Солнце – центральное тело системы – раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2 [5, 6, 50]. Основные кинематические параметры и динамические характеристики Солнца приведены в табл. 1 и 2, соответственно. К ним еще необходимо добавить его светимость L( = 3,86·1023 кВт и эффективную температуру поверхности (фотосферы) ~ 6000 К. Солнце вращается. Это вращение происходит в прямом направлении, т. е. в направлении, совпадающем с обращением планет. Ось вращения Солнца, однако, не точно перпендикулярна эклиптике, а составляет с нормалью к ней угол, равный 7°15'. В июне и в начале декабря мы с Земли можем видеть Северный полюс Солнца, остальные полгода – Южный. Однако этот газовый шар вращается не как единое твердое тело, т. е. как Земля. Период вращения изменяется от 27 сут на экваторе до 32 сут у полюсов, ускорение свободного падения 274 м/с2. Химический состав, определенный из анализа солнечного спектра: водород ~ 90 %, гелий ~ 10 %, остальные элементы менее 0,1 % – по числу атомов. Известно, что первичный – дозвездный состав материи вовсе не содержал тяжелых элементов, на Солнце же, кроме водорода и гелия, присутствуют почти все остальные элементы периодической таблицы Менделеева. Их общая доля по массе, однако, невелика, меньше 3 %. Интересная особенность: элементов с четными номерами в среднем примерно в 10 раз больше, чем с номерами нечетными. Качественно такая зависимость объясняется процессами: как в недрах звезд из водорода и гелия образуются остальные элементы. Источник солнечной энергии – ядерные превращения водорода в гелий в центральной области Солнца, где температура ~ 15 млн К [5, 6]. Солнце – основной источник энергии для всех процессов, совершающихся на земном шаре. Вся биосфера, жизнь существуют только за счет солнечной энергии. На многие процессы влияет корпускулярное излучение Солнца. Вычислено, что на Солнце за секунду «сгорает» 4·1038 ядер водорода, протонов, образуется 1038 ядер гелия и 2·1038 нейтрино. Нейтрино уносят мощность, примерно равную 0,1L(. Таким образом, ядерные реакции обеспечивают солнечную мощность 1,1L(. При этом каждую секунду Солнце «худеет» на 0,1L(/с2 ( 4,5·109 кг. Много? Но ведь и Солнце огромно. За секунду выгорает только 4·10-19 доля солнечного горючего, только 2 протона из каждых 5·1018 вступают в реакцию за одну секунду. С такими темпами и за 10 млрд лет, за время, сравнимое с возрастом Вселенной, не успеет сгореть и десятая часть солнечного водорода. Энергетический кризис нашей звезде пока не угрожает. Медленность горения объясняет и тот факт, что Солнце, имея возраст около 5 млрд лет, может считаться еще молодой, полной энергии звездой [6]. Информация о качественном составе атмосферы Солнца и его планет приведена в табл. 5. То, что мы называем видимой поверхностью Солнца, есть понятие условное, ведь свет разной длины волны покидает светило с разных, но близких друг к другу глубин. Область, в которой рождается видимое излучение Солнца, называется фотосферой – от греческого «фотос» – «свет». В фотосфере температура падает с подъемом к поверхности. Минимум температуры газа, равный 4200 К, соответствует высоте примерно 200 км над поверхностью. Далее температура газа солнечной атмосферы начинает медленно расти. На высоте 104 км – это семидесятая доля радиуса – температура равна уже 300000 К. Область от фотосферы до этой высоты называют хромосферой («хромос» – по-гречески «цвет»). Еще более высока температура короны Солнца – она достигает полутора миллионов градусов Кельвина. Корона создает неправильный и непостоянной формы ореол, наблюдаемый вокруг Солнца при полных солнечных затмениях. Отдельные лучи короны простираются на полтора – два радиуса Солнца. Вид и протяженность солнечной короны меняется очень сильно. Если посмотреть на фотографию участка солнечной поверхности, снятую через телескоп, похоже, что рассыпан слой зерна. Эти образования так и называются – гранулы. Гранулы есть видимые проявления конвекции во внешнем слое Солнца. В центре гранул солнечная плазма поднимается, а по краям опускается, охлажденная потерей энергии на излучение; из-за разности температур и возникает видимый контраст яркости. Размеры гранул от 200 до 1300 км; на солнечном диске их находится около миллиона. Невооруженным глазом гранулы не видны. Как и в случае обычной конвекции, картина конвекции на Солнце нестационарна: отдельная гранула живет около 10 мин, затем граница ее расплывается и на ее месте возникают новые гранулы. Большие пятна на Солнце можно наблюдать даже невооруженным глазом. Их появление отмечено еще в древних китайских хрониках. К середине XIX века было замечено, что число пятен на Солнце меняется почти периодически, причем период этого изменения составляет примерно 11 лет. Такая изменчивость солнечной активности продолжается до сих пор. Известно, что солнечные пятна всегда сопровождаются факелами вблизи них. Измерены магнитные поля в солнечных пятнах – по величине они могут в тысячу раз превысить магнитные поля вне пятен. Структура полярности магнитного поля в пятнах меняется с периодом в 22 года, в два раза большим, чем период изменения числа пятен. Открыты и многие другие закономерности. Космические лучи – это поток частиц высоких энергий, со всех сторон падающих на Землю. Ядерные реакции в высоких слоях атмосферы вызваны космическими лучами отнюдь не солнечного, а галактического происхождения. И, тем не менее, интенсивность этих космических лучей связана с солнечной активностью: чем больше пятен на Солнце, тем слабее поток космических лучей. Эта связь осуществляется солнечным ветром. Солнечный ветер на расстоянии порядка 1013 м, т. е. на расстоянии примерно полсотни радиусов земной орбиты, сжимает силовые линии галактических магнитных полей. Космические лучи распространяются в основном вдоль магнитного поля. Только наиболее быстрые частицы космических лучей Галактики могут проникнуть в глубь этого магнитного пузырька вокруг Солнца. Расстояние до его границы солнечный ветер проходит за полгода – год. При спокойном Солнце солнечный ветер слабее, граница солнечной магнитосферы придвигается ближе и становится менее плотной. В результате растет интенсивность космических лучей, достигающих Земли, и доля 14С в атмосферной углекислоте, что видно по годичным слоям деревьев. В понимании физических причин солнечной активности и других феноменов атмосферы Солнца, к сожалению, еще нет полной ясности. А воздействие Солнца на окружающий нас мир огромно. Как мы знаем, Солнце удалено от Земли в среднем на расстояние a( = 1,496·1011 м. На этом расстоянии оно выглядит как ярко светящийся диск с угловым диаметром чуть больше полградуса, точнее, 9,3·10-3 радиана. Зная это, легко вычислить радиус Солнца: R( = 6,96·108 м – он в 109 раз больше радиуса Земли. Масса Солнца нам известна из закона всемирного тяготения и движения планет: m( = 1,993·1030 кг. Из этого же закона легко найти и ускорение свободного падения на поверхности Солнца: g( = G·m(/R(2 = 274 м/с2 – оно почти в 30 раз больше земного. Средняя плотность нашего светила равна ρ( = 3m(/4π·R(3 = 1,416·103 кг/м3. Она чуть больше, чем у воды, и заметно меньше, чем средняя плотность Земли ρ( = 5,52·103 кг/м3. Причиной того, что средняя плотность вещества Солнца невелика, является низкая молекулярная масса солнечного газа и высокая температура солнечных недр. Интересная особенность: ускорение тяготения максимально не на поверхности, а на довольно большой глубине, при радиусе всего в 0,217 солнечного. В максимуме оно в 6,5 раза больше, чем ускорение на поверхности Солнца g(. Плотность, давление и температура монотонно убывают с радиусом. Однако давление и плотность резко падают вблизи самой поверхности Солнца, а температура начинает быстро уменьшаться уже на расстоянии одной пятой солнечного радиуса от центра. Это позволяет выделить в Солнце центральную область, называемую ядром. Ядро – наиболее горячая часть Солнца с почти однородной высокой плотностью, в сотню раз большей средней. Именно ядро и является источником почти всей солнечной энергии, все же остальное – это «одеяло» ядра, не дающее ему остыть, медленно проводящее к поверхности энергию центральной области. В короне рождается солнечный ветер. Вторая космическая скорость уменьшается с удалением от Солнца. Она равна 300 км/с уже на расстоянии r = 4·R(. А средняя скорость частиц при температуре короны в полтора миллиона градусов порядка 100 км/с, и немало протонов имеют втрое большие скорости. Поэтому там скорости многих частиц плазмы достаточны для убегания. В то же время плотность плазмы быстро убывает с удалением от Солнца. Начиная с расстояния в 2–3 радиуса Солнца столкновения между частицами становятся настолько редкими, что эти частицы могут без помех покинуть Солнце и устремиться в космическое пространство. Это и есть солнечный ветер. Наглядное его проявление – возникающие при обдувании им ядер комет хвосты – известно с глубокой древности. На расстоянии орбиты Земли a( средняя плотность солнечного ветра n = 5 частиц в кубическом сантиметре, средняя скорость его V = 320 км/с. Интенсивность солнечного ветра и величина короны сильно изменяются от солнечной активности. Чем больше пятен на Солнце и чем они крупнее, тем дальше простирается солнечная корона и тем интенсивнее солнечный ветер. Меркурий – первая планета от Солнца. В состав крайне разреженной атмосферы входят Ar, Ne, He. Поверхность Меркурия по внешнему виду подобна лунной. Угол наклона орбиты этой планеты значительный, после более наклоненной орбиты Плутона, но эксцентриситет меньше единицы. Эти особенности – источник гипотезы об особом происхождении Меркурия. Он иногда рассматривается как бывший спутник соседней Венеры. Какова на самом деле история планеты, сказать трудно. Предполагают, что ядра Меркурия и Венеры состоят из расплавленного чистого железа. Приливное трение (солнечные приливы) сильно тормозило вращение Меркурия и Венеры соответственно от 8 ч и 10 ч прежде до сегодняшних величин продолжительности суток на них [5, 6, 20, 22, 29]. Возможно, и в этом случае объяснение следует искать, развивая гипотезу о том, что в прошлом Меркурий и Венера обращались вокруг Солнца совместно, по одной орбите. Интересно, однако, что сейчас Меркурий и Венера участвуют в резонансном вращении. Но резонанс у них не друг с другом. Период вращения Меркурия был измерен не так давно методами радиоастрономии. Оказалось, что он в точности равен двум третям периода обращения этой планеты. Такой резонанс (первого рода) приводит к очень интересной кинематике движения Меркурия. У эллипса Меркурия значительный эксцентриситет, поэтому Солнце, расположенное в фокусе эллипса, несколько смещено от центра. Скорость перемещения Меркурия по орбите весьма неравномерна: в перигелии она в 1,52 раза больше, чем в афелии. Как видно из табл. 1, период обращения Меркурия равен 88 земным суткам, период его вращения 58,6 сут. Период между двумя восходами Солнца на Меркурии равен 176 сут. Получается, что солнечные сутки Меркурия втрое больше звездных и вдвое больше периода обращения [6, 20]. Соединение Меркурия и Венеры происходит через каждые ~144,65 земных суток, или 0,396 лет [6]. Венера – вторая планета от Солнца. Ее атмосфера достаточно подробно исследована советскими (СССР) автоматическими космическими аппаратами «Венера». Атмосфера планеты Венера состоит из следующих компонентов: CO2 (97 %), N2 (~3 %), H2O (0,05 %), примеси CO, SO2, HCl, HF. Температура у поверхности около 750 К (~477 °С), давление около 107 Па, или 100 атм. На поверхности Венеры обнаружены горы, кратеры, камни. Поверхностные породы близки по составу к земным осадочным породам. Причина аномально медленного вращения Венеры не ясна. Оно еще более медленное, чем у Меркурия. Однако вращение происходит в обратном направлении! Ось вращения Венеры почти перпендикулярна плоскости ее орбиты, но направление ее вращения противоположно. Припишем поэтому знак минус величине ее периода вращения Т♀ = –243,16 сут. Период обращения Венеры равен 224,7 земным суткам [5]. Резонанс (второго рода) вращения Венеры оказался связанным с орбитальным движением Земли. Период вращения Венеры Т♀, период ее обращения Тс и период обращения Земли связаны между собой. Чтобы понять кинематику движения Венеры, можно вычислить период соединений Венеры и Земли [6]: Тс = (Т♀∙Т()/(Т( – Т♀) = 583,92 сут ≈ 1,6 лет. С таким периодом происходит сближение этих планет на минимальное расстояние. За период между двумя сближениями, т. е. за эти 583,92 наших земных суток, на Венере пройдет ровно 5 солнечных суток – 5 раз взойдет Солнце над горизонтом Венеры. И ровно 4 раза наблюдатель на Венере увидел бы восход Земли, если бы ее атмосфера была прозрачна. Таким образом, 116,8 сут – солнечные сутки Венеры и 146,0 сут – земные сутки Венеры. В моменты соединений, когда Венера ближе всего к Земле, она обращена к нам одним и тем же участком своей поверхности. Таким образом, планеты, выпадающие из закономерности, имеют свои исключительные особенности вращения. Это позволяет думать, что правило «большой планете – быстрое вращение» не случайно. Отметим еще серьезное отличие вращения планет земной группы от вращения планет-гигантов. Меркурий, Венера, Земля и Марс вращаются как единое целое, как твердое тело. Обратное вращение Венеры с периодом, равным ~243,16 сут [6], приводит к тому, что при каждом соединении ее с Землей (когда обе планеты и Солнце располагаются на одной прямой, но планеты по одну сторону от Солнца) она всегда повернута к нам одной и той же стороной [6]. В отличие от резонансного взаимодействия вращения планеты с ее движением по орбите, которое называют резонансом первого рода (случай Меркурия), взаимодействие вращения планеты с орбитой другой планеты, как это имеет место для Венеры, называют резонансом второго рода. Таким образом, приливное замедление вращения Венеры и ее взаимодействие с Землей привело к захвату Венеры в резонансное состояние второго рода [20]. Венера и Земля – близнецы. Земля – третья от Солнца планета. Земля не только космическая родина человека, но и измерительный инструмент в его руках; во всяком случае, некоторые из ее констант служат мерой и масштабом тех или иных явлений. Так, например, средние солнечные сутки долгое время служили мерой времени. Более высокие требования к точности заставили в 1956 году вместо периода вращения Земли вокруг своей оси взять эталоном период обращения Земли по орбите, иными словами, «тропический год». На этой единице основана астрономическая мера длины – световой год, определяемый с помощью скорости света. Один световой год равен 9,4605∙1012 км. Из размеров Земли, точнее, длины четверти меридиана, вначале была получена международная единица длины – метр. Затем за метр приняли длину, равную 1650763,73 длинам волн в вакууме, излучаемых криптоном-86 и соответствующих оранжевому цвету [29]. Отсюда же выведены меры объема – литр и кубический метр и, наконец, из свойств воды – единицы массы и веса – грамм и килограмм. Килограмм – это масса международного прототипа эталона. Радиус земного экватора послужил базисом для определения расстояния между Землей и Солнцем. Из среднего расстояния от Земли до Солнца и размера полуоси эллиптической орбиты Земли, который используется в качестве астрономической единицы в небесной механике, выводится чаще всего применяемая сегодня астрономическая единица длины – параллакс в секунду, или сокращенно парсек. Это – расстояние, на котором большая полуось земной орбиты видна под углом в одну секунду дуги (1 пс = 3,0856∙1013 км). Однако за последние десятилетия Земля потеряла свое центральное место во Вселенной в области меры времени и веса, ибо с 1967 года точное время определяется с помощью атомных часов, а длина метра – частотой колебаний определенных спектральных линий. Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, близкой к круговой. Имеет спутника – Луну, обращающуюся вокруг Земли на среднем расстоянии 384400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66°33'22", период вращения вокруг оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Вращение вокруг оси вызывает смену дня и ночи, наклон оси и обращение вокруг Солнца – смену времени года. Форма Земли – геоид, приближенно-трехосный эллипсоид, сфероид. Средний радиус 6371,032 км, экваториальный – 6378,160 км, полярный – 6356,777 км. Площадь поверхности 510,2 млн км2, объем 1,083·1012 км3. Земля обладает магнетизмом, тесно связанным с электрическими полями. Гравитационное поле Земли обусловливает ее сферическую форму, существование атмосферы [5, 6, 20]. Магнитное поле Земли обусловлено действием постоянных источников, расположенных внутри Земли и создающих основной компонент поля (99 %), а также переменных источников (электрических токов) в магнитосфере и ионосфере (1 %). Напряженность геомагнитного поля убывает от магнитных полюсов к магнитному экватору от 55,7 до 33,4 А/м. По современным космологическим представлениям Земля образовалась около 4,7 млрд лет назад из рассеянного в системе газово-пылевого вещества [2, 5, 6, 20, 47]. В результате дифференциации вещества Земли, под действием ее гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки – геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора, гидросфера, атмосфера, магнитосфера. В составе Земли преобладают железо (34,6 %), кислород (29,5 %), кремний (15,2 %), магний (12,7 %). Земная кора, мантия и внутренняя часть ядра твердые (внешняя часть ядра считается жидкой). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура: давление в центре Земли 3,6∙1011 Па (~ 3,554 млн атм), плотность около 12,5∙103 кг/м3, температура 5000–6000 °С. Основные типы земной коры – континентальный и океанический; в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного типа. Большая часть поверхности Земли занята мировым океаном – 361,1 млн км2 (70,8 %), суша составляет 149,1 млн км2 (29,2 и образует 6 материков и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наиболее высокая 8848 м – г. Джомолунгма); горы занимают свыше трети поверхности суши. Пустыни покрывают около 20 % поверхности суши, саванны и редколесья – около 20 %, леса – около 30 %, ледники – свыше 10 %. Более 10 % суши под сельскохозяйственными угодьями. Средняя глубина океана составляет около 3800 м, наибольшая – 11022 м (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн км3, средняя соленость 35 г/л. На нашей планете около 98 % воды находится в океанах, не менее 2 % содержат ледники, в основном Антарктиды и Гренландии, масса же пресноводных водоемов и водяных паров относительно мала. Всего воды на Земле 1,4∙1021 кг, т. е. ее масса в 266 раз превосходит массу атмосферы. Атмосфера Земли, общая масса которой 5,15∙1018 кг, состоит из воздуха – смеси азота (78,1 и кислорода (21 %), остальное – аргон, водяные пары, углекислый газ, неон, гелий, криптон и водород. Максимальная температура поверхности суши 57–58 °С (в тропических пустынях Африки и Северной Америки), минимальная около –90 °С (в центральных районах Антарктиды). Давление воздуха у поверхности Земли равно Р0 = 1,013∙105 Па. Средняя температура земной поверхности равна 15 °С, температура земных недр тоже высока: на глубине 7 км она всегда превышает 200 °С и на 1 км углубления приходится повышение температуры на 30 °С. На верхней границе облаков температура примерно равна радиационной температуре Земли 257 К = –16 °С. Гелия в атмосфере Земли очень мало, а на Солнце и планетах-гигантах он составляет четверть их массы. Причина этого в том, что сила земного притяжения все же недостаточна для прочного удержания гелия и водорода. Эти газы по плотности легче остальных – в атмосфере они стремятся подняться вверх. В высоких слоях атмосферы температура намного выше, чем у поверхности, она достигает 1200 К. Это означает, что скорости молекул там в два раза больше, чем по сделанным оценкам. Известно, что при одинаковой температуре наибольшие скорости имеют молекулы водорода и гелия, газов с наименьшей молекулярной массой. Оказывается, земная атмосфера имеет однородный состав, хорошо перемешана только ниже 90 км. Эта ее часть называется гомосферой. Выше лежит гетеросфера – часть земной атмосферы с переменным составом. Концентрация гелия и водорода в гетеросфере нарастает с высотой. Выше 700 км атмосфера Земли состоит практически только из этих газов. В основном, только водород и гелий и улетучиваются в космос. Оказывается, есть процессы, поддерживающие содержание этих легких газов в атмосфере. Гелий образуется в земной коре при распаде тяжелых радиоактивных элементов. А водород верхней атмосферы образуется из воды! Под действием ультрафиолетовой части излучения Солнца молекулы H2O на высотах 30–50 км распадаются на водород и кислород. Таким образом, улетучивание водорода в космос приводит к убыли воды на Земле и к возрастанию содержания кислорода в атмосфере. Каждую секунду из атмосферы в космос улетает примерно 1 кг водорода, а такое количество водорода содержится в 9 кг воды. Оказывается, что земной воды хватит на 1,5∙1020 с, т. е. на 5000 млрд лет. Океан, таким образом, можно считать неисчерпаемым, ведь возраст Земли «всего» 4,5–4,7 млрд лет. За 4 млрд лет на Земле образовалось 1018 кг кислорода – как раз столько, сколько его в нашей атмосфере и содержится, пятая часть массы атмосферы. Однако не нужно переоценивать это совпадение. Гораздо больше его содержится в атмосфере; ведь потребовался кислород и для того, чтобы привести к современному состоянию химическое равновесие Земли – чтобы окислить метан и аммиак первичной атмосферы, чтобы окислить все породы земной коры. Без растений это было бы невозможно. Они производят порядка 1014 кг кислорода в год, или 3∙106 кг в секунду. Это намного больше, чем дает диссипация водорода в космос. Однако содержание кислорода в атмосфере сейчас не увеличивается – весь кислород, создаваемый растениями, расходуется на дыхание живых существ, окисление вулканических газов, горение и гниение мертвых растений. Диссипация газов в космос качественно определяет состав и массы атмосфер и других планет Солнечной системы. Однако чтобы понять причину разнообразия их атмосфер, нужно прежде знать температуры планетных атмосфер. Распределение по широте и высоте над уровнем моря солнечной энергии, поступающей на Землю, вызывает в пределах географической оболочки закономерную смену климата, растительности, почв, животного мира. Около 3–3,5 млрд лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы. Совокупность всех населяющих ее живых организмов, так называемое живое вещество Земли, оказала значительное влияние на состав атмосферы, гидросферы и осадочной оболочки. Новый фактор, мощно влияющий на биосферу, – производственная деятельность человека (появился на Земле не менее 3 млн лет назад). Высокий темп роста населения Земли (275 млн человек в 1000 году; 1,6 млрд – в 1900 году; 5 млрд – в 1988 году; 5,5 млрд – в начале 1994 года и около 6,5 млрд – в середине 2001 года) и усиление влияния человеческого общества на природную среду выдвинули проблемы рационального использования всех природных ресурсов и охраны природы [6]. В наш космический век интересно знать, при каких скоростях запуска ракет с Земли какие космические путешествия могут состояться? Если скорость тела (допустим ракеты) в точке касательной к окружности равна 7,93 км/с, то она называется первой космической скоростью, а траектория полета будет кругом. Если указанная скорость больше 7,93 км/с, но меньше 11,16 км/с, то траектория тела представляет эллипс. Если скорость тела равна 11,16 км/с – это вторая космическая скорость, то траектория – парабола, а при начальной скорости, большей 11,16 км/с, траектория тела станет гиперболой. В последних двух случаях тело покинет Землю и уйдет в межпланетное пространство. Наименьшую скорость, при которой тело покинет Землю, иногда называют скоростью освобождения. Если скорость тела меньше 16,67 км/с – третьей космической скорости, то, покинув Землю, тело становится спутником Солнца. При скоростях больше 16,67 км/с тело может покинуть Солнечную систему [6]. Наука о Земле очень разносторонняя. Наука о связи Земли с космосом всегда была эмоционально очень глубокой. Да и нужно ли сдерживать чувство восторга, возникающее при сознании, что у нас есть возможность понять величественные явления природы. Но не только Земля, ее экология нуждаются в защите – скорее мы, заселяющие ее живые существа, нуждаемся в чистоте окружающей нас среды. И правда, биосфера обойдется без нас. Если мы рубим деревья, то мы рубим самих себя и своих детей. Природа выживет, стряхнув со своего тела нас – всех или большинство [21]. Вопрос только в том, что сохранившаяся природа может оказаться навсегда изуродованной и уродливой. Вот что мы можем оставить после себя на Земле, после насильственного самоубийства. Ведь особые условия, существующие на Земле благодаря ее идеальным размерам, элементному составу и почти круговой орбите на благоприятном расстоянии от звезды-долгожительницы, Солнца, сделали возможным накопление воды на поверхности Земли. Без воды на Земле не возникла бы жизнь. Нигде во Вселенной еще не нашли планеты, подобной нашей Земле. Правда, некоторые ученые указывают на косвенные доказательства того, что вокруг отдельных звезд движутся по орбитам объекты, которые в сотни раз больше Земли. Однако размеры Земли идеально подходят для нашего существования. В каком смысле? Если бы Земля была бы чуть больше по массе, ее гравитация была бы сильнее и в атмосфере накапливался бы легкий газ водород, который не мог бы преодолеть притяжение Земли. Тогда атмосфера была бы непригодна для жизни. А если бы Земля была по массе чуть меньше, то необходимый для жизни кислород улетучился бы в космическое пространство, а находящаяся на поверхности вода испарилась бы. В любом случае, мы не могли бы существовать. Этому способствовал и момент, когда Солнце зажглось и его лучи разогнали лишний «строительный материал». Кроме того, расположение Земли на идеальном расстоянии от Солнца очень важно для создания благоприятных условий для жизни. Астроном Джон Барроу и математик Фрэнк Типлер изучали «отношение радиуса Земли к расстоянию до Солнца». Они пришли к выводу, что «если бы это отношение слегка отличалось от существующего», то жизнь людей на планете была бы невозможна. Профессор Дейвид Блок отмечает: «Расчеты показывают, что если бы расстояние от Земли до Солнца было всего на 5 % меньше, то примерно 4 миллиарда лет назад на Земле начался бы неудержимый парниковый эффект (перегрев Земли). С другой стороны, если бы расстояние от Земли до Солнца было всего на 1 % больше, то около 2 миллиардов лет назад на Земле началось бы неуправляемое оледенение (покрытие большей части земного шара огромными пластами льда)». Идеальность проявляется также в том, что каждые сутки Земля делает оборот вокруг своей оси и это именно та скорость, которая необходима для поддержания на планете умеренных температур. Венера делает оборот вокруг своей оси за 243 дня. Только представьте, если бы точно также вращалась и Земля! Из-за таких долгих дней и ночей температуры на планете были бы экстремальными, и мы не выжили бы. Еще один важный момент – это путь Земли вокруг Солнца. Кометы и дальние планеты Солнечной системы движутся по вытянутым эллиптическим орбитам. К счастью, с Землей дело обстоит иначе. Ее орбита почти круговая. Это опять же предохраняет нас от смертельно опасных экстремальных температур. У Земли есть замечательный спутник – Луна, которая и освещает по ночам и влияет на погоду и климат Земли. Земля, помимо мощного слоя атмосферы, защищена от опасных для жизни излучений космоса магнитными полями и озоновым покрывалом. Имеется и ряд других идеальных условий на Земле для процветания жизни, но человечество все это на протяжении всего своего существования только разрушает. Так что Земля с такими идеальными условиями для жизни, во Вселенной, очевидно, – большая редкость. Если даже подобные планеты есть, то они, из-за удаленности, для нас имеют лишь познавательное значение. Однако, как говорится: «Свято место пусто не бывает». Там еще скажут: «На чужой каравай рот не разевай!» Возможно, в недалеком будущем, такую реакцию земляне получат на Марсе, хотя – на уровне неизвестных нам микроорганизмов. Поэтому, надо бы людям прислушаться к словам поэта: Как Землю нам больше не любить? Нам небесное счастье темно; Хоть счастье земное и меньше в сто раз, Но мы знаем, какое оно. Михаил Лермонтов Луна – естественный спутник Земли, находится от нее на среднем расстоянии 384400 км – в 60 раз больше земного радиуса. Наклон орбиты к плоскости эклиптики 5°8'43", масса 7,35·1022 кг. Средний радиус Луны 1738 км, ускорение силы тяжести на поверхности 1,62 м/с2. Средняя плотность 3343 кг/м3, сидерический период обращения 27,3 сут, синодический период обращения 29,5 сут. Светит отраженным солнечным светом, визуальное сферическое альбедо 0,075. Поверхность Луны, в основном, гориста, покрыта многочисленными кратерами ударного (метеоритного) происхождения. Лунный грунт – реголит. Температура на поверхности Луны от 100 до 400 К (от –173 до +127 °С), напряженность магнитного поля ≤ 4 гамм. Первый человек ступил на поверхность Луны 21 июля 1969 года (Н. Армстронг, США). Луна была исследована серией советских автоматических межпланетных станций. «Луна-10» – первый искусственный спутник Луны (1966 г.); «Луна-16» доставила лунный грунт на Землю (1970 г.); «Луна-17» доставила на Луну лунный самоходный аппарат (1970 г.). В 1959–1976 годах осуществлены полеты 24 межпланетных станций серии «Луна» [2, 5, 6, 20, 47]. Луна – уникальное явление в Солнечной системе. Нет других примеров, где бы воздействие спутника на планету было так же велико, как действие Луны на Землю. Отношение массы Луны к массе Земли равно m(/m( = 1/81,3. Только у Плутона и его спутника Харона аналогичное соотношение масс. Есть в Солнечной системе спутники, обращающиеся относительно ближе к своим планетам, но нигде нет таких красивых солнечных затмений, как у нас. Причина затмений Вам, конечно, известна. Солнечное затмение – редкое явление для каждой местности, но для Земли в целом за 18 лет случается 43 солнечных затмения. Взаимодействие орбитального движения Луны и вращения Земли приводит к нескольким следствиям, важным и в ежедневном своем проявлении, и в истории нашей планеты. Именно Луна есть главная причина прецессии оси вращения Земли, т. е. описания конуса, вершина которого приходится на центр нашей планеты. Луна не обращается вокруг Земли строго на одной плоскости, а описывает тор всевозможных лунных орбит в форме баранки, представленной на рис. 8. Здесь же показаны силы, вызывающие прецессию Земли.
Рис. 8. Тор всевозможных лунных орбит и силы, вызывающие прецессию Земли
Прецессия возникает в результате неравномерного гравитационного притяжения к Луне экваториального уширения земной фигуры. Сплюснутость Земли невелика, всего одна трехсотая, но ее достаточно, чтобы притяжение тором орбиты Луны экваториального уширения фигуры Земли создало пару моментов сил. Эти силы стремятся развернуть Землю так, чтобы экватор совпал с плоскостью эклиптики, а ось вращения Земли – с осью тора лунных орбит. Расчеты дают величину периода полного цикла прецессии Земли около ~5·104 лет. Если бы Луны не было, земная ось все равно прецессировала бы под аналогичным воздействием Солнца и планет, но период прецессии тогда был бы около 100 тыс. лет. Суммарное воздействие Солнечной системы вызывает не только прецессию с постоянным углом наклона, но и приводит к медленному изменению самого угла наклона земной оси к эклиптике. В прошлом главный период колебания угла наклона оси составлял 41 тыс. лет, а огибающая амплитуда колеблется с периодом 200 тыс. лет. Однако и эти небольшие изменения наклона оси Земли к плоскости эклиптики меняют климат Земли. Наиболее заметным следствием близкого соседства большого спутника оказывается, конечно, не только прецессия, а явление приливов и отливов. Дважды в сутки, а точнее, каждые 12 ч 25 мин, уровень открытых морей поднимается примерно на 1 м, затем через четверть суток море отступает. Исследования позволяют получить следующую оценку искажения (прилива) фигуры Земли под действием лунного притяжения: высота прилива равна ~0,36 м. Приливы на Земле вызываются не только Луной, но и Солнцем. Высота солнечного прилива оценивается ~0,16 м. Морские приливы на разных местах усиливаются, особенно у берегов. Искажение фигуры Луны от земного притяжения оценивается ~13 м. Известно, что Луна тормозит вращение нашей планеты. Луна медленно удаляется от Земли на 4,4 см/год. Интересно, что характерное время эволюции системы Земля – Луна оказывается как раз порядка возраста Солнечной системы. Центр массы Луны смещен в сторону Земли по отношению к ее геологическому центру на 2–3 км [2, 6, 20]. Такое искажение фигуры Луны было близким к равновесному, когда Луна находилась на расстоянии в 5–6 раз ближе к Земле, чем теперь. Замедление вращения Земли меняет ее равновесную фигуру. Изменение фигуры планеты связано с движением слагающих ее масс, что отражается на ее внешнем облике. Это означает, что геологическая история нашей планеты еще далеко не закончена. Еще пройдет несколько миллиардов лет до тех пор, когда приливы окончательно затормозят вращение Земли относительно Луны, навсегда повернут Землю к Луне одной стороной. Марс – четвертая от Солнца планета. Он имеет два спутника в виде каменных глыб – Фобос и Деймос. Состав атмосферы: CO2 – 95 %, N2 – 2,7 %, Ar – 1,6 %, CO – 0,06 %, O3 – 10-6 %, O2 – 0,15 %, H2O – до 0,1–0,5 %, давление на поверхности 6,1 млбар или 0,006 атм. Участки поверхности Марса, покрытые кратерами, похожи на лунный материк. Значительный научный материал о Марсе получен с помощью космических аппаратов «Викинг», «Маринер» и «Марс» [1, 5, 7, 46]. Кратчайшее расстояние от Марса до Солнца – 207 млн км, а наибольшее – 249 млн км. Эти величины относятся как 1:1,2, а поток солнечного света и тепла на единицу поверхности Марса в перигелии и афелии – как 1,44:1. Он расположен от Солнца в 1,5 раза дальше Земли, и, значит, получает от Солнца в 2,3 раза меньше света и тепла. Орбита Марса имеет эксцентриситет 0,0934, тогда как орбита Венеры – только 0,007, в 13 раз меньше. Юпитер и Сатурн движутся по небу очень медленно, так как находятся относительно далеко от Земли. Марс же близок к Земле, сравнительно быстро перемещается среди звезд. Его можно наблюдать на фоне звездного неба на любых угловых расстояниях от Солнца. Он описывает довольно широкие петли эпохи противостояния. В противостоянии планета расположена ближе всего к Земле, а в соединении расстояние между ними максимально. Поэтому эпоха соединения – самый неблагоприятный период для наблюдений Марса, а эпоха противостояния, наоборот, самый благоприятный. И не только благодаря близости планеты к Земле, но и потому, что в это время планета видна всю ночь, восходит с заходом Солнца и заходит с его восходом. По условиям видимости планеты не все противостояния равноценны по двум причинам. Во-первых, из-за эксцентриситета орбиты Марса его расстояние от Земли в момент противостояния может меняться от 56 до 100 млн км. Во-вторых, склонение, а значит и высота планеты над горизонтом различны для разных противостояний. Те противостояния, при которых расстояние до Марса не превышает 60 млн км, принято называть великими. Даты великих противостояний Марса приходятся обычно на август или сентябрь (исключением был 1939 год, когда великое противостояние наступило 23 июля). В табл. 6 приведены даты великих противостояний за последние 100 лет и кратчайшие расстояния Марса от Земли в астрономических единицах и в миллионах километров [7]. Таблица 6 Год Дата Расстояние
а.е. млн км 1877 5 сентября 0,3767 56,35 1892 4 августа 0,3773 56,45 1909 24 сентября 0,3890 58,20 1924 23 августа 0,3728 55,77 1939 23 июля 0,3880 58,05 1956 10 сентября 0,3781 56,56 1971 10 августа 0,3760 56,25
Видно, что великие противостояния следуют с интервалом в 15 или 17 лет. Синодический период планеты из-за эксцентриситета орбиты меняется в пределах от 764 до 811 сут. Но великие противостояния имеют, с точки зрения удобства наблюдений, и свои минусы, особенно для обсерваторий и наблюдателей средних широт Северного полушария. В это время Марс имеет большое южное склонение и находится очень низко над горизонтом, наблюдать его неудобно. С этой точки зрения «не великое» противостояние, например, 24 октября 1973 года для наблюдателей средних широт было более выгодно: хотя диск Марса был несколько меньше, чем в 1971 году, зато склонение планеты было около +9° и ее высота в кульминации на той же широте достигала 49°. Экваториальный диаметр Марса равен 6790 км, т. е. 0,53 земного. Полярный диаметр Марса несколько меньше экваториального из-за полярного сжатия. Разность экваториального и полярного радиусов Марса равна 1/191 его экваториального радиуса. У Земли эта величина равна 1/298. Иначе говоря, Марс сплюснут у полюсов несколько сильнее, чем Земля. Данные «Маринера-9» позволили уточнить сведения о форме и размерах Марса. Фигура планеты близка к трехосному эллипсоиду, причем наибольший экваториальный диаметр уровенной поверхности (соответствующей у нас на Земле уровню мирового океана) равен 6788 км, наименьший – 6786 км, полярный диаметр – 6753 км. Истинная поверхность Марса отличается от уровенной: для истинной поверхности эти три диаметра равны соответственно 6802, 6790 и 6745 км, т. е. сжатие истинной поверхности больше. Марс вращается вокруг своей оси почти так же, как и Земля: его период вращения равен 24 ч 37 мин 23 с, что на 41 мин 19 с больше периода вращения Земли. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты планеты на угол 65°, почти равный углу наклона земной оси (66,5°). Это значит, что смена дня и ночи, а также смена времен года на Марсе протекают почти так же, как на Земле. Там есть и тепловые пояса, подобные земным: тропический (широта тропиков (25°), два умеренных и два полярных (широта полярных кругов (65°). Но есть и отличия. Прежде всего, из-за удаленности от Солнца климат Марса вообще суровее земного. Далее, год на Марсе (687 земных суток, или 669 марсианских суток) почти вдвое длиннее земного, а значит, дольше длятся и сезоны. Наконец, из-за эксцентриситета орбиты длительность и характер сезонов заметно отличаются в Северном и Южном полушариях планеты, как видно из табл. 7 [7]. Таблица 7 Времена года Длительность (в марсианских сутках) Северное полушарие Южное полушарие Весна Осень 193 Лето Зима 178 Осень Весна 143 Зима Лето 155 Таким образом, в Северном полушарии планеты лето долгое, но прохладное, а зима короткая и мягкая (Марс в это время близок к перигелию), тогда как в Южном полушарии лето короткое, но теплое, а зима долгая и суровая. Среднее значение температуры поверхности заключено в пределах от 162 до 225 К (от –111 до –48 °С). Измерения космических кораблей показали, что на Марсе могут наблюдаться и еще более низкие температуры, доходящие до 140 К (–133 °С) – ниже точки замерзания углекислого газа. Это имеет важнейшее значение для суждения о природе полярных шапок Марса. Ряд измерений показали, что днем на экваторе температура может доходить (в перигелии) до 300 К (+27 °С), но уже к вечеру она падает до нуля, а к утру до 223 К (–50 °С). На полюсах температура может колебаться от +10 °С в период полярного дня до очень низких температур во время полярной ночи. Температура поверхности Марса с глубиной твердого покрова, когда он далек от Солнца, сначала с глубиной падает (иногда на 15–20 °С), а потом начинает расти. Минимальная температура соответствует глубине около метра. Во время великого противостояния, когда Марс расположен ближе к Солнцу, слоя с минимальной температурой уже не существует, температура быстро достигает почти постоянного значения, сохраняющегося до глубины в 5–6 м. Причина сильных сезонных и суточных колебаний температуры Марса объясняется тем, что его атмосфера сильно разрежена и неспособна удерживать тепло, накопленное в теплое время года и суток. Водяной пар, лучше всего сохраняющий и передающий тепло, присутствует там в ничтожных количествах. Поэтому климат Марса так суров. Различие температур дня и ночи, полярных и тропических районов, зимы и лета приводит к возникновению ветров, имеющих, подчас, скорость 40–50 м/с. При этих условиях в атмосфере Марса могут возникать ветры, песчаные бури, имеющие силу урагана, и формировать смерчи. А к чему могут привести сильные ветры известно. Астрофизическая история Марса, по результатам исследований с помощью космических аппаратов (КА) «Маринер-9» (1972 г.), КА НАСА «Марс Глобал Сервейор» (1997 г.), КА НАСА «Марс-Пасфайндер» (1997 г.) и его марсоход «Соджорнер» («Путешественник»), представляет большой интерес [12]. Результаты исследований Марса по данным запусков российских и американских космических аппаратов и станций приведены, в частности, в работах [7, 13, 46]. Выяснено, что атмосфера Марса весьма разреженная, преимущественно углекислотно-азотного состава, в орографическом отношении поверхность покрыта протяженными и глубокими каньонами, руслами, метеоритными кратерами, на поверхностном слое (реголите) рассеяны крупные сглаженные ветровой эрозией глыбы горных пород, получены сведения о СО2 – полярных шапках. Биологические пробы, изученные двумя КА «Викинг-1 и -2» в 1977 году, показали отсутствие признаков жизни или органического вещества на поверхности Марса, хотя предполагается, что на некоторых участках под поверхностью могут существовать бактерии. На поверхности планеты преобладают физико-химические деградационные процессы. По данным КА «Маринер-9» высота гор составляет до 5–7 км. Интересной особенностью мегарельефа Марса являются русла источения. Пылевая компонента имеет ярко-красный цвет за счет окислов железа. Поэтому при наблюдениях в телескопах цвет планеты – красный. В целом, на Марсе присутствует дифференцированная кора, химически подобная земной. Для нее отмечаются повышенные содержания Al, Si, большие концентрации К, пониженные содержания Mg. Концентрация Si аномально высока. Содержание воды в поверхностном слое меньше 0,5 %. Существует обмен масс между полярными СО2 – шапками и атмосферой. В настоящее время жидкая вода может существовать в пластовых условиях ниже мерзлотного слоя (криосферы). Температура в месте посадки КА «Пасфайндер» на поверхности в среднем –76 °С ночью и –9 °С днем. Перепад температур между поверхностью и глубиной в 1 м достигает 25 °С. Ночью дули ветры, по утрам наблюдались водяные облака. Среднегодовые температуры Марса: 215 К (–58 °С) на экваторе и 150 К (–123 °С) на полюсах. Мощный мерзлотный слой (криосфера) составляет 2 км на экваторе, 6 км на полюсах. Северная полярная шапка содержит водяной лед [28]. По радиоизмерениям, радиус ядра Марса составляет от 1300 до 2000–2400 км. По анализу материалов КА, Марс не имеет глобального магнитного поля, но есть локальные районы высокой намагниченности. Анализ данных, полученных КА «Пасфайндер» и марсоходом «Соджорнер», показал, что Марс в прошлом имел более мощную атмосферу, жидкую воду, а его среда была намного более похожей на земную, чем считалось до этого. Его климатические условия были более благоприятными для жизни. Его ранняя эволюция имела общие закономерности с догеологической эволюцией Земли. Современная тонкая атмосфера Марса и низкие температуры поверхности стали результатом интенсивной метеоритной бомбардировки планеты 3,8 млрд лет назад. До этого времени, как считают М.Х. Карр [28], жидкая вода могла формировать паводки и стоки из крупных озер. Истоки паводков располагались в районах возвышенностей. Были распространены вулканизм и гидротермальная деятельность. О вероятном существовании древней гидротермальной деятельности свидетельствуют отложения гематита. Сильная эрозия кратеров на древних участках Марса и отсутствие кратеров менее 20 км показывают, что эрозию обусловили в основном потоки воды, т. е. палеотемпература была более теплой. В этих условиях могла возникнуть и развиваться жизнь. Метеоритной бомбардировкой атмосфера была почти уничтожена. Ее диссипации способствовало воздействие солнечного ветра. Было потеряно 90–99 % атмосферы [28]. А.М. Портнов [38] считает, что маггемитовые красноцветы Марса – это порождение жизни; жизнь на Марсе была уничтожена ударами астероидов; существовал третий спутник Марса – Танатос, но он прошел «предел Роша», т. е. снизился до критической высоты и развалился, его обломки при падении на Марс уничтожили растительную жизнь, породившую кислород; обломки марсианской коры долетали до Земли в виде метеоритов. Такую же участь ждет и Фобос через (15 млн лет. Эти сведения исследований XX века могут быть уточнены или опровергнуты после посещения астронавтами загадочного и притягательного Марса. Читателю будет интересен рис. 9, где приведены предполагаемые траектории космического полета на Марс и Венеру. Заметьте, что путь космического корабля всегда представляет собой часть эллипса, причем Солнце находится в одном из его фокусов.
Рис. 9. Предполагаемые траектории космического полета на Марс и Венеру
Юпитер – пятая, самая большая по массе и объему в Солнечной системе планета, мощный источник теплового радиоизлучения, обладает радиационным поясом и обширной магнитосферой. Юпитер имеет 17 спутников (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Синопе и еще один – 17-й открыт астрономами США в 2000 году, размер которого 5 км), а также кольцо шириной около 6 тыс. км, почти вплотную примыкающее к планете [5]. В планетах группы Юпитера сосредоточены почти вся планетная масса (за исключением Солнца) и подавляющая часть момента количества движения Солнечной системы. Поэтому излучение планет-гигантов является ключевым вопросом в проблеме происхождения и эволюции Земли и планет Солнечной системы. Юпитер, в основном, является газожидкостным телом, поэтому угловые скорости вращения различных широтных поясов не совпадают [5, 6, 20]. Сатурн – планета, имеющая кольца и радиационные пояса. У него 17 спутников. Самый внешний спутник – Феба (радиус 110±10 км) движется вокруг планеты в обратном направлении [20]. Яркие плоские концентрические кольца вокруг планеты (обозначаются буквами от A до G, кольца E, F, G открыты с космических аппаратов) образованы множеством отражающих солнечный свет твердых (ледяных) тел размером от песчинки до 20–30 м; тела движутся по почти круговым орбитам, постоянно сталкиваясь друг с другом. Кольца Сатурна состоят из огромного количества более узких колец. Толщина колец менее 1 км, их внешний диаметр около 300000 км. 14 января 2005 года Европейский космический автоматический зонд «HUYGENS», стоимостью 25 млрд евро, после семилетнего полета, на трехступенчатом парашюте совершил «мягкую» посадку на твердую поверхность Титана – спутника планеты Сатурн в работоспособном состоянии. Передатчик зонда передавал информацию на Землю в течение 3 ч 30 мин, в том числе непосредственно с поверхности Титана – 15 мин. К сожалению, запасные источники питания передатчика зонда вышли из строя. Титан был открыт Х. Гюйтенсом в 1655 году [6]. Титан – единственное, кроме планет, тело Солнечной системы, у которого обнаружена атмосфера, состоящая из примеси азота, метана и других углеводородов. Этот факт был известен из астрономических наблюдений, подтвержденный и американским космическим кораблем «Вояджер-1», передававшим на Землю в 1979 и 1980 годах снимки Юпитера, Сатурна и их спутников. Зонд «HUYGENS» окончательно подтвердил не только наличие атмосферы на Титане, но и ее состав. Расстояние между Титаном и Сатурном 1221860 км, диаметр 5200 км. Сидерический период обращения Титана 15 сут 23 ч 15 мин. Температура на поверхности составляет –180 °С. Панорама поверхности была снята и передана на Землю с высот 16 и 8 км, а также с поверхности. На снимках видны «русла рек», глыбы камней на испещренной поверхности, невысокие скалистые горы небольшой протяженности. Цвет почвы поверхности Титана оранжевый, вероятно из-за наличия азота. Видны небольшие извержения – вулканического происхождения или гейзеры жидкостного происхождения – метана, воды. Однако эта жидкость быстро оледенела. Ученые предполагают, что 4 млрд лет тому назад атмосфера Земли была такая же, и около 2 млрд лет спустя на Титане атмосфера изменится и может возродиться жизнь (?). Уран – планета, имеющая 15 спутников (5 открыты с Земли – Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон; 10 открыты космическим аппаратом «Вояджер-2» – Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) и систему колец. Уран, как и Венера, вращается в обратном направлении, чем другие планеты Солнечной системы. Ось вращения Урана почти перпендикулярна его орбитальному моменту импульса, лежит почти в плоскости эклиптики [5, 6, 20]. Нептун. У Нептуна 6 спутников. Направления обращения 5 из них совпадают с направлением вращения планеты, кроме Тритона. Он обращается в обратном направлении. Нептун открыт в 1846 году И. Галле по теоретическим предсказаниям У.Ж. Леверье и Дж.К. Адамса. Удаленность Нептуна от Земли существенно ограничивает возможности его исследования. В 1846 году французский ученый У. Леверье и английский Дж. Адамс предсказали по возмущениям орбиты Урана, что должна существовать еще одна планета. В том же году на участке неба, указанном У. Леверье, ее обнаружил немецкий астроном И. Галле, это – Нептун. Его астрономический знак – – трезубец бога морей Посейдона – Нептуна. Нептун далек от нас и наших знаний о нем пока недостаточно для серьезного суждения – «правильно» ли он вращается. Может быть, Нептун частично утерял момент вращения при отрыве от него Плутона [5, 6, 20]? Плутон – девятая в Солнечной системе двойная планета. Его спутник – Харон, примерно в 2 [20] или 3 [6] раза меньший по диаметру, движется на расстоянии всего около 20000 км от центра планеты, делая 1 оборот за 6,4 сут. После открытия Нептуна принцип открытия девятой планеты повторился. Его авторы – американцы П. Ловелл, вычисливший орбиту предполагаемой планеты, и К. Томбо, обнаруживший Плутон в 1930 году, через 14 лет после смерти Ловелла. Инициалы Ловелла (P.L.), совпадающие с начальными буквами имени римского бога умерших, и составляют астрономический знак Плутона – . Среднее расстояние до Солнца у Плутона больше, чем у Нептуна, однако с 1980 по 1997 годы Плутон находился ближе к Солнцу, чем Нептун. Это связано с тем, что в начале 1989 года Плутон прошел перигелий своей орбиты, имеющей значительный эксцентриситет. Хотя на первый взгляд орбиты Плутона и Нептуна пересекающиеся, столкновения между ними произойти не может – их движение согласованно таким образом, что в точке пересечения орбит расстояние между ними никогда не становится меньше, чем 0,6 (2698,2 млн км) среднего расстояния от Нептуна до Солнца. У Плутона угол наклона орбиты наибольший, но эксцентриситет меньше единицы. Эти особенности – источник гипотезы об особом происхождении Плутона. Малый по массе Плутон мог быть раньше спутником Нептуна [5, 6, 20]. Существует гипотеза, выдвинутая английским теоретиком Литтлтоном, согласно которой планета является бывшим спутником Нептуна. Предполагалось, что Плутон покинул окрестности Нептуна после сближения («столкновения») с Тритоном – спутником Нептуна. В результате этого столкновения Плутон был выброшен на свою эксцентрическую и наклонную орбиту, а орбита Тритона также претерпела существенное изменение – из экваториальной она стала сильно наклоненной и движение по ней Тритона стало обратным. Гипотеза Литтлтона предполагает, что физические свойства Плутона и Тритона должны быть близки, так как они образовались рядом у одной и той же планеты. Это обстоятельство можно проверить только с помощью космических исследований, когда будут получены более детальные данные об этих телах. Пока что все это остается интереснейшей гипотезой. Открытие спутника у Плутона делает указанную гипотезу, вообще говоря, менее правдоподобной и вопрос о происхождении странной двойной системы – Плутона и его спутника – на периферии Солнечной системы пока остается без ответа [20]. Планета «2003 UB313». В Солнечной системе планет стало больше! Международное астрономическое общество подтвердило открытие 10-й планеты. Ее обнаружили 21 октября 2003 года, но объявили об этом только в конце июля 2005 года. Пока же небесное тело временно именуется набором цифр и букв – «2003 UB313». Планету удалось обнаружить с помощью телескопа СЭМЮЭЛА ОШИНА в Паломарской обсерватории, а также телескопа Gemini North на Гавайях. Честь открытия новой планеты принадлежит Майклу Брауну, Чадвину Трухильо и Дэвиду Рабиновичу. Новая планета находится от Солнца на расстоянии вдвое большем, чем Плутон, который ранее считался самой внешней планетой нашей системы. Ее диаметр (2,5–3,0 тыс. км. Считают, что у этой планеты есть спутник, а она сама состоит из горных пород и льда. Скорее всего, ее отнесут к так называемому разряду недопланет или транснептунных тел (т. е. тел, расположенных за Нептуном). До настоящих планет они не дотягивают по причине малых размеров и других характеристик. В настоящее время среди астрономов принята следующая градация планет Солнечной системы: планеты земной группы – Земля (радиус 6378 км), Венера (6052 км), Марс (3397 км), Меркурий (2439 км); планеты-гиганты – Юпитер (70850 км), Сатурн (60100 км), Уран (24600 км), Нептун (23500 км); недопланеты – Плутон (2200 км), «2003 UB313» ((3000 км), и все крупнейшие спутники планет-гигантов, которые не прошли фазу формирования планеты. Каждый новый день приносит головокружительные новости из космоса. Так, зонд, выпущенный космическим аппаратом «Deep Impact» 4 июля 2005 года в 9 ч 52 мин по московскому времени врезался в комету Tempel-1, в этот момент находящуюся от Земли на расстоянии 133 млн км. На Землю были переданы уникальные снимки ее ядра. Корабль «Deep Impact» приблизился к комете как можно ближе, а зонд успел передать очень подробные снимки за 3 секунды до столкновения и взрыва. После уничтожения зонда корабль на протяжении 13 минут производил съемку образовавшегося кратера, что дает более четкое представление о том, как устроено ядро этой кометы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Солнце и его планеты» з дисципліни «Екологія Всесвіту»
и образует 6 материков и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наиболее высокая 8848 м – г. Джомолунгма); горы занимают свыше трети поверхности суши. Пустыни покрывают около 20 % поверхности суши, саванны и редколесья – около 20 %, леса – около 30 %, ледники – свыше 10 %. Более 10 % суши под сельскохозяйственными угодьями. Средняя глубина океана составляет около 3800 м, наибольшая – 11022 м (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн км3, средняя соленость 35 г/л. На нашей планете около 98 % воды находится в океанах, не менее 2 % содержат ледники, в основном Антарктиды и Гренландии, масса же пресноводных водоемов и водяных паров относительно мала. Всего воды на Земле 1,4∙1021 кг, т. е. ее масса в 266 раз превосходит массу атмосферы. 