Данные, полученные с «Вояджера-1», помогли с большой точностью определить экваториальный радиус Сатурна. На уровне вершины облачного покрова экваториальный радиус составляет 60330 км. или в 9,46 раза больше земного. Уточнен также период обращения Сатурна вокруг оси: один оборот он совершает за 10 ч. 39,4 мин -- в 2,25 раза быстрее Земли. Столь быстрое вращение привело к тому, что сжатие Сатурна значительно больше, чем у Земли. Экваториальный радиус Сатурна на 10% больше полярного (у Земли - только на 0,3%) Айзек А. Земля и космос. От реальности к гипотезе -- М., 1999.

До тех пор, пока первые космические аппараты не достигли Сатурна, наблюдательных данных о его магнитном поле не было вообще, но из наземных радиоастрономических наблюдений явствовало, что Юпитер обладает мощным магнитным полем. Об этом свидетельствовало тепловое радиоизлучение на дециметровых волнах, источник которого оказался больше видимого диска планеты, причем он вытянут вдоль экватора Юпитера симметрично по отношению к диску. Такая геометрия, а также поляризованность излучения свидетельствовали о том, что наблюдаемое излучение магнитно-тормозное и источник его -- электроны, захваченные магнитным полем Юпитера и населяющие его радиационные пояса, аналогичные радиационным поясам Земли.

C Земли в телескоп хорошо видны три кольца: внешнее, средней яркости кольцо А; среднее, наиболее яркое кольцо В и внутреннее, не яркое полупрозрачное кольцо С, которое иногда называется креповым. Кольца чуть белее желтоватого диска Сатурна. Расположены они в плоскости экватора планеты и очень тонки: при общей ширине в радиальном направлении примерно 60 тыс. км. они имеют толщину менее 3 км.

Спектроскопически было установлено, что кольца вращаются не так, как твердое тело, -- с расстоянием от Сатурна скорость убывает. Более того, каждая точка колец имеет такую скорость, какую имел бы на этом расстоянии спутник, свободно движущийся вокруг Сатурна по круговой орбите. Характерная особенность строения колец -- темные кольцевые промежутки (деления), где вещества очень мало. Самое широкое из них ( 3500 км ) отделяет кольцо В от кольца А и называется «делением Кассини» в честь астронома, впервые увидевшего его в 1675 году.

Помимо колец А,В и С «Вояджеры» обнаружили еще четыре: D,E,F и G. Самыгин С.И. Концепции современного нстествознания -- Ростов-на-Дону, Феникс, 2008 Все они очень разрежены и потому неярки. Кольца D и E с трудом видны с Земли при особо благоприятных условиях; кольца F и G обнаружены впервые. Порядок обозначения колец объясняется историческими причинами, поэтому он не совпадает с алфавитным. Если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то мы получим ряд: D,C,B,A,F,G,E. Особый интерес и большую дискуссию вызвало кольцо F.

Кольцо D -- ближайшее к планете. Видимо, оно простирается до самого облачного шара Сатурна. Кольцо E -- самое внешнее.

Если до полетов космических аппаратов к Сатурну было известно 10 спутников планеты, то сейчас известно 22, названные, в основном, в честь героев античных мифов о титанах и гигантах . Новые спутники весьма малы, но тем не менее некоторые из них оказывают серьезное влияние на динамику системы Сатурна. Таков, например, маленький спутник, движущийся у внешнего края кольца А; он не дает частицам кольца выходить за пределы этого края. Это Атлас. Титан является вторым по величине спутником в Солнечной Системе. Его радиус равен 2575 километров. Его масса составляет 1,346 х 10 грамм (0,022 массы Земли), а средняя плотность 1,881 г/см. Это единственный спутник, обладающий значительной атмосферой, причем его атмосфера плотнее, чем у любой из планет земной группы, исключая Венеру.

Возможно, что самый таинственный из спутников Сатурна, Япете, является единственным по интервалу альбедо его поверхности -- от 0,5 (типичное значение для ледяных тел) до 0,05 в центральных частях его ведущего по ходу обращения полушария.

Рея - почти двойник Япета по размерам, но без его темного вещества, Рея может представлять собой относительно простой прототип ледяного спутника внешних областей Солнечной системы. Диаметр Реи 1530 км, а плотность 1,24+0,05 г/см. Ее геометрическое альбедо равно 0,6 и оказывается подобным альбедо полюсов и ведомого полушария Япета

Это позволило сделать важный шаг в исследовании природы спутников. Зная диаметр спутника, легко вычислить его объем.

Уран -- седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск

Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а .е .), экваториальный диаметр: 51,118 км , в 4 раза больше земного, масса: 8.686 . 10 25 кг , 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца -- 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране -- около 60-ти Кельвинов

Уран -- старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов).

Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца -- одно из приинятых обозначений звезд в созвездиях)

Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана пролетал «Вояджер 2» Саган К.Э. Космос -- М., 2000..

У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика -- видимый годовой путь Солнца на небесной сфере ), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины «лежачего» обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана -- северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана -- результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана

Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, -- водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду

Толстый слой (дымка) -- фотохимический смог -- обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета.

Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы Гусейханов М.К., Раджабов О.Р. Концепции современного естествознания -- М., Дашков и К, 2007.. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются.

Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами -- следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений.

Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон.

Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами

Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля -- неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания -- М., Инфра-М., 2004.

Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана

Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер» «чувствовал» поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты

Уран имеет 17 известных спутников. До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса: Садохин А.П. Концепции современного естествознания -- М., Юнити, 2006.

10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных «Вояджером-2», и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд

Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.

Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников -- совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов -- из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов -- из разных соединений кремния -- силикатов.

Нептун - восьмая планета от Солнца, большая планета Солнечной системы, относится к планетам - гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Еще орбиту Нептуна пересекает комета Галилея.

Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30, 058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км ., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см 3 , почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей. Гофман В.Р. Концепции современного естествознания -- М., 2003.

Нептун удален от Солнца на 30 а .е ., диаметр планеты -- 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса -- около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила -- 165 неполных лет. Средняя температура -- 55 К. Бронштэн В.А. Планеты и их наблюдения -- М., Наука, 1979

С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате

Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле. Новоженов В.А. Концепции современного естествознания -- Барнаул, 2001.

Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные «льды» или отвердевшие газы с содержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна -- это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране

У Нептуна есть 8 известных спутников: 4 маленьких, 3 средних и 1 большой. Тритон. Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5 сут . 21 ч. 3 мин., диаметр ок . 3200 км . И радиус 1600 км ., что немногим (на 138 км .) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.

Размер крупнейшего спутника планеты -- Тритона -- близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник Солнечной системы который обращается вокруг своей планеты в противоположную сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что Тритон -- захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета

Нерейда - второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км ., диаметр около 200 км ., и радиус 100 км .

Нереида -- самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койперо м ( США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна

Протеус. Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида.

1.3 Строение планет

Сферичность формы массивных планетных тел объясняется высокими температурами и давлениями в их недрах.

Внутри однородного шара на одинаковых расстояниях от его центра давление и температура одинаковы. В недрах даже однородных по составу и плотности космических тел произвольной формы давление и температура будут существенно различаться на одинаковых расстояниях от центра масс, поскольку на лежащие в глубине слои вещества давит столб вышележащих пород различной высоты, а следовательно, и массы. При давлении свыше 2,2х 108 Па и температуре свыше 1500 К (условия на границе литосферы и верхней мантии Земли на глубине 100 км) деформируется и разрушается кристаллическая решетка большинства известных минералов и начинается плавление горных пород, которые становятся вязко-текучими, как смола; при более высоких температурах и давлениях вещество полностью переходит в жидкое состояние (или обретает свойства жидкости). Предел прочности горных пород определяется соотношением: Sп = r*g*h, где Sп -- предел прочности пород, основных для состава платентного тела; r -- их плотность; g -- местное значение ускорения свободного падения; h -- высота столба горных пород. Согласно законам физики, в центральном гравитационном поле при отсутствии действия внешних сил жидкие тела приобретают сферическую форму с минимальной площадью поверхности Береговой Г.Т., Григоренко В.Н. Космическая Академия -- М., Академия, 1987..

Доля жидкого состояния вещества недр космических тел возрастает с их массой, изменяя из форму от произвольной (кометы, астероиды) к округлой (планетоиды, небольшие спутники планет) и к идеально сферической (планеты и звезды), достижению которой у вращающихся объектов мешает действие центробежных сил.

Планеты обладают сложным дифференцированным строением: выделяют несколько концентрических сферических оболочек, находящихся в состоянии гидростатического равновесия и различающихся по химическому составу, плотности и другим физико-химическим характеристикам. В строении планет земной группы выделяют Новоженов В.А. Концепции современного естествознания -- Барнаул, 2001.:

1. Жидкое или полужидкое ядро плотностью 10000-13000 кг/м3, состоящее из соединений железа, никеля, серы и других тяжелых элементов. У наиболее массивных планет выделяют твердое внутреннее ядро (r3 13 г/см3 при Т > 6000 К) и окружающее его жидкое внешнее ядро.

2. Мантию, состоящую из окислов кремния, магния и железа (магнезиальных силикатных пород типа оливина), находящуюся в вязком полурасплавленном состоянии. Плотность вещества мантии 3500-10000 кг/м3, температура свыше 500 К. У массивных планет в зависимости от особенностей физико-химических характеристик выделяют нижнюю, среднюю и верхнюю мантию (астеносферу).

3. Литосферу (кору) толщиной от 1 до 500 км, состоящую в основном из силикатов и легких химических соединений плотностью менее 3500 кг/м3.

Существуют гипотезы, объясняющие различия в физических свойствах ядра, мантии и литосферы качественными изменениями в состояниях сравнительно однородного по составу вещества под действием высоких температур и давлений.

Внутреннее строение планет-гигантов обусловлено их массой и высоким содержанием водорода и гелия в их химическом составе. Газовые атмосферы планет-гигантов в направлении к центрам планет с увеличением давления уплотняются и непрерывно переходят в жидкое состояние: граница между атмосферой и поверхностью планеты отсутствует. Еще глубже, при возрастании плотности водорода свыше 1,15 г/см под действием высоких давлений и температур водород переходит в твердое «металлическое» состояние. В строении планет-гигантов выделяют: Маров М.Я. Планеты Солнечной системы -- М., Наука, 1986.

1. Внешнюю молекулярную оболочку из газо-жидкого водорода и гелия с добавкой метана и аммиака.

2. Внутреннюю молекулярную оболочку с добавкой более тяжелых элементов.

3. Оболочку из твердого «металлического» водорода.

4. Внешнее силикатное ядро, состоящее из окислов кремния, магния и сульфидов железа с добавкой гелия.

5. Внутреннее тяжелое железоникелевое ядро.

Если температура и давление в недрах планеты-гиганта недостаточны для перехода водорода в жидкое или, тем более, твердое металлическое состояние, строение планеты упрощается: ядро из тяжелых химических соединений окутывает ледяная мантия - оболочка из воды, водорода и гелия, окутанная молекулярной оболочкой из водорода, гелия, метана и аммиака -- атмосферой планеты.

Основными источниками энергии в недрах планет являются: радиоактивный распад элементов, сопровождающийся выделением большого количества тепла, и гравитационная дифференциация -- постепенное перераспределение вещества по глубине в соответствии с плотностью: тяжелые фрагменты тонут, легкие всплывают, при этом происходят фазовые переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое, различные химические реакции и т. д., сопровождающиеся выделением тепла. Скорость и интенсивность процессов зависят от масс планет. В основе энергетики самых крупных планет-гигантов лежит конденсация гелия на уровне верхней границы зоны металлического жидкого водорода. В результате фазовых переходов водорода при высоком давлении гелий становится нерастворимым в водороде и выпадает (погружается) к центру планеты. В недрах планет-гигантов с меньшей массой, атмосферы которых состоят на 10-15% из метана, энергия выделяется при выпадении углерода из мантии к ядру планеты. При этом выделяется столько энергии, что тепловое излучение планет превосходит количество энергии излучения звезды, падающего на планету из космоса.

Главным механизмом переноса тепла в недрах планет являются конвекция (конвективное перемешивание вещества) и, в меньшей степени, тепловое излучение.

Поверхности планет формируются в ходе внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов.

Основными формами проявления эндогенных процессов являются Бронштэн В.А. Планеты и их наблюдения -- М., Наука, 1979:

1. Тектоника литосферы планетных тел: сложные постоянные горизонтальные, вертикальные и колебательные движения отдельных крупных участков коры со средней скоростью 0,001-0,01 м в год, сопровождающие перемещения этих участков на сотни и тысячи километров за миллионы лет. При столь медленных перемещениях слои литосферы плавно изгибаются как мягкое, пластичное вещество. При больших нагрузках на участки коры или увеличении скорости их движения происходят сильные деформации и разрывы слоев, возникают тектонические разломы, вдоль которых отдельные блоки перемещаются относительно соседних в горизонтальном или вертикальном направлениях, порождая различные -- пластинчатые, складчатые или разрывные тектонические структуры.

2. Магматизм и вулканическая деятельность -- сложные процессы возникновения магмы -- расплавленной раскаленно-жидкой, кипящей массы вещества в зонах тектонических разломов литосферы и, изредка, верхнем слое мантии на глубине десятков километров под каналами и трещинами в коре в результата резкого уменьшения давления вышележащих слоев и движения магмы и выделяющихся из нее газов с температурой до 1000 К к поверхности. Магма землеподобных планет и силикатных планетоидов имеет температуру до 1000 К и преимущественно силикатный химический состав, разделяясь по его особенностям на основную (базальтовую) и кислую (гранитную). При извержении магмы на поверхности планет возникают вулканы; при внедрении магмы по трещинам горных пород при ее остывании возникают интрузии с образованием гранитных массивов. Магма силикатно-ледяных планетоидов представляет собой водный раствор различных солей и других химических соединений с температурой до 500 К.

В результате физико-химических процессов в недрах и на поверхности планетных тел образуются однородные вещества -- минералы. Наиболее распространенными минералами в Солнечной системе являются, вероятно, водяной лед и силикаты, составляющие 75% массы литосферы Земли и широко распространенные на Луне, Венере, Марсе и входящие в состав каменных метеоритов. Ими являются: железомагнезиальные силикаты - оливин (Mg,Fe)2SiO4, полевые шпаты KAlSi3O8, змеевики H4Mg3Si2O9, плагиоклазы (Na,Ca)AlSi3Og, авгит, роговая обманка и т. д. Широко распространены минералы: галоиды (кварц SiO2, корунд А12О3, лимонит Fe2O3 nH20, магнетит Fe304 и другие), сульфиды, карбонаты (доломит MgCCb, кальцит СаСОз), слюды, самородные элементы и глинистые минералы. Тысячи известных минералов образуют горные породы -- базальты (состоящие из плагиоклазов, авгита, роговой обманки и оливина), граниты (кварц, полевой шпат, слюда), диабаз (плагиоклаз, авгит), габбро (плагиоклаз, пироксен), глины, песчаник, кварцит, гнейс (кварц, слюда, шпат), сланцы и т. д.

Магматические горные породы по строению разделяют на полностью кристаллические (интрузивные) и скрытокристаллические, образовавшиеся на поверхности при излияниях магмы (эффузивные) породы. В зависимости от химического состава выделяют тяжелые, темные, богатые окислами железа и марганца ультраосновные породы с минимальным содержанием кремнеземов SiO2; основные породы -- базальты, содержащие минералы диориты, сиениты, андезиты и трахиты; кислые породы -- граниты, гранодиориты, липариты, кварцевые порфиры, содержащие кварц и окись кремния SiO2 (свыше 50%).

Под действием высоких температур, давлений и химических реакций с растворами и газами магматические и осадочные породы преобразуются в метаморфические породы -- обладающие кристаллической структурой граниты, гнейсы, кварциты, сланцы и т. д.

Рельеф поверхности планетного тела зависит от того, какие процессы главенствуют в данное время: преобладание эндогенных процессов ведет к интенсивному горообразованию, экзогенных -- к выравниванию поверхности и перераспределению продуктов разрушения гор. Формы мегарельефа (океаны и континенты) занимают площадь свыше 103-104 км, формы макрорельефа (горные хребты и узлы, крупнейшие плато и долины рек, впадины и глубокие желоба) занимают площадь свыше 10-10 км. Типичными, наиболее распространенными формами рельефа планет земной группы и планетоидов являются: континентальные блоки и океанические впадины; горы; вулканы и долины тектонического происхождения (разломы); бассейны (моря и океаны) размерами до 1000 км; метеоритные кратеры; образования, связанные с водной, ледниковой эрозией и воздействием ветров - русла рек, полярные шапки и т. д.; равнины.

3.Атмосферы -- газовые оболочки планет и крупнейших планетоидов -- возникают при постепенной дегазации космических тел -- выделении газов в ходе вулканической деятельности на всем протяжении их существования, или при катастрофической дегазации во время аккумуляции планетного тела или при захвате газов непосредственно из протопланетного облака.

Атмосферы планет-гигантов образуются одновременно с планетами и более не изменяются.

Атмосферы планет земной группы изменяются в ходе их эволюции.

Астероиды и большая часть планетоидов почти лишены атмосфер или их крайне разреженные газовые оболочки поддерживаются за счет непрерывного выделения газов горными породами.

Кометы обладают переменной атмосферой, возникающей при сублимации льда и замерзших газов при сближении кометы с центральным светилом (звездой) и существующей лишь при непрерывном выделении газов из ядра.

Тепловой режим атмосферы определяется количеством падающей на планету лучистой энергии звезды (энергетической освещенности) за вычетом энергии, отражаемой планетой в космическое пространство и зависит от расстояния от звезды до планеты и от сферического альбедо планеты.

Вертикальная структура (строение) атмосфер планет определяется силой тяготения, температурой и химическим составом атмосфер. Внешней частью атмосфер всех планет являются водородные короны. Ниже располагается ионосфера (термосфера) -- область верхних слоев атмосферы, горячая вследствие нагревания и ионизации ультрафиолетовым излучением звезды. Ниже располагается мезосфера (мезостратосфера) -- область, в которой температура атмосферы почти не изменяется. Нижняя часть атмосферы -- тропосфера -- полностью или частично непрозрачна для теплового излучения поверхности планеты. Граница между тропосферой и мезосферой называется тропопаузой.

2. Планеты Солнечной системы

2.1 Особенности планет земной группы

Планеты, относящиеся к земной группе, -- Меркурий, Венера, Земля, Марс -- имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса -- два крохотных, у Земли -- один).

Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли. Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси (по отношению к звездам). Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. А вы знаете, что это одна из причин, определяющая характер смены времен года. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе (правда, каждое время года почти в два раза продолжительнее, чем на Земле).

Не исключено, что по ряду физических характеристик к планетам земной группы относится и далекий Плутон -- самая маленькая из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона -- спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон -- Харон, как и система Земля -- Луна, представляет собой «двойную планету».

Черты сходства и различия обнаруживаются также при изучении атмосфер планет земной группы Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания. Курс лекций -- Ростов-на-Дону, 2006.

В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею. Современные данные об атмосферах Венеры и Марса получены в результате полетов наших («Венера» и «Марс» и американских («Маринер», «Викинг») АМС. Сравнивая атмосферы Венеры и Марса с земной, можно увидеть, что, в отличие от азотно-кислородной земной атмосферы, Венера и Марс имеют атмосферы, в основном состоящие из углекислого газа. давление у поверхности Венеры более чем в 90 раз больше, а на Марсе почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500 С) и остается почти одинаковой. На первый взгляд, кажется, что это связано с тем, что Венера ближе к Солнцу, чем Земля. Но, как показывают наблюдения, отражательная способность Венеры больше, чем у Земли, а потому Солнце примерно одинаково нагревает обе планеты. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Он заключается в следующем: атмосфера Венеры пропускает лучи Солнца, которые нагревают поверхность. Нагретая поверхность становится источником инфракрасного излучения, которое не может покинуть планету, так как его задерживают содержащиеся в атмосфере Венеры угле кислый газ и водяной пар, а также облачный покров планеты. В результате этого равновесие между притоком энергии и ее расходом в мировое пространство устанавливается при более высокой температуре, чем та, которая была бы у планеты, свободно пропускающей инфракрасное излучение.

Люди привыкли к земным облакам, состоящим из мелких капель воды или ледяных кристалликов. Состав облаков Венеры иной: они содержат капельки серной и, возможно, соляной кислоты. Облачный слой сильно ослабляет солнечный свет, но, как показали измерения, выполненные на АМС «Венера-11» и «Венера--12», освещенность у поверхности Венеры примерно такая же, как у поверхности Земли в облачный день. Исследования, выполненные в 1982 г. АМС «Венера-1З» и «Венера-14», показали, что небо Венеры и ее ландшафт имеют оранжевый цвет. Объясняется это особенностью рассеивания света в атмосфере этой планеты.

Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся по нескольку месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры за фиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь нескольких метров в секунду.

Таким образом, несмотря на некоторое сходство, в целом атмосферы ближайших к Земле планет резко отличаются от атмосферы Земли. Это пример открытия, которое невозможно было предсказать. Здравый смысл подсказывал, что планеты со сходными физическими характеристиками (на пример, Землю и Венеру иногда называют «планетами-близнецами») и примерно одинаково удаленные от Солнца должны иметь очень похожие атмосферы. На самом деле причина наблюдаемого различия связана с особенностями эволюции атмосфер каждой из планет земной группы.

Исследование атмосфер планет земной группы не только позволяет лучше понять свойства и историю происхождения земной атмосферы, но и имеет значение для решения экологической проблемы. Например, туманы-смоги, образующиеся в земной атмосфере в результате загрязнения воздуха, по своему составу очень напоминают венерианские облака. Эти облака, как и пылевые бури на Марсе, напоминают нам о том, что необходимо ограничивать выброс пыли и разного рода промышленных отходов в атмосферу нашей планеты, если мы хотим на длительное время сохранить на Земле условия, пригодные для существования и развития жизни. Пылевые бури, во время которых на протяжении нескольких месяцев в атмосфере Марса удерживаются и распространяются над громадными территориями тучи пыли, заставляют задуматься над некоторыми возможными экологическими последствиями ядерной войны.

Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Наземные оптические наблюдения позволяют получить о них немного сведений, так как Меркурий трудно рассмотреть в телескоп даже во время элонгаций, поверхность Венеры скрыта от нас облаками. На Марсе даже во время великих противостояний (когда расстояние между Землей и Марсом минимальное около 55 млн. км), происходящих один раз в 15--17 лет, в крупные телескопы удается рассмотреть детали размерами около 300 км. И все-таки в последние десятилетия удалось многое узнать о поверхности Меркурия и Марса, а также получить представление о еще недавно совершенно загадочной поверхности Венеры. Это стало возможным благодаря успешным полетам автоматических межпланетных станций типа «Венера», «Марс», «Викинг», «Маринер», «Магеллан», пролетавших вблизи планет или совершивших посадки на поверхность Венеры и Марса, и благодаря наземным радио локационным наблюдениям.

Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. «Морей» там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Диаметр меркурианского Моря Зноя 1300 км, как и Моря дождей на Луне. На десятки и сотни километров тянутся крутые уступы, вероятно, порожденные былой тектонической активностью Меркурия, когда смещались и надвигались поверхностные слои планеты. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности. Старые, разрушенные кратеры заметно отличаются от более молодых кратеров, хорошо сохранившихся.

Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии «Венера. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяженные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет. Грандиозен потухший вулкан Максвелл, его высота 12 км (в полтора раза больше Джомолунгмы), поперечник подошвы 1000 км, диаметр кратера на вершине 100 км. Очень велики, но меньше, чем Максвелл, вулканические конусы Гаусс и Герц. Подобно рифтовым ущельям, тянущимся по дну земных океанов, на Венере также обнаружены рифтовые зоны, свидетельствующие о том, что и на этой планете когда-то происходили (а может быть, происходят и сейчас!) активные процессы (например, вулканическая деятельность).

В 1983--1984 гг. со станций «Венера-15 и «Венера-1б» проводились радиолокационные исследования, позволившие создать карту и атлас поверхности планеты (размеры деталей поверхности 1--2 км). Новый шаг в исследовании поверхности Венеры связан с применением более совершенной радиолокационной системы, установленной на борту американской АМС «Магеллан». Этот космический аппарат достиг окрестности Венеры в августе 1990 г. и вышел на вытянутую эллиптическую орбиту. Регулярная съемка проводится с сентября 1990 г. На Землю передаются отчетливые изображения, на некоторых из них хорошо различимы детали размером до 120 м. К маю 1993 г. съемкой было охвачено почти 98% поверхности планеты. Планируется за вершить эксперимент, включающий не только фотографирование Венеры, но и проведение других исследований (гравитационного поля, атмосферы и др.) в 1995 г.

Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей (Эллада, Аргир и др.). диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками (Фарсида, Элисиум). Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них (Олимпа) превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км.

О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них -- Маринер -- тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны. Возможно, что именно некоторые из этих образований (например, цепочки кратеров или протяженные ущелья) исследователи Марса еще 100 лет назад приняли за «каналы», существование которых впоследствии долгое время пытались объяснить деятельностью разумных обитателей Марса.

2.2 Характеристика планет-гигантов

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун представляют юпитерову группу планет, или группу планет-гигантов, хотя их большие диаметры не единственная черта, отличающая эти планеты от планет земной группы Стрельник О.Н. Концепции современного естествознания -- М., 2000..

Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем экваториальные зоны планет-гигантов вращаются быстрее, чем полярные, т. е. там, где максимальны линейные скорости точек в их движении вокруг оси, максимальны и угловые скорости. Результат быстрого вращения - большое сжатие планет-гигантов (заметное при визуальных наблюдениях). Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера она равна 4400 км.

Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит смена времен года и на планете Уран, так как ось этой планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 8°.

Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера к середине 2001 года их обнаружено уже 28, Сатурна - 30, Урана - 21 и только у Нептуна - 8. Замечательная особенность планет-гигантов - кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна.

Важнейшая особенность строения планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твердых поверхностей Береговой Г.Т., Григоренко В.Н. Космическая Академия -- М., Академия, 1987.. Такое представление хорошо согласуется с малыми средними плотностями планет-гигантов, их химическим составом (они состоят в основном из легких элементов - водорода и гелия), быстрым зональным вращением и некоторыми другими данными. Следовательно, все, что удается рассмотреть на Юпитере и Сатурне (на более далеких планетах детали вообще не видны), происходит в протяженных атмосферах этих планет. На Юпитере даже в небольшие телескопы заметны полосы, вытянутые вдоль экватора. В верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются химические соединения (например, метан и аммиак), углеводороды (этан, ацетилен), а также различные соединения (в том числе содержащие фосфор и серу), окрашивающие детали атмосферы в красно-коричневые и желтые цвета. Таким образом, по своему химическому составу планеты-гиганты резко отличаются от планет земной группы. Это отличие связано с процессом образования планетной системы.

На фотографиях, переданных с борта американских АМС «Пионер» и «Вояджер», отчетливо видно, что газ в атмосфере Юпитера участвует в сложном движении, которое сопровождается образованием и распадом вихрей. Предполагается, что наблюдаемое на Юпитере около 300 лет Большое Красное Пятно (овал с полуосями 15 и 5 тыс. км) тоже представляет собой огромный и очень устойчивый вихрь. Потоки движущегося газа и устойчивые пятна видны и на снимках Сатурна, переданных автоматическими межпланетными станциями.

«Вояджер-2» дал возможность рассмотреть и детали атмосферы Нептуна.

Вещество, находящееся под облачным слоем планет-гигантов, недоступно непосредственному наблюдению. О его свойствах можно судить по некоторым дополнительным данным. Например, предполагают, что в недрах планет-гигантов вещество должно иметь высокую температуру. Как же такой вывод был сделан? Во-первых, зная расстояние Юпитера от Солнца, вычислили количество теплоты, которое Юпитер от него получает. Во-вторых, определили отражательную способность атмосферы, что позволило узнать, сколько солнечной энергии планета отражает в космическое пространство. Наконец, вычислили температуру, которую должна иметь планета, находящаяся на известном расстоянии от Солнца. Она оказалась близкой к -160 С. Но температуру планеты можно определить и непосредственно, исследуя ее инфракрасное излучение с помощью наземной аппаратуры или приборов, установленных на борту АМС. Такие измерения показали, что температура Юпитера близка к -130 С, т. е. выше расчетной. Следовательно, Юпитер излучает энергии почти в 2 раза больше, чем получает от Солнца. Это и позволило сделать вывод о том, что планета обладает собственным источником энергии.

Совокупность всех имеющихся сведений о планетах-гигантах дает возможность построить модели внутреннего строения этих небесных тел, т. е. рассчитать, каковы плотность, давление и температура в их недрах. Например, температура вблизи центра Юпитера достигает нескольких десятков тысяч Кельвинов.

В отличие от планет земной группы, обладающих корой, мантией и ядром, на Юпитере газообразный водород, входящий в состав атмосферы, переходит в жидкую, а затем и в твердую (металлическую) фазу. Появление таких необычных агрегатных состояний водорода (в последнем случае он становится проводником электричества), связано с резким увеличением давления по мере погружения в глубину. Так, на глубине, несколько большей 0.9 радиуса планеты, давление достигает 40 млн. атмосфер.

Возможно, что с быстрым вращением проводящего ток вещества, находящегося в центральных областях планет-гигантов, связано существование значительных магнитных полей этих планет. Особенно велико магнитное поле Юпитера. Оно во много раз превосходит магнитное поле Земли, причем полярность его обратна земной (у Земли вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный). Магнитное поле планеты улавливает летящие от Солнца заряженные частицы (ионы, протоны, электроны и др.), которые образуют вокруг планеты пояса частиц высоких энергий, называемые радиационными поясами. Такие пояса из всех планет земной группы есть только у нашей планеты. Радиационный пояс Юпитера простирается на расстояние до 2,5 млн. км. Он в десятки тысяч раз интенсивнее земного. Электрически заряженные частицы, движущиеся в радиационном поясе Юпитера, излучают радиоволны в диапазоне дециметровых и декаметровых волн. Как и на Земле, на Юпитере наблюдаются полярные сияния, связанные с прорывом заряженных частиц из радиационных поясов в атмосферу, а также мощные электрические разряды в атмосфере (грозы).

Заключение

Зрелище ночного неба, усыпанного звездами, завораживала и завораживает, и будет поражать любого человека во все времена в любом месте земли. Таинственная глубина Вечности распахивается перед изумленным человеческим взором, вызывая раздумья об изначальном, о том, откуда все началось.

Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по своим размерам и физическому строению.

Кроме планет, в Солнечную систему входят спутники планет (в том числе и наш спутник -- Луна), астероиды, кометы, метеорные тела.

Планеты расположены в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля (один спутник -- Луна), Марс (два спутника), Юпитер (63 спутника), Сатурн (60 спутников), Уран (27 спутников), Нептун (13 спутника) и Плутон (3 спутника). Земля в 40 раз ближе к Солнцу, чем Плутон, и в 2,5 раза дальше, чем Меркурий.

По физическим характеристикам планеты делятся на две группы: планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). О Плутоне известно мало, но, по-видимому, он ближе по своему строению к планетам земной группы.

Строение планет слоистое. Выделяют несколько сферических оболочек, различающихся по химическому составу, фазовому состоянию, плотности и другим характеристикам.

Все планеты земной группы имеют твердые оболочки, в которых сосредоточена почти вся их масса. Венера, Земля и Марс обладают газовыми атмосферами. Меркурий практически лишен атмосферы.

Земля имеет жидкую оболочку из воды -- гидросферу, а также биосферу (результат прошлой и современной деятельности живых организмов). Аналогом земной гидросферы на Марсе является криосфера -- лед в полярных шапках и в грунте (вечная мерзлота).

Характеристики твердых оболочек планет относительно хорошо известны лишь для Земли. Модели внутреннего строения других планет земной группы строятся главным образом на основании данных о свойствах вещества земных недр. Наиболее распространены в твердом «теле» Земли железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%) и магний (12,7%).

Таким образом, планеты земной группы резко отличаются по элементному составу от Солнца и совершенно не соответствуют средней космической распространенности элементов -- очень мало водорода, инертных газов, включая гелий. Планеты-гиганты обладают иным химическим составом.

Основными источниками энергии в недрах планет являются радиоактивный распад элементов и выделение гравитационной потенциальной энергии при аккреции (объединении) и дифференциации вещества, его постепенном перераспределении по глубине в соответствии с плотностью -- тяжелые фрагменты тонут, легкие всплывают. На Земле подобное перераспределение еще далеко не завершилось. Такие процессы вызывают перемещения отдельных участков земной коры, деформацию, горообразование, тектонические и вулканические процессы.

Планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце. Образование звезд и планетных систем -- это единый процесс, происходящий в результате конденсации облака межзвездного газа в силу его гравитационной неустойчивости.

Список использованной литературы

1. Айзек А. Земля и космос. От реальности к гипотезе -- М., 1999.

2. Бронштэн В.А. Планеты и их наблюдения -- М., Наука, 1979

3. Береговой Г.Т., Григоренко В.Н. Космическая Академия -- М., Академия, 1987.

4. Горьков В.Л., Авдеев Ю.Ф. Космическая азбука. Книга о космосе -- М., 1984.

5. Гусейханов М.К., Раджабов О.Р. Концепции современного естествознания -- М., Дашков и К, 2007.

6. Гофман В.Р. Концепции современного естествознания -- М., 2003.

7. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания -- М., Академия, 2006.

8. Ермолаев Б.В., Аруцев А.А. Концепции современного естествознания -- Ростов-на-Дону, 2003.

9. Лихин А.Ф. Концепции современного естествознания -- М., Проспект, 2005.

10. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания -- М., Инфра-М., 2004.

11. Новоженов В.А. Концепции современного естествознания -- Барнаул, 2001.

12. Маров М.Я. Планеты Солнечной системы -- М., Наука, 1986.

13. Саган К.Э. Космос -- М., 2000.

14. Садохин А.П. Концепции современного естествознания -- М., Юнити,

15. Самыгин С.И. Концепции современного естествознания -- Ростов-на-Дону, Феникс, 2008.

16. Стрельник О.Н. Концепции современного естествознания -- М., 2000.

17. Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания. Курс лекций -- Ростов-на-Дону, 2006

Размещено на Allbest.ru