Планеты солнечной системы
Наша прекрасная планета – лишь крошечная крупинка на лоне бесконечной Вселенной. Солнечная система, частью которой является Земля, также подобна небольшому винтику в грандиозном и непостижимом механизме. Но изучение даже такой крошечной в рамках Космоса единицы способно дать ответы на многие вопросы, связанные с происхождением мира, жизни и загадочным будущим, которое ждет вереницу планет и звезд спустя миллионы лет.
Происхождение Солнечной системы
Солнечная система из галактики Млечный Путь насчитывает восемь планет. Плутон до недавнего времени тоже считался таким же объектом, но был переквалифицирован в карликовую планету. Однако ученые из Калифорнийского технологического института говорят и о существовании девятого небесного тела, расположенного, вероятно, за пределами орбиты Плутона.
«Сердцем» нашей планетарной системы является , с момента зарождения которого и начался отсчет ее формирования. Из газопылевого облака благодаря гравитационному коллапсу, сверхбыстрому сжатию, образовалась главная в жизни людей звезда. Материя, не ставшая частью светила, начала вращение вокруг желтого карлика, образуя протопланетарный диск. Из него позже и развились планеты Солнечной системы, их спутники и другие объекты.
Восемь небесных тел, их сателлиты, пояса астероидов и кольца из космической пыли складываются в удивительный и выверенный механизм. Ближайшие к Солнцу объекты, одним из которых является Земля, называют планетами земной группы. Более отдаленные от звезды образуют класс ледяных гигантов. Если небесные тела первого типа в основном состоят из металлов и минералов-силикатов, то удаленные от Солнца исполины являют собой скопления газов.
Планеты Солнечной системы по порядку удаления от звезды изображены на фото ниже. Газовые гиганты по размерам значительно превышают планеты земной группы.
Ближе всех расположен к Солнцу и находится на расстоянии почти 58 млн. км от звезды. Полный оборот вокруг Солнца он делает за 88 суток, двигаясь со скоростью 48 км/с. Температура на поверхности колеблется от -190 до +430 градусов по Цельсию. Вероятно, полюса Меркурия укутаны шапками льда.
Эллиптическая орбита вращения постоянно изменяет расстояние между Меркурием и Землей. Самую маленькую планету Солнечной системы с массой 0,055 от земной и наш дом в разное время разделяют от 82 до 217 млн. км. Но о том, сколько лететь до Меркурия, уже известно на практике. «Маринер-10» — самый первый космический аппарат, достигнувший раскаленной планеты в 1974 году. Ему удалось преодолеть непростой путь за 147 суток.
Близость к светилу обуславливает не только высокий температурный режим на поверхности планеты, но и особенности ее строения. Основной объем небесного тела, около 83%, занимает его ядро из железа. Вероятно, подобные особенности связаны с тем, что из-за солнечной активности верхние пласты планеты были буквально разрушены и сорваны. При этом сила тяжести на Меркурии равна 3,7 м/с 2 (0,378 от земной).
Колонизация Меркурия человеком – не такая уж и фантастика. Планета обладает крайне разряженной атмосферой и могла бы значительно страдать от солнечной радиации. Но мощное магнитное поле, генерируемое огромным ядром, сдерживает часть солнечного ветра и космического излучения. Близость к звезде предполагает рациональное использование солнечной энергии. Создание солнечных электростанций могло бы решить проблему низких температур и помочь освоить полюса, наиболее пригодные для жизни. Но длительность дня на Меркурии, которая составляет почти 59 дней, крайне пагубно скажется на здоровье потенциальных колонистов.
Венера подобна сестре Земли. Планета обладает собственной атмосферой, на 96% состоящей из углекислого газа, и похожей на земную массой – 0,815. Сила тяжести здесь равна 8,87 м/с 2 , что составляет 0,91 от силы земного притяжения. Венера геологически активна, есть предположения, что часть ее атмосферы наполняется благодаря выбросам вулканов.
Полный круг вокруг звезды планета, названная в честь богини любви, делает почти за 225 суток, двигаясь при этом в противоположную для большинства тел Солнечной системы сторону. Венера вращается вокруг своей оси со скоростью всего лишь 6,5 км в час. Это значит, что венерианский день равен почти 117 земным суткам.
Расстояние от Венеры до Солнца составляет 108,2 млн. км, а до Земли – от 38 до 261 млн. км. Первым кораблем, успешно долетевшим до орбиты Венеры, был «Маринер-2». В 1962 году аппарат приблизился к планете, потратив на полет 153 дня.
Обилие углекислого газа в атмосфере и плотные облака из серной кислоты постоянно продуцируют создание парникового эффекта. При этом давление на Венере превышает земное в 92 раза. На Земле схожее давление можно ощутить под водой на глубине 900 м. Относительная близость к светилу и особенности атмосферы превращают планету в самую горячую во всей системе. Средняя температура поверхности Венеры составляет около 462 градусов.
Колонизация Венеры возможна после тщательного терраформирования. Для изменения климатических условий на планете необходима установка специальных экранов, которые защитят ее от солнечной активности и помогут снизить температуру. На Венере практически отсутствует вода. Чтобы исправить это, планету необходимо бомбардировать ледяными астероидами или научиться синтезировать ее на месте другим способом.
Но все эти мероприятия по созданию более комфортных климатических условий могут обернуться другой проблемой. Изменение атмосферы может усилить влияние солнечной радиации.
Голубая планета является третьей по удаленности от Солнца. Землю и единственную звезду системы разделяют 149,6 млн. км. Ракета сможет преодолеть это расстояние примерно за 7-8 месяцев.
Масса Земли является внесистемным показателем, с которым сравнивают массы других планет Солнечной системы. Эта цифра внушительна и составляет 5,9726*10 24 кг. Более простыми словами – это 5,97 секстиллионов тонн. Сила тяжести в таких условиях равна 9,8 м/с 2 .
Наша планета уникальна тем, что на ней есть жизнь. Скорее всего, она зародилась примерно 4,25 млн. лет назад, практически сразу после формирования тела. Развитию и эволюции существ способствовали идеальные условия:
- состав атмосферы и ее способность нивелировать негативное воздействие солнечной и космической радиации;
- комфортный диапазон температуры воздуха;
- наличие воды;
- давление на поверхности, которое зависит от многочисленных факторов, и пр.
Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 дней. Благодаря этому и наклону оси около 23 градусов на большей части поверхности мы можем наблюдать смену времен года. Точное время суток на Земле равно 23 ч 56 минут и 4 секунды. Для упрощения эта величина округлена до 24 ч.
Масса Марса составляет всего 0,107 от массы Земли, что почти в 2 раза больше массы Меркурия, но ощутимо меньше массы Венеры. Сила тяжести — 3,71 м/с 2 (0,38 от земной). Красноватый оттенок поверхности планета приобрела благодаря обилию оксида железа – минерала маггемита. Расстояние между Марсом и Землей колеблется от 55 до 401 млн. км. Космические корабли, когда-либо отправлявшиеся к Марсу, долетали до него за 128-323 дня.
Сутки на Марсе почти равны земным и составляют чуть больше 24 ч 37 мин. Для удобства марсианские сутки вывели в отдельную единицу и назвали солом. Полный оборот вокруг «сердца» Солнечной системы красная планета совершает чуть более, чем за 668 сола или 687 земных суток.
Вращение Марса сопровождают два спутника – Фобос и Деймос. Тела имеют неправильную форму и, по предположениям ученых, являются захваченными гравитационным полем планеты астероидами.
Как и на Земле, на Марсе существует смена времен года. Лето на севере планеты долгое и прохладное, на юге же теплый период гораздо короче и теплее. Летом на экваторе температура достигает примерно 20-30 градусов, тогда как на полюсах опускается до минус 150. В разряженной атмосфере преобладает углекислый газ (95%), давление уступает земному в 160 раз. Но даже в таких условиях колонизация возможна.
Марс более привлекателен, чем горячая Венера. На этой планете сутки практически равны земным, разница наклона оси составляет примерно 2 градуса. Наличие атмосферы частично нивелирует действие , но не является достаточным в силу практически отсутствующего магнитного поля. Наличие воды в виде залежей льда гораздо упростит терраформирование. Однако из-за низкого давления (всего 1% от земного) жидкость на Марсе из твердого состояния практически сразу переходит в газообразное.
Юпитер
По массе Юпитер превышает Землю в 318 раз, а все остальные планеты Солнечной системы – в 2,5 раза. Эта воистину огромная планета впечатляет своими характеристиками. Сила тяжести Юпитера составляет 24,79 м/с 2: скорость свободного падения здесь выше в 2,53 раза, чем на Земле. Газовый гигант окружен минимум 79 спутниками, часть которых могла бы быть пригодна для колонизации. Однако расстояние между Землей и самой крупной планетой, колеблющееся от 588 млн. км до 778,5 млн. км, значительно усложняет изучение и освоение объектов. Современные летательные аппараты могут достигнуть орбиты гиганта примерно за 6 лет.
Полный оборот вокруг Солнца удаленная на 778,5 млн. км от него планета делает за 11,86 лет. А вот сутки на Юпитере составляют всего 9 ч 56 мин. В его атмосфере преобладают водород и гелий, а ветра, рождающиеся в ней, могут достигать 600 км/ч. Движение воздушных масс, в сердце которых образуются мощнейшие молнии, просто завораживает. Планета излучает внутреннее тепло, которое может свидетельствовать о термоядерных реакциях. Температура газа на Юпитере зависит от удаленности от его ядра. В верхних слоях облаков она может остановиться на отметке -145, постепенно повышаясь и до положительных значений в 20 градусов.
Юпитер
Знаменитая система колец из пыли и льда делает Сатурн узнаваемым. В составе планеты преобладает водород, есть примеси гелия, воды, аммиака и метана. Ядро объекта включает в себя соединения железа, никеля и обилие льда. Это наименее плотное небесное тело во всей Солнечной системе: его средняя плотность меньше, чем у воды. Сила тяжести составляет 10,44 м/с 2 и превышает земную на 7%.
Ветры на Сатурне значительно превосходят скорость юпитерианских воздушных масс. Здесь потоки движутся со скоростью около 1800 км/ч. Год на планете длится около 29 лет, тогда как сутки – 10 ч 42 мин.
Среднее расстояние между Солнцем и Сатурном составляет 1,43 млрд. км, а между Землей и газовым исполином — 1,28 млрд. км. Современными космическими аппаратами этот колоссальный отрезок было преодолен за разное время: от 2 лет и 4 месяцев до 6 лет и 9 месяцев. Длительность полета связана не только с мощностью двигателей, но и с использованием силы гравитации других планет для ускорения корабля.
Как и в случае с Юпитером, колонизация вероятна лишь на планетах-спутниках, которых у Сатурна 62. Наиболее интересными являются и Энцелад, на которых зафиксирована геологическая активность льдов.
Между Ураном и Землей протянулись минимум 2,57 млрд. км. При максимальном удалении друг от друга планеты разделяет уже 3,15 млрд км. Один из кораблей НАСА в 1986 году сумел добраться до газового гиганта спустя 9 лет после взлета. От Солнца же планету отделяет 2,8 млрд. км, полный оборот вокруг которого Уран делает за 84 года. Сутки здесь длятся чуть больше 17 часов, а угол наклона при вращении вокруг оси равен 98 градусам.
Своей массой далекая планета превышает Землю в 14 раз, но остается самой легкой среди газовых гигантов. Сила тяжести аналогична венерианской — 8,87 м/с 2 (0,91 от земной). Уран является и самой холодной планетой с минимальной температурой в -224 градуса Цельсия. Атмосфера схожа с юпитерианской, в которой преобладают водород и гелий. Но ядро Урана содержит огромное количество льда. Эта планета практически не излучает собственное тепло.
Миранда и Титания – два крупных спутника Урана из известных 27. Именно их сумел запечатлеть аппарат «Вояжер-2» в 1986 году. Эти тела интересны скорее в качестве объектов исследования, чем как будущие поселения. Слишком суровые условия делают колонизацию спутников Урана нерациональной.
Миранда — спутник Урана
Нептун
Восьмая планета Солнечной системы удалена от главной звезды практически на 4,5 млрд. км. Расстояние между Нептуном и Землей постоянно изменяется в зависимости от положения планет на своих эллиптических орбитах и находится в пределах от 4,3 до 4,55 млрд. км. Достичь орбиты Нептуна удалось «Вояджеру-2» спустя долгих 12 лет.
Нептун плотнее Урана и излучает немного больше тепла, чем его газовый сосед. Сила тяжести на этом ледяном гиганте равна 11,15 м/с 2 и ощутимее земной на 13,8%. Год на этой планете – самый продолжительный: для того, чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца, Нептуну требуется 165 лет. Зато сутки составляют всего 16 ч 6 мин.
Верхние слои атмосферы состоят из водорода и гелия (80 и 19% соответственно). Здесь же температура достигает -220 градусов. Небольшие следы метана обнаружены и на этом великане из газа.
Среди 14 известных спутников для колонизации интересен самый крупный – Тритон. Он геологически активен, а его поверхность покрыта льдом из азота. Ядро из металла и камня покрыто прочной коркой из водяного льда и ледяной мантией. Считается, что под таким пластом могут находится целые океаны. Как и Энцеладу, Тритону присущ криовулканизм: на снимках «Вояджера-2» отчетливо видны следы извержений ледяной лавы.
Происхождение Солнечной системы, ее планет и других элементов полностью отображает процессы, происходящие в более крупных структурных единицах Вселенной – галактиках и их скоплениях. Колонизация планет и их спутников вполне возможна при развитии научно-технического прогресса на Земле и немалых физических и материальных затратах. Возможно, новые открытия позволят следующим поколениям полностью перекроить ландшафт и климат Венеры или Марса, создав новое и безопасное для жизни всего человечества место.
Вконтакте
