) планеты, и позволяет определить эффективную температуру планеты (59,1 ± 0,3 K)[53][55]. Тропосфера обладает сложным строением: предположительно, водные облака могут находиться в промежутке давления от 50 до 100 бар, облака гидросульфида аммония — в диапазоне 20-40 бар, облака аммиака и сульфида водорода — в диапазоне 3-10 бар. Метановые же облака могут быть расположены в промежутке между 1 и 2 барами[7][58][71][62]. Тропосфера — очень динамичная часть атмосферы, и в ней хорошо видны сезонные изменения, облака и сильные ветры[54]. [править] Верхняя часть атмосферы После тропопаузы начинается стратосфера, где температура не понижается, а, наоборот, увеличивается с высотой: с 53 К в тропопаузе — до 800—850 К в основной части термосферы [59]. Нагревание стратосферы вызвано поглощением солнечной инфракрасной и ультрафиолетовой радиации метаном и другими углеводородами, образующимися благодаря фотолизу метана[64][69]. Кроме того, стратосфера нагревается также и термосферой[72][73]. Углеводороды занимают относительно низкий слой от 100 до 280 км в промежутке от 10 — до 0,1 миллибар и температурные границы между 75 и 170 К[64]. Наиболее распространенные углеводороды — ацетилен и этан — составляют в этой области 10-7 относительно водорода, который по концентрации схож здесь с метаном и угарным газом[64][67][70]. У более тяжёлых углеводородов, углекислого газа и водяного пара это отношение ещё на три порядка ниже[67]. Этан и ацетилен имеют свойство уплотняться в более холодной и низкой части стратосферы и тропопаузе, формируя туманы[69]. Однако концентрация углеводородов выше этих туманов значительно меньше, чем на других планетах-гигантах[64][72]. Наиболее удалённая от поверхности часть атмосферы — термосфера/корона — имеет температуру в 800—850 К (как и стратосфера)[7][72], но причины такой температуры пока не поддаются анализу. Ни солнечная ультрафиолетовая радиация (ни ближняя, ни дальняя часть ультрафиолетового спектра), ни полярные сияния не могут обеспечить нужную энергию. Хотя низкая эффективность охлаждения из-за отсутствия углеводородов в верхней части стратосферы может вносить свой вклад[59][72]. В дополнение к молекулярному водороду, термосфера содержит большое количество свободных водородных атомов. Их маленькая молекулярная масса и большая температура могут помочь объяснить, почему термосфера простирается на 50 000 км или, говоря иначе, на два планетарных радиуса[59][72]. Эта расширенная термосфера/корона является уникальной особенностью планеты[72]. Именно она является причиной уменьшения пылевых частиц в кольцах Урана [59]. Термосфера Урана и верхний слой стратосферы образуют ионосферу[63], которая занимает высоту от 2000 до 10000 км[63]. Ионосфера Урана более плотная, чем у Сатурна и Нептуна, по причине отсутствия в верхней стратосфере концентрации углеводородов[72][74]. Ионосфера, главным образом, поддерживается солнечной ультрафиолетовой радиацией и целиком зависит от солнечной активности[75]. Полярные сияния не являются здесь такими же частыми и существенными, как на Юпитере и Сатурне[72][76]. [править] Кольца Урана Основная статья: Кольца Урана Внутренние кольца Урана. Яркое внешнее кольцо — кольцо ε, восемь других колец тоже видны Схема Колец Урана У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров[11]. Это — вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе (первой была система колец Сатурна)[77]. На данный момент у Урана известно 13 колец, самым ярким из которых является кольцо ε (эпсилон). Кольца Урана, вероятно, весьма молоды — на это указывают промежутки между ними, а также различия в их прозрачности. Это говорит о том, что кольца не были сформированы вместе с планетой. Возможно, ранее кольца были одним из спутников Урана, который разрушился либо при столкновении с неким небесным телом, либо под действием приливообразующих сил[77][78]. В 1789 году Уильям Гершель утверждал, что видел кольца, однако этот факт выглядит сомнительным, поскольку ещё в течение двух веков после открытия другие астрономы не могли их обнаружить. Кольцевая система Урана была подтверждена официально лишь 10 марта 1977 года американскими учёными Джеймсом Л. Элиотом (James L. Elliot), Эдвардом В. Данхэмом (Edward W. Dunham) и Дугласом Дж. Минком (Douglas J. Mink), использовавшими бортовую обсерваторию Койпера. Открытие было сделано случайно — группа первооткрывателей планировала провести наблюдения атмосферы Урана при покрытии Ураном звезды CAO 158687. Однако, анализируя полученную после проведённых наблюдений информацию, они обнаружили покрытие звезды ещё до её покрытия Ураном, причём произошло это несколько раз подряд. В результате исследований было открыто 9 колец Урана[79]. Когда в окрестности Урана прибыл космический аппарат Вояджер-2, при помощи бортовой оптики удалось обнаружить ещё 2 кольца, тем самым увеличив общее число известных колец до 11[11]. В декабре 2005 года космический телескоп «Хаббл» позволил открыть ещё 2 ранее неизвестных кольца. Они были удалены на расстояние в два раза большее, чем ранее открытые кольца — и поэтому их ещё часто называют «внешней системой колец Урана». Кроме колец, «Хаббл» также помог открыть два ранее неизвестных небольших спутника, один из которых (Маб) разделяет свою орбиту с самым внешним кольцом. Последние два кольца доводят общее количество колец Урана до 13[80]. В апреле 2006 года изображения новых колец, полученные обсерваторией Кек на Гавайских островах, позволили различить цвета внешних колец. Одно из них было красным, а другое (самое внешнее) — синим[81][82]. Предполагают, что синий цвет внешнего кольца обусловлен тем, что он состоит из мелких частиц водяного льда с поверхности Маб[81][83]. Внутренние кольца планеты выглядят серыми[81]. В работах первооткрывателя Урана Уильяма Гершеля первое упоминание о кольцах встречается в его записи от 22 февраля 1789 года. В своих примечаниях к наблюдениям он отметил, что предпологает у Урана наличие колец[84]. Гершель также заподозрил наличие в них красного цвета (что и было подтверждено в 2006 году наблюдениями обсерватории Кек в случае предпоследнего кольца). Примечания Гершеля попали в Журнал Королевского общества в 1797 году. Однако впоследствии, на протяжении почти двух столетий с 1797 по 1979 год, кольца в литературе не упоминаются вовсе, что, конечно, даёт право подозревать ошибку учёного[85]. Тем не менее, достаточно точные описания увиденного Гершелем не дают повода просто так сбрасывать со счетов его наблюдения[81]. При наблюдениях с Земли можно заметить, что иногда кольца Урана своей плоскостью повёрнуты в сторону наблюдателя. В 2007-2008 годах кольца были обращены к наблюдателю ребром. [править] Магнитосфера Урана Магнитосфера Урана, исследованная Вояджером-2 в 1986 году. До начала исследований с помощью Вояджера-2 никаких измерений магнитного поля Урана не проводилось. Перед прибытием аппарата к орбите Урана в 1986 году предполагалось, что оно будет соответствовать направлению солнечного ветра. В этом случае геомагнитные полюса должны были бы совпадать с географическими, которые лежат в плоскости эклиптики[86]. Измерения Вояджера-2 позволили обнаружить у Урана весьма специфическое магнитное поле, которое не направлено из геометрического центра планеты, и наклонено на 59 градусов относительно оси вращения[86][87]. Фактически, магнитный диполь смещён от центра планеты к южному полюсу примерно на 1/3 от радиуса планеты[86]. Эта необычная геометрия приводит к очень асимметричному магнитному полю, где напряжённость на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 Гаусса, тогда как в северном полушарии может достигать 1,1 Гаусса[86]. В среднем по планете этот показатель равен 0,23 Гауссам[86] (для сравнения, магнитное поле Земли одинаково в обоих полушариях, и «магнитный экватор» фактически соответствует «физическому экватору»[87]). Дипольный момент Урана превосходит Земной в 50 раз[86][87]. Кроме Урана, аналогичное смещённое и «накренившееся» магнитное поле также наблюдается и у Нептуна[87] — в связи с этим предполагают, что такая конфигурация является характерной для ледяных гигантов. Одна из теорий объясняет данный феномен тем обстоятельством, что магнитное поле у планет земной группы и других планет-гигантов генерируется в центральном ядре, а магнитное поле у «ледяных гигантов» формируется на относительно малых глубинах: например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке, окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру[52][88]. Тем не менее, общее строение магнитосферы Урана имеет схожую структуру с другими планетами Солнечной системы. Головная ударная волна простирается на 23 планетарных радиуса — перед магнитопаузой, простирающейся на 18 радиусов Урана. Имеются развитые магнитный хвост и радиационные пояса[86][87][89]. В этом отношении Уран больше напоминает Сатурн, но отличается от Юпитера[86][87]. Магнитный хвост Урана тянется за планетой на миллионы километров, и поперечным вращением планеты искривлён «в штопор»[86][90]. Магнитосфера Урана содержит заряженные частицы: протоны, электроны и небольшое количество H2+ ионов[87][89]. Никаких более тяжёлых ионов в ходе исследований обнаружено не было. Бо́льшая часть этих частиц наверняка происходит из горячей термосферы Урана[89]. Энергии ионов и электронов могут достигать 4 и 1,2 мега-электрон-вольт (мЭв)[89]. Плотность низкоэнергетических ионов (то есть ионов с энергией менее 100 эВ) во внутренней магнитосфере — около 2 ионов на кубический сантиметр.[91] Важную роль в магнитосфере Урана играют его спутники, образующие большие полости в магнитном поле[89]. Поток частиц достаточно высок, чтобы вызвать затемнение поверхности или изменения в пространственном наклоне лун в течении 100 000 лет[89]. Это может быть причиной постепенного «потемнения» спутников и колец Урана[78]. На Уране хорошо развиты полярные сияния, которые видны как яркие дуги вокруг обоих полярных полюсов[72]. Однако, в отличие от Юпитера, на Уране полярные сияния не значимы для энергетического баланса планетарной термосферы[76]. [править] Климат Основная статья: Атмосфера Урана Изображение в естественном цвете (слева) и в более дальних частях видимого спектра (справа), позволяющие различить облачные полосы и атмосферный «капюшон» (снимок Вояджера-2) Атмосфера Урана — необычно спокойная по сравнению с атмосферами других планетгигантов, даже по сравнению с Нептуном, который схож с Ураном и по составу, и по размерам[54]. Когда «Вояджер-2» приблизился к Урану, то удалось заметить всего 10 полосок облаков в видимой части этой планеты[11][92]. Такое спокойствие в атмосфере может быть объяснено чрезвычайно низкой внутренней температурой. Она гораздо ниже, чем у других планет-гигантов. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (-224 °C), что делает планету самой холодной среди планет Солнечной системы — даже холоднее по сравнению с более удалёнными от Солнца Нептуном и Плутоном[55][7]. [править] Атмосферные образования, облака и ветра Основная статья: Тёмное пятно Урана Зональные скорости облаков на Уране Снимки, сделанные «Вояджером-2» в 1986 году, показали, что видимое южное полушарие Урана можно поделить на две области: яркий «полярный капюшон» и менее яркие экваториальные зоны[11]. Эти зоны граничат на широте −45°. Узкая полоса в промежутке между −45° и −50°, именуемая южным «кольцом», является самой заметной особенностью полушария и видимой поверхности вообще[11][93]. «Капюшон» и кольцо, как полагают, расположены в интервале давления от 1,3 до 2 бар и являются плотными облаками метана[94]. К сожалению, «Вояджер-2» приблизился к Урану во время «Южного полярного лета» и не смог зафиксировать северный полярный круг. Однако в начале XXI столетия, когда северное полушарие Урана удалось рассмотреть через космический телескоп «Хаббл» и телескопы обсерватории имени В. М. Кека, никакого «капюшона» или «кольца» в этой части планеты обнаружено не было[93]. Таким образом, была отмечена очередная асимметрия в строении Урана, особенно яркого близ южного полюса и равномерно тёмного в областях к северу от «южного кольца»[93]. Помимо общей атмосферной структуры планеты, «Вояджер-2» также отметил 10 маленьких ярких облачков, большая часть которых была отмечена в области нескольких градусов севернее «южного кольца»[11]; во всех иных отношениях Уран напоминал «динамически мёртвую» планету. Однако в 1990-х годах число зарегистрированных ярких облаков значительно выросло, причём бо́льшая их часть была обнаружена в северном полушарии планеты, которое в это время стало видимым[54]. Возможно, это объясняется тем, что яркие облака легче заметить в северном полушарии, нежели в более ярком южном[54]. В структуре облаков двух полушарий имеются различия[95]: северные облака менее крупные, более яркие и более вытянутые[96]. Судя по всему, они расположены на большей высоте[96]. Время жизни облаков бывает самое разное — некоторые из замеченных облаков не просуществовали и нескольких часов, в то время как минимум одно из южных сохранилось с момента пролёта около Урана «Вояджера-2»[54][92]. Недавние наблюдения Нептуна и Урана показали, что между облаками этих планет есть и много схожего[54]. Хотя погода на Уране более спокойная, на нём, так же, как и на Нептуне, были отмечены «тёмные пятна» (атмосферные вихри) — в 2006 году впервые в его атмосфере был замечен и сфотографирован вихрь[97]. Первый атмосферный вихрь, замеченный на Уране. Снимок получен «Хабблом» Отслеживание различных облаков позволило определить зональные ветры, дующие в верхней тропосфере Урана[54]. На экваторе ветры являются ретроградными, то есть дуют в обратном по отношению к вращению планеты направлении, и их скорости (так как движение обратно вращению) составляют −100 и −50 м/с [54][93]. Скорости ветров стремятся к нулю с увеличением расстояния от экватора вплоть до широты ± 20°, где ветра почти нет. Ветра начинают дуть в направлении вращения планеты вплоть до полюсов[54]. Скорости ветров начинают расти, достигая своего максимума в широтах ±60°, и падая практически до нуля на полюсах[54]. Скорость ветра на широте в −40° колеблется от 150 до 200 м/с, а дальше наблюдениям мешает «Южное кольцо», своей яркостью затеняющее облака, и не позволяющее вычислить скорость ветра ближе к южному полюсу. Максимальная же скорость ветра, замеченная на планете, была зарегистрирована на северном полушарии на широте +50° и равняется более чем 240 м/с.[54][93][98] [править] Сезонные изменения Уран. 2005 год. Видно «южное кольцо» и яркое облачко на севере В течение короткого периода с марта по май 2004 года в атмосфере Урана было замечено более активное появление облаков, почти как на Нептуне[96][99]. Наблюдения зарегистрировали скорость ветра до 229 м/с (824 км/ч) и постоянную грозу, названную «фейерверком четвёртого июля»[92]. 23 августа 2006 года Институт исследования космического пространства (Боулдер, штат Колорадо, США) и Университет Висконсина наблюдали тёмное пятно на поверхности Урана, что позволило расширить знания о смене времён года на этой планете[97]. Почему происходит такое повышение активности, точно неизвестно — возможно, «экстремальный» наклон оси Урана приводит к «экстремальным» же сменам сезонов[43][100]. Определение сезонных вариаций Урана остаётся лишь делом времени, ведь первые качественные сведения о его атмосфере были получены менее чем 84 года назад («уранианский год» длится 84 земных года). Фотометрия, начатая примерно половину уранианского года назад (в 1950-е годы), показала вариации яркости планеты в двух диапазонах: с максимумами, приходящимися на периоды солнцестояний, и минимумами во время равноденствий[101]. Подобная периодическая вариация была отмечена благодаря микроволновым измерениям тропосферы, начатым в 1960-е годы[102]. Стратосферные температурные измерения, появившиеся в 1970-е, также позволили выявить максимумы во время солнцестояний (в частности, в 1986 году)[73]. Большинство этих изменений предположительно происходит из-за асимметрии планеты[95]. Тем не менее, как показывают исследования, сезонные изменения на Уране не всегда зависят от факторов, указанных выше.[100]. В период своего предыдущего «северного солнцестояния» в 1944 году у Урана поднялся уровень яркости в области северного полушария — это показало, что оно не всегда было тусклым[101]. Видимый, обращённый к Солнцу полюс, во время солнцестояния набирает яркость и после равноденствия стремительно темнеет[100]. Детальный анализ визуальных и микроволновых измерений показал, что увеличение яркости не всегда происходит во время солнцестояния. Также происходят изменения в меридианном альбедо[100]. Наконец, в 1990-е годы, когда Уран покинул точку солнцестояния, благодаря космическому телескопу «Хаббл» удалось заметить, что южное полушарие начало заметно темнеть, а северное — становиться ярче[94], в нём увеличивалась скорость ветров и становилось больше облаков[92], но прослеживалась тенденция к прояснению[96]. Механизм, управляющий сезонными изменениями, всё ещё недостаточно изучен[100]. Около летних и зимних солнцестояний оба полушария Урана находятся либо под солнечным светом, либо под тьмой открытого космоса. Прояснения освещённых солнцем участков, как предполагают, происходят из-за локального утолщения тумана и облаков метана в слоях тропосферы[94]. Яркое кольцо на широте в −45° также связано с облаками метана[94]. Другие изменения в южной полярной области могут объясняться изменениями в более низких слоях. Вариации изменения интенсивности микроволнового излучения с планеты, по всей видимости, вызваны изменениями в глубинной тропосферной циркуляции, потому что толстые полярные облака и туманы могут помешать конвекции[103]. Когда близится день осеннего равноденствия, движущиеся силы изменяются, и конвекция может произойти снова[92][103]. [править] Формирование Урана Основная статья: Небулярная гипотеза Имеется много аргументов в пользу того, что отличия между ледяными и газовыми гигантами зародились ещё при формировании Солнечной системы[104][105]. Как полагают, Солнечная система сформировалась из гигантского вращающегося шара, состоящего из газа и пыли, и известного как Протосолнечная туманность. Потом шар уплотнился, и сформировался диск с Солнцем в центре[104][105]. Бо́льшая часть водорода с гелием пошла на формирование Солнца. А частицы пыли стали собираться вместе, чтобы впоследствии сформировать протопланеты[104][105]. Поскольку планеты увеличивались в размерах, некоторые из них обзавелись достаточно сильным магнитным полем, позволившим им сконцентрировать вокруг себя остаточный газ. Они продолжали набирать газ до тех пор, пока не достигали предела, и дальше их размеры увеличивались по экспоненте. Ледяным же гигантам удалось «получить» значительно меньше газа — по массе полученный ими газ только в несколько раз превосходил массу Земли. Таким образом, их масса не достигала этого предела[105][106][104]. Современные теории формирования Солнечной системы имеют некоторые трудности в объяснениях формирования Урана и Нептуна. Эти планеты слишком крупные для расстояния, на котором они находятся от Солнца. Возможно, ранее они были ближе к Солнцу, но потом каким-то образом поменяли орбиты[104]. Впрочем, новые методы планетарного моделирования показывают, что Уран и Нептун действительно могли сформироваться на своём теперешнем месте, и, таким образом, их настоящие размеры согласно этим моделям не являются помехой в теории происхождения Солнечной системы.[105] [править] Спутники Урана Основная статья: Спутники Урана Наиболее крупные спутники Урана В системе Урана открыто 27 естественных спутников[106]. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа[51][107]. Можно выделить пять основных самых крупных спутников: это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон [51]. Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже объединённая масса всех этих пяти спутников не составит и половины массы Тритона, спутника Нептуна [5]. Наибольший из спутников Урана, Титания, имеет радиус всего в 788,9 км, что менее половины радиуса земной Луны, хотя и больше, чем у Реи — второго по величине спутника Сатурна. У всех лун относительно низкие альбедо — от 0,20 у Умбриэля до 0,25 у Ариэля[11]. Луны Урана — это скопления льда и горных пород в соотношении примерно 50 на 50. Лёд может включать в себя аммиак и углекислый газ[108][78]. Среди спутников у Ариэля, судя по всему, самая молодая поверхность с наименьшим количеством кратеров. Поверхность Умбриэля, судя по степени кратерированности, скорее всего, самая старая[11][78]. На Миранде имеются каньоны до 20 километров глубиной, террасы и хаотичный ландшафт[11]. Одна из теорий объясняет это тем, что когда-то Миранда столкнулась с неким небесным телом и развалилась на части, хотя потом «собралась» силами притяжения снова[109][78]. [править] Исследование Урана Основная статья: История открытия планет и спутников Солнечной системы [править] Хронология открытийДата Открытие Первооткрыватель(и) 13 марта 1781 Уран Уильям Гершель 11 января 1787 Титания и Оберон Уильям Гершель 22 февраля 1789 Гершель упоминает о кольцах Урана Уильям Гершель? 24 октября 1851 Ариэль и Умбриэль Уильям Лассел 16 февраля 1948 Миранда Койпер 10 марта 1979 Система колец Урана открыта группой исследователей 30 декабря 1985 Пак Синнот и станция «Вояджер-2» 3 января 1986 Джульета и Порция Синнот и станция «Вояджер-2» 9 января 1986 Крессида Синнот и станция «Вояджер-2» 13 января 1986 Дездемона, Розалинда и Белинда Синнот и станция «Вояджер-2» 18 января 1986 Пердита Каркошка и станция «Вояджер-2» 20 января 1986 Корделия и Офелия Террил и Вояджер-2 23 января 1986 Бианка Смит и станция «Вояджер-2» 6 сентября 1997 Калибан и Сикоракса открыт группой 18 июля 1999 Сетебос, Стефано и Просперо открыт группой исследователей 13 августа 2001 Тринкуло, Фердинанд и Франциско открыт группой исследователей 25 августа 2003 Маб и Купидон Шоуолтер и Лизёр 29 августа 2003 Маргарита Шепард, Джюит 23 августа 2006 Тёмное пятно Урана Космический телескоп им. Хаббла и группа исследователей Дата Открытие Первооткрыватель(и) [править] Исследование автоматическими межпланетными станциями Фото Урана, сделанное «Вояджером-2» во время «отбытия» к Нептуну В 1986 году космический аппарат НАСА «Вояджер-2» по пролётной траектории пересёк орбиту Урана и прошёл в 81 500 км от поверхности планеты. Это единственное в истории космонавтики посещение окрестностей Урана. «Вояджер-2» стартовал в 1977 году, до пролёта мимо Урана провел исследования Юпитера и Сатурна (а позднее — и Нептуна). Аппарат провёл изучение структуры и состава атмосферы Урана[63], обнаружил 10 новых спутников, изучил уникальные погодные условия, вызванные осевым креном в 97,77°, и исследовал кольцевую систему[110][11]. Также было исследовано магнитное поле и строение магнитосферы, и, в особенности, «магнитного хвоста», вызванного поперечным вращением. Было обнаружено 2 новых кольца и сфотографированы 5 самых крупных лун[78][11]. Без сомнений, этому полёту «Вояджера-2» мы обязаны большинством новых открытий и современных знаний об Уране. В настоящее время отправка межпланетных станций для дальнейшего исследования Урана не планируется. Нептун (планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Нептун Нептун с «Вояджера-2». Сведения об открытии Дата открытия 23 сентября 1846 г.[1] Первооткрыватель Урбен Леверье Иоганн Галле Гейнрих д’Арре Способ открытия расчёт Орбитальные характеристики[2][3] Афелий 4 553 946 490 км 30.44125206 а.е. Перигелий 4 452 940 833 км 29.76607095 а.е. Большая полуось 4 503 443 661 км 30.10366151 а.е. Орбитальный эксцентриситет 0,011214269 Сидерический период 60 190[4] дней Синодический период 367,49 дней[5] Орбитальная скорость 5,43 км/с[5] Средняя аномалия 267,767281° Наклонение 1,767975° 6.43° относительно солнечного экватора Долгота восходящего узла 131,794310° Аргумент перицентра 265,646853° Число спутников 13 Физические характеристики Сжатие 0,0171 ± 0,0013 Экваториальный радиус 24 764 ± 15 км[6][7] Полярный радиус 24 341 ± 30 км[6][7] Площадь поверхности 7,6408×109 км²[4][7] Объём 6,254×1013 км³[5][7] Масса 1,0243×1026 кг[5] Средняя плотность 1,638 г/см³[5][7] Ускорение свободного падения на экваторе 11.15 м/с²[5][7] (1.14 g) Вторая космическая скорость 23,5 км/c[5][7] Скорость вращения (на экваторе) 2,68 км/с 9,660 км/ч Период вращения 0,6713 дней[5] 16 ч 6 мин 36 с Наклон оси вращения 28,32°[5] Прямое восхождение на северном полюсе 19ч 57м 20с[6] Склонение на северном полюсе 42,950°[6] Альбедо 0,29 (Бонд) 0.41 (геом.)[5] Температура поверхности мин сред макс уровень 1 бара 72 K[5] 0,1 бара (тропопауза) 55 К[5] Видимая звёздная величина 8,0 — 7,78[5][8] Угловой размер 2,2—2,4[5][8] Атмосфера[5] Состав атмосферы 80±3,2 % Водород (H2) 19±3,2 % Гелий 1.5±0,5 % Метан ~0,019 % Дейтерид Водорода (HD) ~0,00015 % Этан Льды: Аммиачные Водные Гидросульфидно Аммониевые(NH4SH) Метановые (?) У этого термина существуют и другие значения, см. Нептун. Непту́н — восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Нептун также четвёртый по диаметру и третий по массе. Нептун в 17 раз массивнее Земли и немного более массивный, чем похожий на него Уран, который в 15 раз превосходит Землю по массе и менее плотный, чем Нептун. Планета была названа в честь римского бога морей. Его астрономический символ , стилизованная версия трезубца бога Нептуна. Обнаруженный 23 сентября 1846 года[1], Нептун был первой планетой, найденной в соответствии с математическими расчётами, а не путём регулярных наблюдений. Непредвиденные изменения в орбите Урана привели к выводу, что они обусловлены гравитационным возмущающим влиянием неизвестной планеты. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. Вскоре был обнаружен и его спутник Тритон, однако ни один из 12 других спутников, известных ныне, не был обнаружена до XX века. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года. Нептун по составу близок к Урану, но у обоих есть различия по составу от больших планет-гигантов — Юпитера и Сатурна. Астрономы иногда помещают их в отдельную категорию, «ледяные гиганты». Атмосфера планеты подобна атмосфере Юпитера и Сатурна в том, что состоит в основном из водорода и гелия, содержит в себе более высокую пропорцию льда, например водного, аммиачного и метанового наряду со следами углеводородов и возможно азота. В контраст этому недра Нептуна состоят главным образом из горных пород и льдов подобно Урану[9]. Следы метана во внешних областях планеты частично являются причиной голубоватого оттенка атмосферы планеты[10]. В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам — со скоростями до 2100 км/ч[11]. Во время пролёта «Вояджера-2» в 1989 году в южном полушарии Нептуна было обнаружено так называемое Большое тёмное пятно, аналогичное Большому красному пятну на Юпитере. Температура Нептуна в верхних слоях атмосферы очень близка к −218 °C. В центре Нептуна температура составляет примерно 7000 °C, что сопоставимо с температурой на поверхности Солнца и сравнимо с внутренней температурой большинства известных планет. У Нептуна есть слабая и фрагментированная кольцевая система, возможно обнаруженная ещё в 1960-ые годы, но достоверно подтверждённая «Вояджером-2» лишь в 1989 году[12].Содержание [убрать] 1 История открытия 1.1 Название 1.2 Статус 2 Физические характеристики 2.1 Внутреннее строение 2.2 Атмосфера 2.3 Магнитосфера 2.4 Кольца 3 Климат 3.1 Штормы 3.2 Внутреннее тепло 4 Орбита и вращение 4.1 Орбитальные резонансы 5 Образование и миграция 6 Спутники 7 Наблюдения 8 Исследования 9 Ссылки 10 Примечания [править] История открытия Основная статья: Открытие Нептуна Зарисовки Галилео Галилея показывают, что 28 декабря 1612 года, а затем 29 января 1613 года он наблюдал Нептун. Однако в обоих случаях Галилей принял планету за неподвижную звезду в соединении с Юпитером на ночном небе.[13] Поэтому открытие Нептуна не приписывают Галилею. Во время первого периода наблюдений в декабре 1612 года Нептун был в точке стояния, как раз в день наблюдений он перешёл к попятному движению. Видимое попятное движение наблюдается, когда Земля обгоняет по своей орбите внешнюю планету. Поскольку Нептун был вблизи точки стояния, движение планеты было слишком слабым, чтобы быть замеченным с помощью маленького телескопа Галилея[14]. В 1821 году Алексей Бувард опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана[15]. Более поздние наблюдения показали существенные отклонения от таблиц. Это привело Буварда к предположению, что неизвестное пока тело возмущает орбиту Урана своей гравитацией. В 1843, Джон Куч Адамс вычислил орбиту гипотетической восьмой планеты, чтобы объяснить изменения в орбите Урана. Он послал свои вычисления сэру Джорджу Эйри, королевскому астроному, а тот в ответном письме попросил у Куча разьяснений. Адамс начал набрасывать ответ, но почему-то так и не отправил его и в дальнейшем не настаивал на серьёзной работе над проблемой Урана[16][17]. Урбен Леверье, математик открывший Нептун Урбен Леверье независимо от Адамса в 1845—1846 годы быстро провёл свои собственные расчёты, но соотечественики не разделяли его энтузиазма. В июне, ознакомившись с первой опубликованной Леверье оценкой долготы планеты и её схожести с оценкой Адамса, Эйри убедил директора Кембриджской обсерватории Джеймса Чайлза начать поиски планеты. Чайлз безуспешно обыскивал небо в поисках восьмой планеты в течении августа и сентября[18][19]. На деле Чайлз дважды наблюдал Нептун, но вследствии недостатков в фиксации результатов наблюдений он в тот момент не был идентифицирован как планета[18][20]. Тем временем, Леверье удалось убедить астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готфрида Галле заняться поисками планеты. Гейнрих д’Арре, студент обсерватории, предложил Галле сравнить недавно нарисованную карту неба в районе предсказанного Леверье местоположения с видом неба на текущий момент, чтобы заметить передвижение планеты относительно неподвижных звёзд. Вместе с директором обсерватории, Иоганном Энке, в течение двух ночей они наблюдали участок неба, где должна была находиться планета, в результате чего им удалось обнаружить передвигающийся объект зеленоватого цвета[21]. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года, в пределах 1° от координат, предсказанных Леверье, и примерно в 12° от координат, предсказанных Адамсом. Вслед за открытием последовала большая конкуренция между англичанами и французами за право считать открытие Нептуна своим. В конечном счёте консенсус был найден, и было принято решение считать Адамса и Леверье сооткрывателями. В 1998 году были вновь найдены так называемые «бумаги Нептуна» (имеющие историческое значение бумаги из Гринвичской обсерватории), которые были незаконно присвоены астрономом Олином Дж. Эггеном и хранились у него в течении почти трёх десятилетий, и были найдены в его владении только после его смерти[22]. После пересмотра документов некоторые историки теперь полагают, что Адамс не заслуживает равных с Леверье прав на открытие Нептуна. Это, впрочем, подвергалось сомнениям и ранее, например, Деннисом Реулинсом, ещё с 1966 года. В 1992 году в статье в журнале «Dio» он назвал требования британцев признать равноправие Адамса на открытие воровством[23]. «Адамс проделал некоторые вычисления, но он был довольно неуверен в том, где находится Нептун» — сказал Николас Коллеструм из Университетского колледжа Лондона в 2003 году[24][25]. [править] Название Некоторое время после открытия Нептун обозначался просто как «внешняя от Урана планета» или как «планета Леверье». Первым, кто выдвинул идею об официальном наименовании, был Галле, предложивший название Янус. В Англии Чайлз предложил другое название: Океан[26]. Утверждая, что имеет право дать наименование открытой им планете, Леверье предложил назвать ее Нептуном, ложно утверждая, что такое название одобрено французским бюро долгот[27]. В октябре он пытался назвать планету по своему имени, «Леверье», и был поддержан директором обсерватории Франсуа Араго, однако эта инициатива натолкнулась на существенное сопротивление за пределами Франции [28]. Французские альманахи очень быстро вернули название Гершель для Урана, в честь ее первооткрывателя Уильяма Гершеля, и Леверье для новой планеты[29]. Директор Пулковской обсерватории Василий Струве отдал предпочтение названию «Нептун». О причинах своего выбора он сообщил на съезде Императорской Академии наук в Петербурге 29 декабря 1846 года [30]. Это название получило поддержку за пределами России и вскоре стало общепринятым международным наименованием планеты. В римской мифологии Нептун — бог моря и соответствует греческому Посейдону. До этого все планеты, кроме Урана и Земли, были названы в честь римских богов [31]. [править] Статус С момента открытия и до 1930 года Нептун был самой далекой от Солнца известной планетой. После открытия Плутона Нептун стал предпоследней планетой, за исключением 1979—1999 годов, когда Плутон находился внутри орбиты Нептуна[32]. Однако исследование пояса Койпера в 1992 году привело к тому, что многие астрономы стали обсуждать вопрос о том, считать Плутон планетой или частью пояса Койпера [33][34]. В 2006 году Международный астрономический союз принял новое определение термина «планета» и классифицировал Плутон как карликовую планету, и, таким образом, вновь сделал Нептун последней планетой Солнечной системы[35]. [править] Физические характеристики Сопоставление размеров Земли и Нептуна С массой в 1,0243×1026 кг[5] Нептун является промежуточным звеном между Землёй и большими газовыми гигантами. Его масса в 17 раз превосходит Земную, но составляет лишь 1/19 от массы Юпитера[36]. Экваториальный радиус Нептуна равен 24,764 км[6], что почти в 4 раза больше земного. Нептун и Уран часто считаются подклассом газовых гигантов, который называют «ледяными гигантами» из-за их меньшего размера и большей концентрации летучих веществ[37]. При поиске экзопланет Нептун используется как метоним: обнаруженные экзопланеты со схожей массой часто называют «Нептунами»,[38] также часто астрономы используют как метоним Юпитер: («Юпитеры»). [править] Внутреннее строение Внутреннее строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Атмосфера составляет примерно 10-20 процентов от общей массы планеты, и расстояние от поверхности до конца атмосферы составляет 10-20 % расстояния от поверхности до ядра. Вблизи ядра давление может достигать 10 гигапаскалей. Объёмные концентрации метана, аммиака и воды найдены в нижних слоях атмосферы[39]. Внутреннее строение Нептуна: 1. Верхняя атмосфера, верхние облака 2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана 3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда 4. Каменно-ледяное ядро Постепенно эта более тёмная и более горячая область уплотняется в перегретую жидкую мантию, где температуры достигают 2000-5000 кельвинов. Масса мантии Нептуна превышает Земную в 10-15 раз, по разным оценкам, и богата водой, аммиаком, метаном и прочими соединениями[1]. Как является общепринятым в планетологии, эту материю называют ледяной, даже при том, что это — горячая, очень плотная жидкость. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводимостью, иногда называют океаном водного аммиака[40]. На глубине 7000 километров условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы которые «падают» на ядро[41]. Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов. Ядро, как полагают, весит в 1,2 раза больше Земли[42]. Давление в центре достигает 7 мегабар, что в миллионы раз больше, чем на поверхности Земли. Температура в центре, возможно, достигает 5400 кельвинов[39][43]. [править] Атмосфера В верхних слоях атмосферы обнаружен водород и гелий. Они составляют 80 и 19 % атмосферы на этой высоте, соответственно[39]. Также наблюдаются следы метана. Заметные полосы поглощения метана встречаются на длинах волн выше 600 нм в красной и инфракрасной части спектра. Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном — часть того, что придаёт атмосфере Нептуна синий оттенок, хотя яркая лазурь Нептуна отличается от более умеренного аквамаринового цвета Урана[44]. Так как содержание метана в атмосфере Нептуна не сильно отличается от содержания метана в атмосфере Урана, полагают, что всё же некий пока неизвестный компонент атмосферы способствует синему цвету[10]. Атмосфера Нептуна подразделяется на 2 основные области: более низкая тропосфера, где температура падает с высотой, и стратосфера, где температура с высотой увеличивается. Граница между ними, тропопауза, находится на уровне давления в 0,1 баров[45]. Стратосфера замещается термосферой на уровне давления ниже, чем 10-4 — 10-5 микробаров. Термосфера постепенно переходит в экзосферу. Модели тропосферы Нептуна позволяют полагать, что она состоит из облаков переменных составов, в зависимости от высоты. Облака верхнего уровня находятся на уровне давления ниже одного бара, где температура подходящая для конденсации метана. На фото, сделанном «Вояджером-2», виден вертикальный рельеф облаков При давлении между одним и пятью барами, как полагают, формируются облака аммиака и сульфида водорода. При давлении более 5 баров облака могут состоять из того же аммиака, сульфида аммония, сульфида водорода и воды. Более глубоко, при давлении в приблизительно 50 бар, могут быть облака из водяного льда, там температура равна 0 C°, не исключено, что и там могут быть найдены облака из аммиака и сульфида водорода[46]. Высотные облака Нептуна наблюдались по отбрасываемым ими теням на непрозрачный облачный слой ниже уровнем. Среди них выделяются облачные полосы, которые «обёртываются» вокруг планеты на постоянной широте. У этих периферических групп ширина достигает 50-150 километров, и находятся они на 50-110 км выше основного облачного слоя[47]. Изучение спектра Нептуна позволяет предполагать, что его более низкая стратосфера затуманена из-за конденсации продуктов ультрафиолетового фотолиза метана, таких, как этан и ацетилен[39][45]. В стратосфере также обнаружены следы циановодорода и угарного газа[45][48]. Стратосфера Нептуна более тёплая, чем стратосфера Урана из-за более высокой концентрации углеводородов[45]. По невыясненным причинам, термосфера планеты имеет аномально высокую температуру в приблизительно 750 кельвинов[49][50]. Для столь высокой температуры планета слишком далека от Солнца, чтобы оно могло так разогреть термосферу ультрафиолетовой радиацией. Возможно, это следствие атмосферного взаимодействия с ионами в магнитном поле планеты. Другой кандидат на механизм разогревания: волны гравитации из внутренних областей планеты, которые рассеиваются в атмосфере. Термосфера содержит следы угарного газа и воды, которая попала туда, возможно, из внешних источников, таких, как метеориты и пыль[46][48]. [править] Магнитосфера И своей магнитосферой, и магнитным полем, сильно наклонённым на 47° относительно его оси вращения, и распространяющегося на 0,55 от радиуса планеты (приблизительно 13500 км), Нептун напоминает Уран. До прибытия к Нептуну «Вояджера — 2» учёные полагали, что наклонённая магнитосфера Урана была результатом его «бокового вращения». Однако после сравнения магнитных полей этих двух планет учёные теперь полагают, что такая странная ориентация магнитосферы в пространстве может быть вызвана приливами во внутренних областях. Такое поле может появиться благодаря конвективным перемещениям жидкости в тонкой сферической прослойке электропроводных жидкостей этих двух планет (предполагаемая комбинация из аммиака, метана и воды)[46], что приводит в действие гидромагнитное динамо[51]. Магнитное поле на экваториальной поверхности Нептуна оценивается в 1,42 μT в течении магнитного момента 2,16×1017 Tm³. Магнитное поле Нептуна имеет комплексную геометрию, которая включает относительно большие привзносы от не биполярных компонетов, включая сильный квадрупольный момент, который по мощности может превышать дипольный. В противоположность — у Земли, Юпитера и Сатурна относительно небольшой квадрупольный момент, и их поля менее отклонены от полярной оси[52][53]. Головная ударная волна Нептуна, где магнитосфера начинает замедлять солнечный ветер, проходит на расстоянии в 34,9 планетарных радиусов. Магнитопауза, где давление магнитосферы уравновешивает солнечный ветер, находится на расстоянии в 23—26,5 радиусов Нептуна. Хвост магнитосферы длится примерно до расстояния в 72 радиуса Нептуна, и очень вероятно, что гораздо дальше[52]. [править] Кольца Кольца Нептуна снятые Вояджером- 2. У Нептуна есть кольцевая система, хотя гораздо менее существенная, чем, к примеру, у Сатурна. Кольца могут состоять из ледяных частиц, покрытых силикатами, или основанным на углероде материалом, которые наиболее вероятно придаёт им красноватый оттенок[54]. В систему колец Нептуна входит 5 компонентов. Относительно узкое, самое внешнее, расположенное в 63 тысячах километров от центра планеты — кольцо Адамса; кольцо Леверье на удалении в 53000 километров от центра и более широкое; более слабое кольцо Галле на расстоянии в 42000 километров. Слабое продление кольца Леверье наружу называется Лассел, и оно ограничено своим внешним краем — кольцом Араго — на расстоянии в 57000 километров[55]. Первое кольцо Нептуна было обнаружено в 1968 году командой астрономов во главе с Эдвардом Гайненом [12][56] Но позже считалось, что это кольцо могло быть неполным, дефектным[57]. Такое мнение возобладало после наблюдения за покрытием колец звездой в 1984 году, когда кольца затмили звезду во время её входа в тень, а не по выходу из неё[58] Изображения «Вояджера-2» от 1989 года уладили эту проблему, поскольку было обнаружено ещё несколько слабых колец, но с достаточно массивной структурой[59]. Причина этого так и не выяснена до сих пор, но это могло произойти из-за гравитационного взаимодействия с маленькими спутниками на орбите поблизости от колец[60]. Наиболее удалённое кольцо Адамс, как теперь известно, содержит 5 «дужек» под названием: «Храбрость», «Liberté», «Egalité 1», "Egalité 2», и «Fraternité» (Свобода, равенство и братство)[61]. Существование этих дуг было трудно объяснить, потому что законы механики предсказывают, что дуги должны были бы за достаточно короткий момент времени соединиться в однородное кольцо. Считалось, что в таком положении дуги удерживает гравитационный эффект спутника Нептуна — Галатеи, которая обращается вокруг Нептуна вблизи от внутренней границы кольца Адамса[62][63]. Однако новые исследования показывают, что влияние гравитации Галатеи недостаточно для того, чтобы удерживать материал колец в том положении, в котором он находится сейчас. Наблюдаемые результаты можно объяснить присутствием ещё одного спутника Нептуна, который может иметь достаточно малый размер (до 6 км), и вследствие этого может быть ещё не открыт[64]. Наблюдения с поверхности Земли, опубликованные в 2005 году, показали, что кольца Нептуна намного более непостоянны, чем ранее мыслилось. Изображения, полученные обсерваторией Кек (Гавайские острова) в 2002 и 2003 году показывают значительные перемены по сравнению с изоображениями «Вояджера-2». В частности, кажется что дуга «Liberté» может исчезнуть всего через столетие[65]. [править] Климат Одно из различий между Нептуном и Ураном — уровень метеорологической активности. «Вояджер-2», пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность атмосферы. В противоположность Урану, Нептун демонстрировал заметные погодные перемены во время съёмки с «Вояджер-2» в 1989 году[66]. Большое тёмное пятно (вверху), Скутер (белое облачко посередине),[67] и Малое тёмное пятно (внизу). Погода на Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами, достигающими порой сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с)[68]. Максимальная зарегистрированная скорость ветра на Нептуне достигала 2000 км/с, что является рекордом для Солнечной системы[69]. В ходе отслеживания движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20 м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном[70]. В верхнем облачном слое скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах[46]. Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты вокруг своей оси[71]. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как полагают, следствие «скин-эффекта», а не какихлибо глубинных атмосферных процессов[45]. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. Это наблюдение может считаться свидетельством в пользу существования апвеллинга на экваторе Нептуна и его понижения ближе к полюсам[45]. В 2007 году было замечено, что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 C° теплее, чем остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет −200 C°[72]. Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» — следствие осевого наклона Нептуна, южный полюс которого уже четверть Нептунианского года, то есть примерно 40 земных лет, обращен к Солнцу. По мере того, как Нептун будет медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс постепенно уйдет в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный[73]. Из сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось, увеличились в размере и альбедо. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году, и, как ожидается, продлится до 2020 с наступлением на Нептуне нового сезона. Сезоны меняются каждые 40 лет[74]. [править] Штормы Большое тёмное пятно, фото с "Вояджера-2. В 1989, Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13,000 × 6,600 км,[66], был открыт аппаратом НАСА «Вояджер-2». Этот атмосферный шторм напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планеты[75]. Скутер — это другой шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название — следствие того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного пятна[71]. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем «скутер», группы облаков. Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм, наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве чётких фотографий с высоким разрешением[76]. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают, рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные облака[77]. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном слое. Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру[47]. Часто связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые формируются в тропопаузе[78]. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон, даже при том что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока механизм[79]. [править] Внутреннее тепло Более разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, — следствие более высокой внутренней температуры[80]. При этом Нептун в два раза удалённее от Солнца чем Уран, и получает лишь 40 % от солнечного света, который получает Уран. Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны[80]. Верхние области тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в −221,4 °C. На глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C[81]. Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном, механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1 больше энергии чем получает от Солнца[82]. Нептун же излучает в 2,61 раза больше чем получает, его внутренний источник тепла производит 161 % от получаемого от Солнца[83]. Несмотря на то, что Нептун — самая далекая планета от Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной системе. Предлагается несколько возможных объяснений, включая радиогенный нагрев ядром планеты (как Земля греется калием-40, к примеру)[84], диссоциация метана в другие цепные углеводороды в условиях атмосферы Нептуна[85][84], а также конвекция в нижней части атмосферы, которая приводит к торможению волн гравитации над тропопаузой[86][87]. [править] Орбита и вращение Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. Среднее расстояние между Нептуном и Солнцем - 4,55 миллиарда км. (около 30,1 средних расстояний между Солнцем и Землёй, или 30,1 А.е.), и полный оборот вокруг Солнца у него занимает 164,79 лет. 12 июля 2011 года Нептун завершит свой первый с момента открытия планеты в 1846 году полный оборот[88][4]. С Земли он будет виден иначе, чем в день открытия, в результате того, что период обращения Земли вокруг Солнца (365,25 дней) не является кратным периода обращения Нептуна. Эллиптическая орбита планеты наклонена на 1,77° относительно Земли. Вследствие эксцентриситета 0,011, между Нептуном и Солнцем изменяется на 101 миллионов км между перигелием и афелием, или ближайшими и самыми отдалёнными точками положения планеты вдоль орбитального пути[2]. Осевой наклон Нептуна — 28,32°[89], что похоже на наклон оси Земли и Марса. В результате этого, планета испытывает схожие сезонные изменения. Правда, из-за длинного орбитального периода Нептуна сезоны длятся в течение сорока лет каждый[74]. Сидерический период вращения для Нептуна равен 16,11 часов[4]. Вследствие осевого наклона, сходного с Земным (23°), изменения в сидерическом периоде вращения в течение его длинного года не является значимыми. Поскольку Нептун не имеет твёрдой поверхности, его атмосфера подвержена дифференциальному вращению. Широкая экваториальная зона вращается с периодом приблизительно 18 часов, что медленнее, чем 16,1 часовое вращение магнитного поля планеты. В противоположность экватору, полярные области вращаются за 12 часов. Это одна из отличительных черт Нептуна — среди всех планет Солнечной системы такое вращение наиболее ярко выражено именно у него[90]. И это приводит к сильному широтному сдвигу ветров[47]. [править] Орбитальные резонансы Основная статья: Пояс Койпера Диаграмма показывает орбитальные резонансы, вызванные Нептуном в поясе Койпера: 2:3 резонанс (Плутино), «классический пояс», с орбитами, на которые Нептун существенного влияния не оказывает, и 1:2 резонанс (Тутино). Нептун оказывает большое влияние на весьма отдалённый от него пояс Койпера. Пояс Койпера — кольцо из маленьких ледяных мирков, подобное поясу астероидов между Марсом и Юпитером, но намного протяжённее. Он простирается от орбиты Нептуна на 30 а. е. до 55 астрономических единиц от Солнца[91]. Как гравитация Юпитера оказывает сильное влияние на пояс астероидов, формирует его структуру, точно так же гравитация Нептуна господствует над облаком Койпера. За время существования Солнечной системы некоторые области пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией Нептуна, и в структуре пояса образовались промежутки. В качестве примера можно привести область между 40 и 42 а. е.[92]. Однако и в этих достаточно пустынных областях проходят орбиты объектов, которые могут удерживаться там в течение всего времени существования Солнечной системы. Эти резонансы появляются, когда период обращения объекта вокруг Солнца соотносится с периодом обращения Нептуна как небольшие натуральные числа, например, 1:2 или 3:4. Таким образом объекты взаимостабилизируют свои орбиты. Если, к примеру, объект будет совершать оборот вокруг Солнца в два раза медленнее Нептуна, то он пройдёт ровно половину пути, тогда как Нептун вернётся в своё начальное положение. Наиболее плотно населённая часть пояса Койпера, включающая в себя более 200 известных объектов, находится в резонансе 2:3 с Нептуном[93]. Эти объекты совершают один оборот каждые 1½ оборота Нептуна и известны как «плутино», потому что среди них находится один из крупнейших объектов пояса Койпера — Плутон[94]. Хотя орбиты Нептуна и Плутона пересекается, резонанс 2:3 не позволит им столкнуться[95]. В других, менее «населённых», областях существуют резонансы 3:4, 3:5, 4:7 и 2:5[96]. В своих точках Лагранжа (L4 and L5), зонах гравитационной стабильности, Нептун удерживает множество астероидов-троянцев, как бы таща их за собой по орбите. Троянцы Нептуна находятся с ним в резонансе 1:1. Троянцы очень устойчивы на своих орбитах и вряд ли были захвачены гравитационным полем Нептуна, скорее всего, они сформировались вместе с ним[97]. [править] Образование и миграция Основная статья: Происхождение Солнечной системы Симуляция внешних планет и пояса Койпера: а) До того как Юпитер и Сатурн вступили в резонанс 2:1; б) Рассеяние обьектов пояса Койпера в Солнечной системе после изменения орбиты Нептуна; c) После выбрасывания тел пояса Койпера Юпитером. Для формирования ледяных гигантов — Нептуна и Урана — оказалось трудно создать точную модель. Современные модели полагают, что плотность материи во внешних регионах Солнечной системы была слишком низкой для формирования таких крупных тел традиционно принятым методом аккреции материи на ядро. Чтобы объяснить эволюцию Урана и Нептуна, было выдвинуто множество гипотез. Одна из них считает, что оба ледяных гиганта не сформировались методом аккреции, а появились из-за нестабильностей внутри изначального протопланетного диска, и позднее их атмосферы были «сдуты» радиацией массивной звезды класса O или B[98]. Другая концепция заключается в том, что Уран и Нептун сформировались близко к Солнцу, где плотность материи была выше, и впоследствии переместились на текущие орбиты[99]. Гипотеза перемещения Нептуна пользуется популярностью, потому что позволяет объяснить текущие резонансы в поясе Койпера, в особенности, резонанс 2:5. Когда Нептун двигался наружу, он сталкивался с объектами прото-пояса Койпера, создавая новые резонансы и хаотично меняя существующие орбиты. Считается, что объекты рассеяного диска оказались в текущем положении из-за взаимодействия с резонансами, создаваемыми миграцией Нептуна[100]. Предложенная в 2004 году компьютерная модель Алессандро Морбиделли из обсерватории Лазурного берега в Ницце предположила, что перемещение Нептуна к поясу Койпера могло быть инициировано формированием резонанса 1:2 в орбитах Юпитера и Сатурна, который послужил, своего рода, гравитационным усилием, которое толкнуло Уран и Нептун на более высокие орбиты и заставило их поменять местоположение. Выталкивание объектов из пояса Койпера в результате этой миграции может также объяснить «Позднюю тяжёлую бомбардировку», произошедшую через 600 миллионов лет после формирования Солнечной системы, и появление у Юпитера троянских астероидов[101]. [править] Спутники Основная статья: Спутники Нептуна Нептун (вверху) и Тритон (ниже). Даты открытий, см. История открытия планет и спутников Солнечной системы У Нептуна на данный момент известно 13 спутников[5]. Крупнейший из них весит более, чем 99,5 процентов от масс всех спутников Нептуна, вместе взятых[102], и лишь он массивен настолько, чтобы стать сфероидальным. Это Тритон, открытый Уильямом Ласселом всего через 17 дней после открытия Нептуна. В отличии от всех остальных крупных спутников планет в Солнечной системе, Тритон обладает ретроградной орбитой. Возможно, он был захвачен гравитацией Нептуна, а не сформировался на месте, и, возможно, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера [103]. Он достаточно близок к Нептуну, чтобы быть зафиксированным в синхронном вращении. Из-за приливного ускорения Тритон медленно двигается по спирали наружу и, в конечном счёте, будет разрушен при достижении предела Роша[104], в результате чего образуется кольцо, которое может быть более мощным, чем кольца Сатурна (это произойдёт через относительно небольшой в астрономических масштабах период времени: от 10 до 100 миллионов лет)[105]. В 1989 году Тритон считался самым холодным объектом в Солнечной системе, температура которого была измерена[106], с предполагаемой температурой в −235 °C (38 K)[107]. Тритон является одним из трёх спутников планет Солнечной системы, имеющих атмосферу (наряду с Ио и Титаном). Указывается на возможность существования под ледяной корой Тритона жидкого океана, подобного океану Европы[108]. Второй (по времени открытия) известный спутник Нептуна — Нереида, спутник неправильной формы с одним из самых высоких эксцентриситетов орбиты среди прочих спутников Солнечной системы. Эксцентриситет в 0,7512 даёт ей апоапсиду, в 7 раз большую её периапсиды[109]. Спутник Нептуна Протей. С июля по сентябрь 1989 года «Вояджер-2» обнаружил 6 новых спутников Нептуна[52]. Среди них примечателен спутник Протей неправильной формы. Он примечателен тем, каким большим может быть тело его плотности, без стягивания в сферическую форму собственной гравитацией[110]. Второй по массе спутник Нептуна составляет лишь четверть процента от массы Тритона. Четыре самые внутренние спутника Нептуна — Наяда, Таласса, Деспина, и Галатея. Их орбиты так близки к Нептуну, что находятся в пределах его колец. Следующая за ними, Ларисса, была первоначально открыта в 1981 году при покрытии звезды. Сначала покрытие было приписано дугам колец, но когда «Вояджер-2» посетил Нептун в 1989 году, выяснилось, что покрытие было произведено спутником. Между 2002 и 2003 годом было открыто ещё 5 спутников Нептуна неправильной формы, что было анонсировано в 2004 году[111][112]. Поскольку Нептун был римским богом морей, его спутники называют в честь меньших морских божеств[31]. [править] Наблюдения Нептун не виден невооружённым глазом, так как его звёздная величина находится между +7,7 и +8,0[8][5]. Таким образом, Галилеевы спутники Юпитера, карликовая планета Церера и астероиды 4 Веста, 2 Паллада, 7 Ирида, 3 Юнона и 6 Геба ярче него на небе[113]. В телескоп или хороший бинокль можно увидеть Нептун как небольшой голубоватый диск, похожий на Уран[114]. Из-за расстояния между Нептуном и Землёй угловой диаметр планеты меняется лишь в пределах 2,2—2,4 угловых секунд[5][8] — наименьшее значение среди остальных планет Солнечной системы. Его малый угловой размер создаёт большие трудности для визуальных наблюдений; большинство телескопических данных о Нептуне были довольны ограничены до появления Космического телескопа «Хаббл» и крупных наземных телескопов с адаптивной оптикой. В 1977, к примеру, даже период вращения Нептуна был сомнительным [115][116]. Для земного наблюдателя каждые 367 дней Нептун вступает в кажущееся ретроградное движение, таким образом, образуя своеобразные воображаемые петли на фоне звёзд во время каждого противостояния. В апреле и июле 2010 года и в октябре и ноябре 2011 года эти орбитальные петли приведут его близко к тем координатам, где он был открыт в 1846 году[88]. Наблюдения за Нептуном в диапазоне радиоволн показывают, что планета является источником непрерывного излучения и нерегулярных вспышек. И то и другое объясняют вращающимся магнитным полем планеты[46]. В инфракрасной части спектра на более холодном фоне чётко видны штормы Нептуна, что позволяет с высокой долей достоверности установить их форму и размер, а также отслеживать их передвижения[117]. [править] Исследования Основная статья: Исследование Нептуна Ближе всего к Нептуну «Вояджер-2» подошёл 25 августа 1989 года. Так как Нептун был последней крупной планетой, которую мог посетить космический аппарат, было решено совершить близкий пролёт вблизи Тритона, не считаясь с последствиями для траектории полёта. Схожая задача стояла и перед «Вояджером-1» — пролёт вблизи Сатурна и его крупнейшего спутника — Титана. Изображения Нептуна, переданные на Землю «Вояджером-2», стали основой для появления в 1989 году в Публичной телевещательной службе (PBS) программы на всю ночь под названием «Нептун всю ночь» [118]. Изображение Тритона с «Вояджера-2» В время сближения сигналы с аппарата шли до Земли 246 минут. Поэтому, по большей части, миссия «Вояджера-2» опиралась на предварительно загруженные команды для сближения с Нептуном и Тритоном, чем на команды с Земли. «Вояджер-2» совершил достаточно близкий проход вблизи от Нереиды, прежде чем прошёл всего в 4400 километрах от атмосферы Нептуна 25 августа. Позднее в тот же день Вояджер пролетел вблизи Тритона[119]. «Вояджер-2» подтвердил существование магнитного поля планеты и установил, что оно наклонено, как и поле Урана. Вопрос о периоде вращения планеты был решён измерением радиоизлучения. «Вояджер-2» также показал необычно активную погодную систему Нептуна. Было открыто 6 новых спутников планеты и колец, которых, как оказалось, было несколько[119][52]. Около 2016 года НАСА планировала послать к Нептуну КА «Нептун Орбитер» (en:Neptune Orbiter). В настоящее время никаких предположительных дат старта не называется, и Стратегический план исследования Солнечной системы (англ.) больше не включает этот аппарат. Плутон (карликовая планета) [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии У этого термина существуют и другие значения, см. Плутон. Плутон Изображение Плутона, построенное по результатам наблюдения с Земли изменений блеска Плутона во время затмения Хароном, приблизительно в истинном цвете и с максимально доступным разрешением. Сведения об открытии Дата открытия 18 февраля 1930 Первооткрыватель Клайд Томбо Орбитальные характеристики (Эпоха J2000.0) Афелий 7 375 927 931 км 49,30503287 а. е. Перигелий 4 436 824 613 км 29,65834067 а. е. Большая полуось 5 906 376 272 км 39,48168677 а. е. Орбитальный эксцентриситет 0,24880766 Орбитальный период 90 613,3055 дней 248,09 лет Синодический период 366,73 дней Орбитальная скорость 4,666 км/с Средняя аномалия Наклонение 17,14175° 11,88° к экватору Солнца Долгота восходящего узла 110,30347° Аргумент перигелия 113,76329° Спутников 3 Физические характеристики Экваториальный радиус 1195 км[1] 0,19 радиуса Земли Полярный радиус 1195 км Площадь поверхности 1,795×107 км² 0,033 площади Земли Объём 7,15×109 км³ 0,0066 объёма Земли Масса (1,305 ± 0,007)×1022 кг[2] 0,0021 массы Земли Средняя плотность 2,03 ± 0,06 г/см³[2] Ускорение свободного падения на экваторе 0,58 м/с² (0,059 g) Вторая космическая скорость 1,2 км/c Период сидерического вращения 6,387230 сид. дней 6 дней 9 ч 17 мин 36 с Скорость вращения на экваторе 0,01310556 км/с 47,18 км/ч Наклон оси вращения планеты 119,591 ± 0,014°[2] Прямое восхождение на северном полюсе 133,046 ± 0,014° Склонение −6,145 ± 0,014° Альбедо 0,49 (Бонд) 0,66 (геом.) (изменение в 35 %) Температура поверхности, К мин.•сред.•макс. 33 • 44 • 55 Видимая звёздная величина до 13,65 (среднее 15,1) Угловой размер 0,065 — 0,115" Атмосфера Давление на поверхности 0,30 Па (летний максимум) Состав азот, метан Плуто́н (134340 Pluto) — вторая по размерам после Эриды карликовая планета Солнечной системы и десятое по величине небесное тело, обращающееся вокруг Солнца. Первоначально Плутон классифицировался как планета, однако сейчас он считается одним из крупнейших объектов (но не самым крупным) в поясе Койпера.[3] Как и большинство объектов в поясе Койпера, Плутон состоит в основном из горных пород и льда и он относительно мал: его масса меньше массы Луны в пять раз, а объём — в три раза. У орбиты Плутона большой эксцентриситет и большой наклон относительно плоскости эклиптики. Из-за эксцентриситета орбиты Плутон то приближается к Солнцу на расстояние 29,6 а. е. (4,4 млрд км), оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а. е. (7,4 млрд км). Плутон и его крупнейший спутник Харон часто рассматриваются в качестве двойной планеты, поскольку барицентр их системы находится вне обоих объектов.[4] Международный астрономический союз (МАС) заявил о намерении дать формальное определение для двойных карликовых планет, а до этого момента Харон классифицируется как спутник Плутона.[5] У Плутона имеются также два меньших спутника — Никта и Гидра — которые были открыты в 2005 году.[6] Со своего открытия в 1930 и до 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. Однако в конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Среди них примечательны Квавар, Седна и особенно Эрида, которая на четверть массивнее Плутона (точнее на 27%).[7] 24 августа 2006 года МАС впервые дал определение термину «планета». Плутон не попадал под это определение, и МАС причислил его к новой категории карликовых планет вместе с Эридой и Церерой.[8] После переклассификации Плутон был добавлен к списку малых планет и получил № (англ.) 134340 по каталогу Центра малых планет (ЦМП).[9][10] Некоторые учёные продолжают считать, что Плутон должен быть переклассифицирован обратно в планету.[11]Содержание [убрать] 1 История открытия 1.1 Название 1.2 Планеты Икс нет? 1.3 Хронология 2 Физические характеристики 2.1 Визуальные характеристики и строение 2.2 Масса и размеры 2.3 Атмосфера 3 Орбита 3.1 Орбиты Нептуна и Плутона 3.2 Дополнительные факторы, влияющие на орбиту Плутона 4 Спутники 4.1 Харон 4.2 Гидра и Никта 5 Пояс Койпера 6 Исследования Плутона 7 Статус 7.1 Плутон как планета 7.2 Новые открытия дают повод для дебатов 7.3 Решение МАС повторно классифицировать Плутон 7.4 «Оплутонить» 7.5 Статус Плутона в законодательстве Иллинойса 8 Плутон в массовой культуре 8.1 Литература 8.2 Музыка 8.3 Телевидение 8.4 Радио 9 Примечания 10 Ссылки [править] История открытия Клайд Томбо, первооткрыватель Плутона В 1840-е Урбен Леверье с помощью ньютоновой механики предсказал положение тогда ещё не открытой планеты Нептун на основе анализа возмущений орбиты Урана.[12] Последующие наблюдения за Нептуном в конце XIX века заставили астрономов предположить, что, помимо Нептуна, влияние на орбиту Урана оказывает и другая планета. В 1906 году Персиваль Лоуэлл, состоятельный житель Бостона, основавший в 1894 году обсерваторию Лоуэлла, инициировал обширный проект по поиску девятой планеты Солнечной системы, которой он дал имя «Планета X».[13] К 1909 году Лоуэлл и Уильям Генри Пикеринг выдвинули предположение о нескольких возможных небесных координатах для этой планеты.[14] Лоуэлл и его обсерватория продолжали поиск планеты вплоть до его смерти в 1916 году, однако безуспешно. На самом деле, 19 марта 1915 года без ведома Лоуэлла в его обсерватории получили было два слабых изображения Плутона, однако он на них не был опознан.[15][14] Обсерватория Маунт-Вильсон также могла претендовать на открытие Плутона в 1919 году. В тот год Милтон Хьюмасон по поручению Уильяма Пикеринга проводил поиски девятой планеты, и изображение Плутона попало на фотопластинку. Однако изображение Плутона на одном из двух снимков совпало с небольшим браком эмульсии (оно даже казалось его частью), а на другой пластинке изображение планеты частично наложилось на звезду. Даже в 1930 году изображение Плутона на этих архивных снимках удалось выявить с немалым трудом.[15][14] Из-за десятилетней судебной тяжбы с Констанцией Лоуэлл — вдовой Персиваля Лоуэлла, которая пыталась получить от обсерватории миллион долларов как часть его наследия, — поиски планеты X не возобновлялись. И только в 1929 году директор обсерватории Весто Мелвин Слайфер без долгих раздумий поручил продолжение поисков Клайду Томбо, 23летнему канзасцу, который только что был принят в обсерваторию после того, как на Слайфера произвели впечатление его астрономические рисунки.[16] Фото, на которых был обнаружен Плутон Задачей Томбо стало систематическое получение изображений ночного неба в виде парных фотографий с интервалом между ними в две недели с последующим сравнением пар для нахождения объектов, изменивших своё положение. Для сравнения использовался блинк-компаратор, позволяющий быстро переключать показ двух пластинок, что создаёт иллюзию движения для любого объекта, который изменил позицию или видимость между фотографиями. 18 февраля 1930 года, после почти года работы, Томбо обнаружил возможно движущийся объект на снимках от 23 и 29 января. Менее качественная фотография от 21 января подтвердила движение.[17] 13 марта 1930 года, после того, как обсерватория получила другие подтверждающие фотографии, новость об открытии была телеграфирована в обсерваторию Гарвардского колледжа.[14] [править] Название Венеция Бёрни — девочка, давшая Плутону его имя См. также: Плутон (мифология) См. также: Плутон (астрология) Право дать название новому небесному телу принадлежало обсерватории Лоуэлла. Томбо посоветовал Слайферу сделать это как можно скорее, пока их не опередили.[13] Варианты названия начали поступать со всего мира. Констанция Лоуэлл, вдова Лоуэлла, предложила сначала «Зевс», потом имя своего мужа — «Персиваль», а затем и вовсе собственное имя. Все подобные предложения были проигнорированы.[18] Имя «Плутон» первой предложила Венеция Бёрни, одиннадцатилетняя школьница из Оксфорда.[19] Венеция интересовалась не только астрономией, но и классической мифологией, и решила, что это имя — древнеримский вариант имени греческого бога подземного царства — подходит для такого, вероятно, тёмного и холодного мира. Она предложила это название в разговоре со своим дедом Фолконером Мэйданом (англ.), работавшем в библиотеке Bodleian (англ.) в Оксфордском университете — Мэйдан прочитал об открытии планеты в The Times и за завтраком рассказал об этом внучке. Её предложение он передал профессору Герберту Тёрнеру (англ.), который телеграфировал его коллегам в США.[20] Официально объект получил имя 24 марта 1930 года.[21] Каждый член обсерватории Лоуэлла мог проголосовать по короткому списку из трёх пунктов: «Минерва» (хотя так уже был назван один из астероидов), «Кронос» (это имя оказалось непопулярным, будучи предложенным Томасом Джеферсоном Джексоном Си (англ.) — астрономом с плохой репутацией) и «Плутон». «Плутон» получил все голоса.[22] Имя было опубликовано 1 мая 1930 года.[19] После этого Фолконер Мэйдан вручил Венеции 5 фунтов стерлингов в качестве награды.[19] Астрономическим символом Плутона является монограмма из букв P и L (), которые также являются инициалами имени П. Лоуэлла.[23] Астрологический символ Плутона напоминает символ Нептуна (), с той разницей, что на месте среднего зубца в трезубце круг (). В китайском, японском, корейском и вьетнамском языках название Плутона переводится как Звезда подземного царя (冥王星)[24][25] — этот вариант предложил в 1930 году японский астроном Хоэй Нодзири.[26] Во многих других языках используется транслитерация «Pluto» (в русском языке — «Плутон»); однако в некоторых индийских языках может использоваться имя бога Яма (например, Ямдев в гуджарати) — стража ада в буддизме и в индуистской мифологии.[24] [править] Планеты Икс нет? Персиваль Лоуэлл Оценка размеров Плутона:год масса примечания 1931 1 Земная Николсон и Мейэл[27] 1948 .1 (1/10 Земной) Койпер [28] 1976 .01 (1/100 Земной) Крукшинк, Пулчер, Мориссон [29] 1978 .002 (2/1,000 Земной) Кристи и Харингтон [30] Сразу после открытия Плутона его тусклость, а также отсутствие у него различимого планетного диска, вызвали сомнения в том, что он является лоуэлловской Планетой X. Всю середину XX века оценка массы Плутона постоянно пересматривалась в сторону уменьшения. Открытие в 1978 году Харона — спутника Плутона — впервые позволило измерить его массу. Эта масса, равная примерно 0,2 % массы Земли, оказалась слишком мала, чтобы быть причиной несоответствий в орбите Урана. Последующие поиски альтернативной Планеты X, в особенности проводимые Робертом Гаррингтоном (англ.)[31], не увенчались успехом. Во время прохождения «Вояджера-2» около Нептуна в 1989 году были получены данные, по которым общая масса Нептуна была пересмотрена в сторону уменьшения на 0,5 %. В 1993 году Майлз Стендиш (англ. Myles Standish) использовал эти данные для перевычисления гравитационного воздействия Нептуна на Уран. В результате исчезли несоответствия в орбите Урана, а с ними и надобность в Планете X.[32] На сегодняшний день подавляющее большинство астрономов согласно с тем, что лоуэлловская Планета X не существует. В 1915 году Лоуэлл предсказал положение Планеты X, которое было весьма близко к фактическому положению Плутона на тот момент; однако английский математик и астроном Эрнест Браун (англ.) пришёл к заключению, что это было случайным совпадением, и данная точка зрения ныне общепринята.[33] [править] Хронология 4 февраля 1906. Родился Клайд Уильям Томбо, американский астроном, первооткрыватель Плутона. 12 ноября 1916. Скончался Персиваль Лоуэлл, американский астроном, предсказавший существование планеты Плутон. 18 февраля 1930. Клайд Томбо открыл девятую планету Солнечной системы. 13 марта 1930. Клайд Томбо объявил об открытии им девятой планеты Солнечной системы. 24 марта 1930. Новой планете присвоено название Плутон. 17 января 1997. Скончался Клайд Уильям Томбо. 24 августа 2006. Плутон перестал считаться обычной планетой Солнечной системы и перешёл в разряд карликовых планет. Август 2113. Плутон впервые достигнет афелия с момента открытия. 2178. Плутон завершит полный оборот вокруг Солнца с момента своего открытия. [править] Физические характеристики Крупные плутино в сравнении по размеру, альбедо и цвету. (Плутон показан вместе с Хароном, Никтой и Гидрой) Вероятная структура Плутона. 1. Замёрзший азот 2. Водный лёд 3. Силикаты и водный лёд Большое расстояние Плутона от Земли сильно усложняет его всестороннее исследование. Новые сведения об этой карликовой планете, возможно, будут получены в 2015 году, когда ожидается прибытие аппарата «New Horizons» в область Плутона.[34] [править] Визуальные характеристики и строение Звёздная величина Плутона составляет в среднем 15,1, в перигелии достигает 13,65.[1] Для наблюдений Плутона необходим телескоп, желательно с апертурой не менее 30 см.[35] Плутон выглядит звездообразным и расплывчатым даже в очень большие телескопы, поскольку его угловой диаметр составляет всего лишь 0,11". При очень большом увеличении Плутон выглядит светло-коричневым со слабым оттенком жёлтого.[36] Спектроскопический анализ Плутона показывает, что его поверхность более чем на 98 % состоит из азотного льда со следами метана и моноокиси углерода.[37][38] Расстояние и возможности современных телескопов не позволяют получить качественные снимки поверхности Плутона. Фотографии, полученные космическим телескопом «Хаббл», позволяют различить лишь самые общие детали, да и то нечётко.[39] Самые лучшие изображения Плутона были получены при составлении так называемых «карт яркости», созданных благодаря наблюдениям за затмениями Плутона его спутником Хароном. Используя компьютерную обработку, удавалось уловить изменение поверхностного альбедо при затмевании планеты её спутником. Например, затмение более яркой детали поверхности производит бо́льшие колебания в видимой яркости, чем затмение тёмной. Используя эту технику, можно узнать полную среднюю яркость системы Плутон—Харон и отследить изменения яркости в течение долгого времени. Тёмная полоса ниже экватора Плутона, как можно заметить, имеет довольно сложную окраску, что указывает на некие, неизвестные пока механизмы формирования поверхности Плутона.[40] Карты, составленные по данным телескопа «Хаббл», свидетельствуют о том, что поверхность Плутона крайне неоднородна. Об этом также свидетельствует и кривая блеска Плутона (то есть зависимость его видимой яркости от времени) и периодические изменения в его инфракрасном спектре. Поверхность Плутона, обращённая к Харону, содержит немало метанового льда, в то время как противоположная сторона содержит больше льда из азота и моноокиси углерода и там почти нет метанового льда.[37] Благодаря этому, Плутон занимает второе место как наиболее контрастный объект в Солнечной системе (после Япета).[41] Данные, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», позволяют предположить, что плотность Плутона составляет 1,8—2,1 г/см³. Вероятно, внутреннюю структуру Плутона составляют 50—70 % горных пород и 50—30 % льда.[38] В условиях системы Плутона может существовать водяной лёд (разновидности лёд I, лёд II, лёд III, лёд IV и лёд V, а также замёрзшие азот, монооксид углерода и метан.[42] Поскольку распад радиоактивных минералов в итоге нагрел бы льды достаточно для того, чтобы они отделились от горных пород, учёные предполагают, что внутренняя структура Плутона дифференцирована — горные породы в плотном ядре, окружённые мантией изо льда, толщина которой в таком случае должна будет составлять примерно 300 км.[42] Также возможно, что нагревание продолжается и сегодня, создавая под поверхностью океан жидкой воды.[43] [править] Масса и размеры Земля и Луна в сравнении с Плутоном и Хароном Астрономы, первоначально полагая, что Плутон и есть та самая «Планета X» Лоуэлла, вычислили его массу на основе его предполагаемого воздействия на орбиту Нептуна и Урана. В 1955 году считалось, что масса Плутона приблизительно равна массе Земли, а дальнейшие вычисления позволили понизить эту оценку к 1971 году приблизительно до массы Марса.[44] В 1976 году Дэйл Круикшенк, Карл Пилчер и Девид Моррисон из Гавайского университета впервые вычислили альбедо Плутона, найдя, что оно соответствует альбедо метанового льда. Исходя из этого было решено, что Плутон должен быть исключительно ярким для своего размера и потому не мог иметь массу больше, чем 1 % от массы Земли.[44][45] Открытие в 1978 году спутника Плутона — Харона — позволило измерить массу системы Плутона, используя третий закон Кеплера. Как только гравитационное влияние Харона на Плутон было вычислено, оценки массы системы Плутон — Харон упали до 1,31×1022 кг, что составляет 0,24 % от массы Земли.[46] Точное определение массы Плутона в настоящий момент невозможно, так как неизвестно соотношение масс Плутона и Харона. В настоящее время считается, что массы Плутона и Харона соотносятся в пропорции 89:11, с возможной ошибкой 1 %.[42] В целом возможная ошибка определения основных параметров Плутона и Харона составляет от 1 до 10 %. До 1950 года считалось, что по диаметру Плутон близок к Марсу (то есть около 6700 км), ввиду того, что если бы Марс был на таком же расстоянии от Солнца, то он тоже имел бы 15 звёздную величину. В 1950 Дж. Койпер измерил при помощи телескопа с 5-метровым объективом угловой диаметр Плутона, получив значение 0,23", которому соответствует диаметр в 5900 км. В ночь с 28 на 29 апреля 1965 года Плутон должен был покрыть звезду 15-й величины, если бы его диаметр был равен определённому Койпером. Двенадцать обсерваторий следили за блеском этой звёздочки, но он не ослабел. Так было установлено, что диаметр Плутона не превосходит 5500 км. В 1978 году, после открытия Харона, диаметр Плутона был оценён как 2600 км. Позднее, наблюдения за Плутоном во время его затмения Хароном позволили установить, что его диаметр равен примерно 2390 км.[47] Плутон (справа внизу) в сравнении с крупнейшими спутниками Солнечной системы (слева направо и с вершины к основанию): Ганимед, Титан, Каллисто, Ио, Луна, Европа и Тритон С изобретением адаптивной оптики удалось точно определить и форму планеты.[48] Среди объектов Солнечной системы Плутон меньше по размерам и массе не только в сравнении с остальными планетами, он уступает даже некоторым их спутникам. Например, масса Плутона составляет лишь 0,2 от массы Луны. Плутон меньше, чем семь естественных спутников других планет: Ганимеда, Титана, Каллисто, Ио, Луны, Европы и Тритона. Плутон в два раза больше в диаметре и раз в десять массивнее Цереры, крупнейшего объекта в поясе астероидов (расположенного между орбитами Марса и Юпитера), однако уступает карликовой планете Эриде из пояса Койпера, обнаруженной в 2005 году. [править] Атмосфера «New Horizons», пролетающий вблизи Плутона, художник показал разреженную атмосферу этой карликовой планеты Атмосфера Плутона — тонкая оболочка из азота, метана и моноокиси углерода, испаряющихся с поверхностного льда.[49] Термодинамические соображения диктуют следующий состав этой атмосферы: 99 % азота, чуть меньше 1 % моноокиси углерода, 0,1 % метана.[42] Когда Плутон отдаляется от Солнца, его атмосфера постепенно замораживается и оседает на поверхности. При приближении Плутона к Солнцу, температура около его поверхности заставляет льды сублимироваться и превращаться в газы. Это создаёт антипарниковый эффект: подобно поту, охлаждающему тело при испарении с поверхности кожи, сублимация производит охлаждающий эффект на поверхность Плутона. Учёные, благодаря Субмиллиметровому массиву (англ.), недавно вычислили, что температура на поверхности Плутона 43 К (−230,1 °C), что на 10 K меньше, чем ожидалось.[50] Атмосфера Плутона была обнаружена в 1985 году при наблюдении покрытия им звёзд. В дальнейшем факт наличия атмосферы был подтверждён интенсивными наблюдениями за другими покрытиями в 1988. Когда объект не имеет атмосферы, покрытие звезды происходит достаточно резко, в случае же с Плутоном звезда затемняется постепенно. Как было установлено по коэффициенту поглощения света, атмосферное давление на Плутоне во время этих наблюдений составляло всего 0,15 Па, что составляет лишь 1/700 000 от земного.[51] В 2002 году очередное покрытие звезды Плутоном наблюдалось и анализировалось командами под началом Брюно Сикарди из Парижской обсерватории[52], Джеймсом Л. Элиотом из МТИ[53] и Джеем Пезечёффом из Уильямстаунского колледжа (Массачусетс)[54]. Атмосферное давление оценивалось на момент измерений в 0,3 Па, несмотря на то, что Плутон был дальше от Солнца, чем в 1988 году, и, таким образом, должен был быть более холодным и иметь более разрежённую атмосферу. Одно из объяснений несоответствия состоит в том, что в 1987 году южный полюс Плутона впервые за 120 лет вышел из тени, что способствовало испарению дополнительного азота из полярных шапок. Теперь потребуются десятилетия, чтобы этот газ конденсировался из атмосферы.[55] В октябре 2006 Дэйл Круикшенк из исследовательского центра NASA (новый научный сотрудник миссии «New Horizons») и его коллеги объявили об открытии при спектрографии Плутона этана на его поверхности. Этан — производное от фотолиза или радиолиза (то есть химического преобразования при воздействии солнечного света и заряженных частиц) замороженного метана на поверхности Плутона; он выделяется, судя по всему, в атмосферу.[56] Температура атмосферы Плутона значительно выше температуры его поверхности и равна минус 180 градусам по Цельсию.[57] [править] Орбита Орбита Плутона значительно отличается от орбит других планет. Она сильно наклонена относительно эклиптики (более чем на 17°) и сильно эксцентрична (эллиптически). Орбиты всех других планет Солнечной системы близки к круговым и составляют небольшой угол с плоскостью эклиптики. Среднее расстояние Плутона от Солнца составляет 5,913 млрд км, или 39,53 а. е., но из-за большого эксцентриситета орбиты (0,249) это расстояние меняется от 4,425 до 7,375 млрд км (29,6—49,3 а. е.). Солнечный свет идёт до Плутона около пяти часов, соответственно, столько же потребуется радиоволнам, чтобы долететь от Земли до космического аппарата, находящегося возле Плутона. Большой эксцентриситет орбиты приводит к тому, что часть её проходит от Солнца ближе, чем Нептун. Последний раз такое положение Плутон занимал с 7 февраля 1979 по 11 февраля 1999. Детальные вычисления показывают, что до этого Плутон занимал такое положение с 11 июля 1735 по 15 сентября 1749, причём всего 14 лет, тогда как с 30 апреля 1483 по 23 июля 1503 он находился в таком положении 20 лет. Из-за большого наклона орбиты Плутона к плоскости эклиптики, орбиты Плутона и Нептуна не пересекаются. Проходя перигелий, Плутон находится на 10 а. е. над плоскостью эклиптики. К тому же, период орбитального обращения Плутона равен 247,69 года, и Плутон делает два оборота за то время, пока Нептун делает три. В результате Плутон и Нептун никогда не сближаются более чем на 17 а. е.[58][59] Орбиту Плутона можно предсказать на несколько миллионов лет как назад так и вперёд, но не больше. Механическое движение Плутона хаотично и описывается нелинейными уравнениями. Но чтобы заметить этот хаос, необходимо наблюдать за ним достаточно долго. Есть характерное время его развития, так называемое ляпуновское время, которое для Плутона составляет 10—20 млн лет. Если наблюдать в течение малых промежутков времени, будет казаться, что движение регулярное (периодическое по эллиптической орбите). На самом же деле орбита с каждым периодом чуть сдвигается, и за ляпуновское время сдвигается настолько сильно, что следов от первоначальной орбиты уже не остаётся. Поэтому и моделировать движение очень сложно.[58][59] [править] Орбиты Нептуна и Плутона Вид на орбиты Плутона (обозначена красным) и Нептуна (обозначена голубым) «сверху». Плутон периодически бывает к Солнцу ближе Нептуна. Затемнённый участок орбиты показывает, где орбита Плутона ниже плоскости эклиптики. Положение дано на апрель 2006 Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2 — на каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца приходится два оборота Плутона, весь цикл занимает 500 лет. Кажется, что Плутон должен периодически сильно приближаться к Нептуну (ведь проекция его орбиты пересекается с орбитой Нептуна).[60][61][62][63] Парадокс заключается в том, что Плутон иногда оказывается ближе к Урану. Причина этого — всё тот же резонанс. В каждом цикле, когда Плутон первый раз проходит перигелий, Нептун оказывается в 50° позади Плутона; когда Плутон второй раз будет проходить перигелий, Нептун сделает полтора оборота вокруг Солнца и окажется примерно на том же расстоянии что и в прошлый раз, но впереди Плутона; в то время, когда Нептун и Плутон оказываются на одной линии с Солнцем и по одну от него сторону, Плутон уходит в афелий. Таким образом, Плутон не бывает ближе 17 а. е. к Нептуну, а с Ураном возможны сближения до 11 а. е. Орбитальный резонанс между Плутоном и Нептуном очень стабилен и сохраняется миллионы лет.[64] Даже если бы орбита Плутона лежала в плоскости эклиптики, столкновение было бы невозможно.[62] Стабильная взаимозависимость орбит свидетельствует против гипотезы, что Плутон был спутником Нептуна и покинул его систему. Однако возникает вопрос: если Плутон никогда не проходил близко от Нептуна, то откуда мог возникнуть резонанс у карликовой планеты, гораздо менее массивной, чем, например, Луна? Одна из теорий предполагает, что если Плутон изначально не был в резонансе с Нептуном, то он, вероятно, время от времени сближался с ним гораздо сильнее, и эти сближения за миллиарды лет воздействовали на Плутон, изменив его орбиту и превратив её в наблюдаемую ныне. [править] Дополнительные факторы, влияющие на орбиту Плутона Схема аргумента перигелия Расчёты позволили установить, что в течение миллионов лет общая природа взаимодействий между Нептуном и Плутоном не меняется.[60][65] Однако существует ещё несколько резонансов и воздействий, которые влияют на особенности их перемещения относительно друг друга и дополнительно стабилизируют орбиту Плутона. Помимо орбитального резонанса 3:2 преимущественное значение имеют следующие два фактора. Во-первых, аргумент перигелия Плутона (угол между точкой пересечения его орбиты с плоскостью эклиптики и точкой перигелия) близок к 90°.[65] Из этого следует, что при прохождении перигелия Плутон максимально поднимается над плоскостью эклиптики, таким образом предотвращая столкновение с Нептуном. Это прямое следствие эффекта Козаи[60], который соотносит эксцентриситет и наклонение орбиты (в данном случае — орбиты Плутона), учитывая воздействие более массивного тела (здесь — Нептуна). При этом амплитуда либрации Плутона относительно Нептуна составляет 38°, и угловое разделение перигелия Плутона с орбитой Нептуна всегда будет более 52° (то есть 90°−38°). Момент, когда угловое разделение бывает наименьшим, повторяется каждые 10 000 лет.[64] Во-вторых, долготы восходящих узлов орбит этих двух тел (точек, где они пересекают эклиптику) практически находятся в резонансе с вышеуказанными колебаниями. Когда эти две долготы совпадают, то есть когда можно протянуть прямую линию через эти 2 узла и Солнце, перигелий Плутона составит с ней угол в 90°, и при этом карликовая планета будет находиться выше всего над орбитой Нептуна. Другими словами, когда Плутон пересечёт проекцию орбиты Нептуна и наиболее глубоко зайдёт за её линию, то он сильнее всего удалится от её плоскости. Это явление называют суперрезонансом 1:1.[60] Для того чтобы понять природу либрации, представьте, что вы смотрите на эклиптику из удалённой точки, откуда планеты видны движущимися против часовой стрелки. После прохождения восходящего узла Плутон находится внутри орбиты Нептуна и движется быстрее, нагоняя Нептун сзади. Сильное притяжение между ними вызывает вращательный момент, приложенный к Плутону за счёт гравитации Нептуна. Он переводит Плутон на немного более высокую орбиту, где он движется чуть медленнее в соответствии с 3-м законом Кеплера. Так как орбита Плутона меняется, то процесс постепенно влечёт за собой изменение перицентра и долгот Плутона (и, в меньшей степени, Нептуна). После многих таких циклов Плутон настолько тормозится, а Нептун настолько ускоряется, что Нептун начинает ловить Плутон на противоположной стороне своей орбиты (возле узла, противоположного тому, с которого мы начали). Процесс затем обращается и Плутон отдаёт вращательный момент Нептуну до тех пор, пока Плутон не разгоняется настолько, что начинает догонять Нептун возле первоначального узла. Полный цикл завершается примерно за 20 000 лет.[62][64] [править] Спутники Основная статья: Спутники Плутона Плутон и три его известных спутника. Плутон и Харон — два ярких объекта в центре, правее — два слабых пятнышка — это Никта и Гидра У Плутона есть три естественных спутника: Харон, открытый в 1978 астрономом Джеймсом Кристи (англ.), и два маленьких спутника, Никта и Гидра, открытые в 2005 году.[66] Спутники Плутона расположены к планете ближе, чем в других известных спутниковых системах. Спутники Плутона могут обращаться на 53 % (или 69 %, если движение ретроградное) от радиуса сферы Хилла, устойчивой зоны гравитационного влияния Плутона. Для сравнения, почти самый дальний спутник Нептуна Псамафа обращается на 40 % от радиуса сферы Хилла для Нептуна. В случае Плутона лишь внутренние 3 % зоны заняты спутниками. В терминологии исследователей Плутона, его спутниковая система обозначается как «очень компактная и в значительной степени пустая».[67] [править] Харон Основная статья: Харон (спутник) Харон был открыт в 1978 году. Он был назван в честь Харона — перевозчика душ умерших через Стикс. Его диаметр составляет 1205 км — чуть больше половины диаметра Плутона, а соотношение масс составляет 1:8. Для сравнения, соотношение масс Луны и Земли равняется 1:81. Барицентр системы Плутон—Харон находится вне поверхности Плутона, поэтому некоторые астрономы считают Плутон и Харон двойной планетой (двойной планетной системой — такой вид взаимодействий крайне редко встречается в Солнечной системе, уменьшенным вариантом такой системы можно считать астероид 617 Патрокл).[68] Эта система также необычна среди других планет, испытывающих приливное воздействие: и Харон, и Плутон всегда повёрнуты друг к другу одной и той же стороной. То есть с одной стороны Плутона, обращённой к Харону, Харон виден как неподвижный объект, а с другой стороны планеты Харона не видно вообще никогда.[69] Особенности спектра отражаемого света приводят к заключению, что Харон покрыт водным льдом, а не метаново-азотным, как Плутон. В 2007 году наблюдения обсерватории Джемини позволили установить наличие на Хароне гидратов аммиака и водяных кристаллов, что, в свою очередь, позволяет предположить наличие на Хароне криогейзеров.[70] Согласно проекту Резолюции 5 XXVI Генеральной ассамблеи МАС (2006) Харону (наряду с Церерой и объектом 2003 UB313) предполагалось присвоить статус планеты. В примечаниях к проекту резолюции указывалось, что в таком случае Плутон—Харон будет считаться двойной планетой. Однако в окончательном варианте резолюции содержалось иное решение: было введено понятие карликовая планета. К этому новому классу объектов были отнесены Плутон, Церера и объект 2003 UB313. Харон не был включён в число карликовых планет. Плутон и Харон в сравнении с земной Луной[2]имя диаметр (км) масса (кг) радиус орбиты (км) Орбитальный период (д) Плутон 2306 (65 % лунного) 1,305 (7)×1022 (18 % лунного) 2040 (100) (0,6 % лунного) 6,3872 (25 % лунного) Харон 1205 (35 % лунного) 1,52 (7)×1021 (2 % лунного) 17 530 (90) (5 % лунного) [править] Гидра и Никта Основные статьи: Гидра (спутник), Никта (спутник) Поверхность Гидры в представлении художника. Плутон с Хароном (справа) и Никта (яркая точка слева) Схематическое изображение системы Плутона. P 1 — Гидра, P 2 — Никта Ещё два спутника Плутона были запечатлены на фото астрономами, работающими с Космическим телескопом «Хаббл» 15 мая 2005 года, и получили временные обозначения S/2005 P 1 и S/2005 P 2. 21 июня 2006 года МАС официально назвал новые спутники Никта (или Плутон II, внутренний из этих двух спутников) и Гидра (Плутон III, внешний спутник).[71] Эти два маленьких спутника обращаются по орбитам, которые в 2—3 раза дальше орбиты Харона: Гидра расположена на расстоянии около 65 000 км от Плутона, Никта — примерно 50 000 км. Они обращаются почти в той же плоскости, что и Харон, и имеют орбиты, близкие к круговым. Они находятся в резонансе с Хароном 4:1 (Гидра) и 6:1 (Никта) по их средней угловой скорости на орбите.[72] Наблюдения за Никтой и Гидрой с целью определить их индивидуальные характеристики на данный момент продолжаются. Гидра иногда бывает ярче, чем Никта. Это может свидетельствовать о том, что она больше или что отдельные участки её поверхности лучше отражают солнечный свет. Размеры обоих спутников были оценены исходя из их альбедо. Спектральное подобие спутников Харону предполагает альбедо 35 %. Оценка этих результатов позволяет предполагать, что диаметр Никты — 46 км, а Гидры — 61 км. Верхние пределы для их диаметров могут быть оценены, принимая во внимание 4%-е альбедо самых тёмных объектов в поясе Койпера, как 137 ± 11 км и 167 ± 10 км соответственно. Масса каждого из спутников составляет примерно 0,3 % от массы Харона и 0,03 % от массы Плутона.[73] Открытие двух маленьких спутников позволяет предполагать, что Плутон может обладать системой колец. Столкновения малых тел могут образовать множество обломков, формирующих кольца. Данные оптических исследований усовершенствованной обзорной камеры на телескопе Хаббла свидетельствуют об отсутствии колец. Если кольцевая система и существует, она либо незначительна, как кольца Юпитера, либо составляет всего около 1000 км в ширину.[74] Исследования системы Плутона телескопом Хаббл позволили определить предельные размеры возможных спутников. С уверенностью 90 % можно утверждать, что у Плутона нет спутников крупнее 12 км в диаметре (максимум — 37 км при альбедо в 0,041) за пределами 5″ от диска этой карликовой планеты. При этом предполагается подобное Харону альбедо в 0,38. С уверенностью 50 % можно утверждать, что предельные размеры для таких спутников — 8 км.[75] [править] Пояс Койпера Основная статья: Пояс Койпера Схема известных объектов в поясе Койпера и четырёх внешних планет Солнечной системы Происхождение Плутона и его особенности долго были загадкой. В 1936 году английский астроном Реймонд Литлтон высказал гипотезу, что он — «сбежавший» спутник Нептуна, выбитый с орбиты самым крупным спутником Нептуна, Тритоном. Такое предположение подверглось сильной критике: как говорилось выше, Плутон никогда не подходит близко к Нептуну.[76] Начиная с 1992 года, астрономы стали открывать всё новые и новые небольшие ледяные объекты за орбитой Нептуна, которые были подобны Плутону не только по орбите, но и по размеру и составу. Эта часть внешней Солнечной системы была названа в честь Джерарда Койпера, одного из астрономов, который, размышляя над природой транснептуновых объектов, предположил, что эта область является источником короткопериодических комет. Теперь астрономы полагают, что Плутон является всего лишь самым крупным объектом в поясе Койпера.[3] Плутон имеет все особенности других объектов в поясе Койпера, например, таких, как кометы — солнечный ветер уносит с поверхности Плутона частицы ледяной пыли, как и у комет.[77] Если бы Плутон был так же близок к Солнцу, как и Земля, у него бы развился кометный хвост.[78] Хотя Плутон и считается наибольшим объектом в поясе, обнаруженным на данный момент, спутник Нептуна Тритон, который немного больше, чем Плутон, разделяет с ним многие геологические, атмосферные, составные и прочие свойства, и считается объектом, захваченным из пояса.[79] Эрида тоже больше, чем Плутон, но не считается объектом пояса. Скорее всего, она принадлежит к объектам, составляющим собой так называемый рассеянный диск. Немалое количество объектов пояса, как и Плутон, обладают орбитальным резонансом 3:2 с Нептуном. Такие объекты называют «плутино».[80] [править] Исследования Плутона Основная статья: New Horizons «New Horizons», запуск 19 января 2006 Удалённость Плутона и его маленькая масса делают трудными его исследования с помощью космических аппаратов. «Вояджер-1» мог бы посетить Плутон, но предпочтение было отдано пролёту вблизи спутника Сатурна — Титана, в результате траектория полёта оказалась несовместимой с пролётом вблизи Плутона. А у «Вояджера-2» вообще не было возможности приблизиться к Плутону.[81] Никаких серьёзных попыток исследовать Плутон не предпринималось вплоть до последнего десятилетия XX века. В августе 1992 года учёный Лаборатории реактивного движения Роберт Стэехл позвонил первооткрывателю Плутона Клайду Томбо с просьбой дать разрешение на посещение его планеты. «Я сказал ему: добро пожаловать, — позже вспоминал Томбо, — однако вам предстоит долгое и холодное путешествие».[82] Несмотря на полученный импульс, НАСА отменило в 2000 миссию к Плутону и поясу Койпера «Pluto Kuiper Express», ссылаясь на увеличившиеся затраты и задержки с ракетой-носителем.[83] После интенсивных политических дебатов пересмотренная миссия к Плутону, под названием «New Horizons», получила финансирование от американского правительства в 2003 году.[84] Миссия «New Horizons» успешно стартовала 19 января 2006 года. Руководитель этой миссии Алан Стерн подтвердил слухи о том, что часть пепла, оставшаяся от кремации Клайда Томбо, умершего в 1997 году, была помещена на корабль.[85] В начале 2007 года аппарат совершил гравитационный манёвр вблизи Юпитера, что придало ему дополнительное ускорение. Самый близкий пролёт аппарата около Плутона произойдёт 14 июля 2015 года. Научные наблюдения за Плутоном начнутся за 5 месяцев до максимального приближения и продлятся, по крайней мере, в течении месяца с момента прибытия. «New Horizons» сделал первое фото Плутона ещё в конце сентября 2006 года, в целях проверки камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager).[86] Изображения, полученные с расстояния приблизительно в 4,2 млрд км, подтверждают способность аппарата отслеживать отдалённые цели, что важно для маневрирования по пути к Плутону и прочим объектам в поясе Койпера. Первый снимок Плутона с аппарата «New Horizons» На борту New Horizons есть много разнообразной научной аппаратуры, спектроскопов и приборов для получения изображений — как для дальней связи с Землёй, так и для «прощупывания» поверхностей Плутона и Харона с целью создания карт рельефа. Аппарат проведёт спектрографическое исследование поверхностей Плутона и Харона, что позволит охарактеризовать глобальную геологию и морфологию, нанести на карту детали их поверхностей и проанализировать атмосферу Плутона, произвести подробное фотографирование поверхности. Открытие спутников Никта и Гидра может означать непредвиденные проблемы для полёта. Обломки от столкновений объектов в поясе Койпера со спутниками при относительно низкой скорости, необходимой для рассеяния дебриса, могут создать кольцо пыли вокруг Плутона. Если New Horizons попадёт в такое кольцо, он либо получит серьёзные повреждения и будет не в состоянии передавать информацию на Землю, либо вовсе потерпит крушение. Однако существование такого кольца всего лишь теория.[74] [править] Статус Основная статья: Планета Международный астрономический союз присвоил Плутону статус планеты в мае 1930 года (тогда предполагалось, что Плутон сравним с Землёй). Однако, начиная с 1992 года, когда был открыт первый объект в поясе Койпера (15760) 1992 QB1, этот статус подвергался сомнениям. Открытия других объектов в поясе Койпера лишь усилили дебаты. [править] Плутон как планета На пластинках, отправившихся с зондами «Пионер-10» и «Пионер-11» в начале 1970-х, Плутон ещё упоминается в качестве планеты Солнечной системы. Эти пластинки из анодированного алюминия, отправленные с аппаратами в дальний космос с надеждой, что они будут обнаружены представителями внеземных цивилизаций, должны им дать представление о девяти планетах Солнечной системы.[87] Отправившиеся с подобным посланием в тех же 1970-х «Вояджер-1» и «Вояджер-2» также несли с собой информацию о Плутоне как о девятой планете Солнечной системы.[88] Что интересно: персонаж Диснеевских мультфильмов — «Плуто», впервые появившийся на экранах в 1930, был назван в честь этой планеты.[89] В 1943 году Гленн Сиборг назвал недавно созданный элемент плутонием в честь Плутона, в соответствии с традицией обозначать недавно открытые элементы в честь недавно обнаруженных планет: уран в честь Урана, нептуний в честь Нептуна, церий в честь считавшейся малой планетой Цереры и палладий в честь малой планеты Паллада.[90] [править] Новые открытия дают повод для дебатов Плутон в сравнении с Эридой, Макемаке, Хаумеа, Седной, Орком, Кваваром и Варуной на фоне Земли (в представлении художника; детальные фотографии отсутствуют) Открытие ранее предсказанного пояса Койпера и взаимосвязь между ним и Плутоном привели многих к вопросу — можно ли рассматривать Плутон отдельно от прочего «населения» пояса Койпера? В 2002 году был обнаружен Квавар, с диаметром приблизительно 1280 км — примерно половина диаметра Плутона.[91] В 2004 году была открыта Седна с верхними пределами для диаметра в 1800 км, тогда как диаметр Плутона 2320 км.[92] Так же как Церера потеряла в своё время статус планеты после открытия других астероидов, так, в конечном счёте, и статус Плутона должен был быть пересмотрен в свете открытия других подобных ему объектов в поясе Койпера. 29 июля 2005 было объявлено о открытии нового транснептунового объекта, который получил имя Эрида. Как теперь стало известно, он несколько крупнее Плутона.[93] Это был наибольший объект, открытый за орбитой Нептуна после спутника Нептуна Тритона в 1846. Первооткрыватели Эриды и пресса первоначально назвали её «десятая планета», хотя в то время никакого консенсуса по этому вопросу не было.[94] Другие члены астрономического сообщества считали открытие Эриды сильнейшим аргументом в пользу перевода Плутона в разряд малых планет.[95] Последним отличительным признаком Плутона оставался его крупный спутник — Харон — и его атмосфера. Эти особенности, скорее всего, не уникальны для Плутона: у нескольких других транснептуновых объектов есть спутники, а спектральный анализ Эриды предполагает схожий с Плутоном состав поверхности, что делает вероятным и наличие схожей атмосферы.[96] Эрида также обладает и спутником — Дисномией, открытой в сентябре 2005 года. Директора музеев и планетариев, начиная с открытия объектов в поясе Койпера, иногда создавали противоречивые ситуации, исключая Плутон из планетарной модели Солнечной системы. Так, например, в планетарии Хейдена, открытом после реконструкции в 2000 году в НьюЙорке, на Централ-Парк-Уэст, Солнечная система была представлена состоящей из 8 планет. Эти разногласия были широко освещены в печати.[97] [править] Решение МАС повторно классифицировать Плутон В решающую стадию дебаты о статусе Плутона перешли в 2006 году, с решением МАС сформировать официальное определение для термина «планета». Согласно принятому решению, есть три главных условия для объекта, который претендует на статус планеты: Он должен обращаться по орбите вокруг Солнца. Он должен быть достаточно массивным, чтобы принять форму гидростатического равновесия (сферическую) под действием своих гравитационных сил. Он должен расчистить окрестности своей орбиты (то есть он должен быть гравитационной доминантой и рядом не должно быть других тел сравнимого размера, кроме его собственных спутников или находящихся под его гравитационным воздействием).[98][99] Плутон не удовлетворяет третьему условию, так как его масса составляет всего лишь 0,07 от массы всех объектов на его орбите. Для сравнения, масса Земли в 1,7 млн раз больше всех остальных тел на её орбите.[100][101] МАС решил отнести Плутон одновременно к двум категориям объектов — к карликовым планетам и как прототип для транснептуновых объектов под общим названием «плутино», среди которых он был бы одновременно отдельным, хотя и классифицированным членом.[102] 13 сентября 2006 года МАС включил Плутон и Эриду с её спутником Дисномией в каталог малых планет, дав им официальные обозначения «(134340) Плутон», «(136199) Эрида» и «(136199) Эрида I Дисномия».[103] Если бы Плутон получил статус малой планеты сразу после открытия, то его номер был бы среди первых тысяч, а не после более чем 100 000. Первая после открытия Плутона малая планета была обнаружена месяц спустя, ей стала 1164 Кобольда; таким образом, Плутон мог бы иметь номер 1164. Среди астрономического сообщества наблюдалось некоторое сопротивление переклассификации Плутона.[104][105][106] Алан Стерн — ответственный исследователь миссии НАСА «New Horizons» — публично высмеял решение МАС, заявив: «по техническим причинам определение никуда не годится».[107] Стерн сказал, что, если уж применять это определение к Земле, Марсу, Юпитеру и Нептуну, разделяющих свои орбиты с астероидами, то и их пришлось бы переклассифицировать и лишать текущего статуса.[108] Он также заявил, что так как проголосовало меньше 5 % астрономов, решение нельзя считать мнением всего астрономического сообщества.[108] Марк Буи из Лоуэлловской обсерватории, являющийся одним из противников переклассифицированного Плутона, высказал своё мнение на собственном веб-сайте.[109] Решение МАС переклассифицировать поддержал Майкл Браун, астроном, обнаруживший Эриду. Он сказал: «Несмотря на эту больше похожую на цирк сумасшедшую процедуру, мы, так или иначе, наткнулись на ответ. Это потребовало немало времени. В конечном счёте, наука самокорректируется, даже если в обсуждении были сильные эмоции».[110] Дети выступают против переклассификации, полиция присматривает за порядком Широкая публика по-разному восприняла утерю Плутоном статуса планеты. Большинство спокойно приняли это решение, некоторые же ходатайствовали МАС в онлайн-режиме, стараясь убедить астрономов его пересмотреть. Некоторые члены законодательного собрания штата Калифорния осудили решение МАС, назвав его научной ересью.[111] Палата представителей штата Нью-Мексико объявила, что в честь Клайда Томбо (он многие годы жил в этом штате и работал в университете) в Нью-Мексико Плутон всегда будет считаться планетой и с 13 марта 2006 года каждый год в штате будет проходить так называемый «день планеты Плутон».[112] Немало людей не приняли решение МАС по сентиментальным причинам, так как они всю жизнь знали Плутон как планету и продолжают так считать вне зависимости от решений МАС.[113] Опросы среди американцев свидетельствуют о том, что многие из них настроены против решения также и потому, что Плутон вплоть до лишения статуса был единственной планетой, открытой американцем.[114] 11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия плутоид. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида, а позднее — Макемаке и Хаумеа. Карликовая планета Церера плутоидом не является.[115][116] [править] «Оплутонить» Американское диалектологическое общество признало глагол «to pluto» («оплутонить») «новым словом 2006 года». Новый глагол означает «понижение в звании или ценности кого-либо или чего-либо, как это произошло с теперь уже бывшей планетой Плутон».[117] [править] Статус Плутона в законодательстве Иллинойса В марте 2009 года сенат штата Иллинойс[118] принял решение, что Плутон будет считаться в штате планетой, а день 13 марта будет в штате днём Плутона.[119][120][121] [править] Плутон в массовой культуре [править] Литература «Шепчущий во тьме» (1931) и прочие книги из серии о Мифах Ктулху, Говард Лавкрафт — Плутон упоминается как Юггот, база цивилизации Ми-Го в Солнечной системе, куда они прибыли из неизвестных глубин космоса. «В глубинах Плутона», Стентон А. Кобленц (Wonder Stories, 1931) — первый рассказ, использующий в своих интересах новый открытый мир. «Красная Пери», Стенли Г. Веинбаум (1935) — главный герой — космический пират на секретной базе на Плутоне. «Звезда КЭЦ», Александр Беляев (1936) — Плутон как объект исследований профессора Тюрина. Составлены подробные карты планеты с помощью гигантского телескопа, расположенного на околоземной орбите. «Космические инженеры», Клиффорд Саймак (1939, 1950) — о человеческой базе на Плутоне. «Небесный лифт», Роберт Хайнлайн (1953) — пилот космического корабля летит с миссией милосердия на Плутон. «Будет скафандр — будут и путешествия», Роберт Хайнлайн (1958) — в этой новелле Плутон упоминается как отдалённая база инопланетян для исследования Земли. «Туманность Андромеды», И. А. Ефремов (1958) — упоминается Плутон как планета, захваченная Солнцем у другой звёздной системы. Плутон описывается как совершенно чуждый всему земному мир, покрытый толстым метаново-водяным ледником, высокими ледяными скалами, густой неоновой атмосферой. Именно поэтому первое посещение Плутона землянами состоялось уже в период запуска 37-й звёздной экспедиции. «Звёздный десант», Роберт Хайнлайн (1959) — Земная Федерация держит на Плутоне базу, которая уничтожается противником. «Мир птаввов» (World of Ptavvs), новелла Ларри Нивена (1966) — в ней изложена точка зрения на Плутон как на бывший спутник Нептуна, сбитый с орбиты огромным межзвёздным кораблём, перемещавшимся с околосветовой скоростью. Приземлившийся на поверхность Плутона человеческий корабль с фузионными двигателями при посадке размораживает метан на поверхности Плутона, в результате чего всю планету охватывает огромной мощности взрыв метана, находящегося на поверхности. «Дождусь», рассказ Ларри Нивена (1968) — астронавт совершает посадку на Плутон в 1989 году. «Строительная Площадка», Клиффорд Саймак (1973) — первая миссия к Плутону открывает тайну возникновения Солнечной системы, которая ничто иное, как огромный инженерный проект инопланетян, пошедший насмарку. «Рейс к Плутону», Крис Годфри, Хью Уолтерс (1973) — экспедиция на Плутон обнаруживает поблизости сверхплотную блуждающую планету, которая может угрожать всей Солнечной системе гибелью. «Унаследуйте звёзды», Джеймс П. Хоген (1977) — Плутон оказывается одним из останков «Минервы» — планеты, взорвавшейся 50 000 лет назад и сформировавшей астероидный пояс. «До свидания, Робинзон Крузо», Джон Варли (1977) — история о том, как достигший совершеннолетия мальчик узнаёт, что он клон министра финансов Плутона. Книжная серия «Starrigger», Джон ДэЧанки (1983) — Плутон — месторасположение пространственных врат из Солнечной системы на межзвёздные трассы. «Айсхендж (ледяной хендж)», Ким Стенли Робинсон (1985) — на северном полюсе Плутона обнаружен таинственный памятник. «Вакуумные диаграммы», антология Стивена Бекстера. В рассказе «Гусиное лето» система червоточин Франка Пула имеет свой портал на орбите Плутона. Когда к Плутону с разведывательной миссией прибывает космолёт, происходит сбой в работе портала и две исследовательницы вынуждены совершить посадку на Плутон. Позже оказывается, что на Плутоне есть своеобразная форма жизни, напоминающая снежинки, которая начинает самовоспроизводиться только при ближайших подходах Плутона к Солнцу или при ярчайших фазах Плутона. «Рождённое Солнцем» (Sunborn), Грегори Бенфорд (2006) — прибывшая на Плутон экспедиция обнаруживает обладающих разумом существ, способных жить при сверхнизких температурах в азотных льдах Плутона. Как позже выясняется, эти существа ни что иное, как эксперимент существ, представляющих из себя магнитные поля и обитающих в гелиопаузе. «Перед позором», из серии «Звёздный путь: Следующее поколение», Питер Девид — крупный корабль боргов уничтожает для своих потребностей Плутон, Харон, Никту и Гидру, прежде чем продолжает свой путь к Земле. Как мрачно замечает главный герой книги, «споры, продолжавшиеся многие годы о статусе Плутона, решены, в виду отсутствия предмета споров». «Трансчеловек», Юрий Никитин (2006) — человечество, вступившее в стадию технологической сингулярности активно осваивает Плутон, строя на нем «живые» города. [править] Музыка «Планета X» (1996) Кристин Лавин — добродушный протест против мнений о том, что Плутон не планета. «Плутон» (1997) песня Бьорк — Плутон используется, чтобы представить смерть и возрождение. «Плутон» (1998) 2 Skinnee J’s — песня в защиту статуса Плутона как планеты. «Верните Плутон!» (2007) Aesop Rock — хип-хоп в поддержку Плутона как девятой планеты. «Pluton (Original mix)» (2007) Sebastien Leger — трек с промо-альбома Planets [править] Телевидение В выходящем с 1963 года британском научно-фантастическом сериале «Доктор Кто» Плутон в далёком будущем покрыт обширными городами, обогреваемыми искусственными солнцами. Доступ к солнечному свету открыт только правящей элите. В японском аниме-сериале «Боевой корабль Ямато» (1974) одноимённый корабль уничтожает инопланетную базу на Плутоне, а затем ведёт бой в поясе астероидов за Плутоном. 18 лет спустя астрономы подтвердили существование реального пояса Койпера. В аниме-сериале «Галактический экспресс 999» (1978—81) Плутон показан как планета, населённая людьми, отказавшимися от своих органических тел и поменявшими их на механические. В детском сериале по мотивам одноимённых книжек «Магический школьный автобус» (1994—8) школьники совершают тур по Солнечной системе и заглядывают на Плутон. «Земля: Последний конфликт» (1997—2002) — миссия к Плутону была отменена после того, как инопланетянин Таэлонс обеспечивает земных учёных пробами грунта с Плутона. В японском аниме-сериале «Ковбой Бибоп» (1998) Плутон является местом расположения каторжной тюрьмы максимальной безопасности. В мультсериале «Крепкие орешки: Хроники Звёздного десанта» основное действие в 5 первых эпизодах происходит на Плутоне. В мультсериале «Футурама» (1999—2003) Плутон показан как среда обитания для пингвинов. В сериале Плутон называется МакПлуто, с намёком на то, что он куплен Макдональдсом. Во второй части документального фильма Би-би-си «Рейс к планетам» (2004) Плутон показан как последний пункт теоретического полёта к планетам Солнечной системы. В аниме «Гиперпространственная крепость Макросс» (1982) крейсер SDF-1, спасаясь от нападения зентради, вынужден совершить «скачок» в атмосфере Земли. Но случайность переносит крейсер на орбиту Плутона вместе с всем, что находилось в радиусе нескольких километров: часть океана, остров, военно-морские силы и город. Задача экипажа крейсера — вернуться на Землю более обычными способами. Это аниме также вошло в компиляцию из трёх сериалов: «Роботек» (1985). Заметный персонаж из аниме сериала «Сейлор Мун» — Сецуна Мейо — символизирует собой Плутон. Её ключевой элемент — время. Она очень замкнута и таинственна. В 99 серии «Герой Плутона» российского мультсериала «Смешарики» Лосяш устраивает голодовку, протестуя против лишения Плутона звания планеты, и удостаивается награды от ее жителей. [править] Радио В качестве розыгрыша на 1 апреля астроном Патрик Мур на радиоволне BBC2 заявил о так называемом «Юпитеро-Плутоновском гравитационном эффекте».