Удивительные факты о солнечной системе

Карликовые планеты

Данные небесные тела отличаются своими маленькими размерами и удаленностью от Солнца. Эта группа объектов остается менее изученной из-за их расположения. Но с развитием техники у ученых появляется больше данных, имеющих большое значение в изучении космоса.

Плутон

Это одна из самых маленьких планет Солнечной системы, получившая в 2006 году статус «карликовая». Продолжительность ее вращения вокруг главной звезды — 248 лет, а оборот вокруг своей оси — 6,5 суток. Плутон расположен в поясе Койпера.

Несмотря на свои миниатюрные размеры, у него есть 5 спутников, самый известный из которых Харон. По своим габаритам он почти не уступает Плутону, поэтому их еще называют «двойной» планетой.

Поверхность Плутона состоит из камня и льдов, а атмосфера содержит большое количество углеводородных примесей, придающих планете коричневатый оттенок.

Церера

Долгое время считалась самым крупным астероидом, позже ей присвоили статус карликовой планеты. Но в своей группе по габаритам она занимает последнее место. Была обнаружена первой среди всех карликовых планет, в 1801 году. Находится Церера между Марсом и Юпитером.

Церера

Поверхность Цереры состоит из пород глинистого происхождения и кусков льда. Под коркой находится толстый ледяной слой и маленькое ядро. Разряженная атмосфера представляет собой водяной пар. Естественных спутников у Цереры нет.

Макемаке

Третья по величине среди карликовых планет, расположенная в поясе Койпера. Ученые ее открыли почти в одно время с Эридой. В отличие от остальных космических , была названа в честь богини изобилия, которой поклоняются племена с острова Пасхи.

Макемаке

Как и другие карликовые планеты, Макемаке пока еще мало изучена. Астрономам еще не удалось определить ее точные размеры. Но известна продолжительность года, которая равняется 306 земным годам. Поверхность карликовой планеты состоит из метанового льда и углеводородных смесей. Постоянной атмосферы у этой планеты нет. У Макемаке есть едва видимый спутник.

Эрида

По размерам не намного больше Плутона, но именно из-за нее последний потерял свой статус планеты. Эрида находится в поясе Койпера. Продолжительность вращения вокруг Солнца — 561 земной год.

Эрида была открыта в 2005 году, и астрономы были уверены, что обнаружили десятую планету. Но позже они отнесли ее к карликовым небесным телам.

Эрида

Эрида состоит из льдов и углеродных примесей, при испарении они образуют временную газовую оболочку. Она удалена от Солнца на 10 млрд. км, поэтому температура на ее поверхности не поднимается выше –253ºС.

Хаумеа

Это карликовая планета с самым быстрым вращением: один оборот вокруг своей оси занимает всего 4 часа, а вокруг Солнца — 282 года. Другое отличие Хаумеа от небесных тел Солнечной системы — неправильная сплюснутая форма, напоминающая яйцо. Эта планета была открыта одновременно с Эридой в 2005 году.

Хаумеа

Хаумеа выделяется среди карликовых планет наличием колец и малых небесных тел, образовавшихся в результате столкновения с крупным астероидом. Находится в поясе Койпера, а на ее перемещение незначительно влияет гравитация Нептуна. По своему составу Хаумеа — ледяной объект с минеральными и углеводородными примесями. Атмосферы эта карликовая планета не имеет.

Еще не все планеты Солнечной системы подробно изучены из-за их особенностей и удаленности. Но с развитием технологий удается получать новые данные, из-за которых приходится пересматривать устоявшиеся концепции. Возможно, в будущем появятся исследовательские аппараты, которые смогут собрать больше сведений о Венере, газовых гигантах и карликовых планетах.

Внутренние планеты

Как и следовало ожидать, планеты, ближайшие к Солнцу, самые теплые. Четыре внутренние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — теплее внешних газовых гигантов. Однако температура планет не следует линейной траектории от Солнца. Несмотря на то, что Меркурий является ближайшей планетой к Солнцу на расстоянии 36 миллионов миль (58 миллионов километров), он не является самой горячей планетой в Солнечной системе. Меркурий может быть самой близкой планетой к Солнцу, но у него нет значительной атмосферы. Без атмосферы Меркурий не может регулировать температуру своей поверхности, так что температура может резко меняться в зависимости от количества солнечного света. В течение дня температура на Меркурии достигает 800 градусов по Фаренгейту (430 градусов по Цельсию). Однако без атмосферы, которая распределяла бы температуру по всей планете, ночные температуры опускаются до минус 290 градусов по Фаренгейту (минус 180 градусов по Цельсию).

Венера — вторая ближайшая к Солнцу планета, и это самая жаркая планета в Солнечной системе. Венера обращается вокруг Солнца на расстоянии 67 миллионов миль (108 миллионов километров). Это почти в два раза дальше, чем до Меркурия. На самом деле Венера находится ближе к Земле, чем к Меркурию. Несмотря на то, что Венера находится относительно далеко от Солнца, средняя температура поверхности составляет 864 градуса по Фаренгейту (462 градуса по Цельсию). Это достаточно горячо, чтобы расплавить свинец!

Но все же Венера более горячая, чем Меркурий, что связано с особым составом атмосферы первой. Атмосфера Венеры на 96% состоит из углекислого газа. Углекислый газ — это парниковый газ, который задерживает солнечный свет и удерживает его вблизи поверхности. Это явление известно как парниковый эффект. Умеренный парниковый эффект может быть полезен для планеты, поскольку он помогает поддерживать температуру и предотвращает замерзание планеты. Однако Венера обладает безудержным парниковым эффектом. Количество углекислого газа в атмосфере Венеры задерживает весь солнечный свет, которому удается проникнуть сквозь облачные слои Венеры. Солнечное тепло не может уйти, и оно накапливается на поверхности, вызывая резкое повышение температуры. Интересно, что количество облаков на Венере в противном случае сделало бы ее более холодной планетой, чем Земля. Венера отражает примерно 70% падающего на нее солнечного света и поглощает остальные 30%. Если бы не безудержный парниковый эффект, Венера была бы холоднее Меркурия и Земли.

На Земле самая стабильная и пригодная для жизни температура в Солнечной системе. Земле повезло, что она оказалась в так называемой обитаемой зоне. Каждая звезда окружена тонкой полосой обитаемости, называемой обитаемой зоной. Обитаемая зона определяется как область вокруг звезды, где при правильных условиях вода может существовать в жидкой форме на поверхности. Вращаясь вокруг Солнца на расстоянии 93 миллионов миль (150 миллионов километров), Земля оказывается на орбите вокруг Солнца в середине его обитаемой зоны. Объедините орбиту в обитаемой зоне со стабильной атмосферой и умеренным парниковым эффектом, и вы получите планету с устойчивой, постоянной температурой. Средняя температура поверхности Земли составляет 57 градусов по Фаренгейту (14 градусов по Цельсию), что идеально подходит для существования и расцвета жизни.

Марс — самая холодная из внутренних каменистых планет, и он вращается сразу за пределами обитаемой зоны Солнца на среднем расстоянии 142 миллиона миль (228 миллионов километров). На таком огромном расстоянии нет ничего удивительного в том, что Марс холоднее Земли. Температура поверхности Марса в среднем составляет минус 80 градусов по Фаренгейту (минус 60 градусов по Цельсию). Марс не только находится далеко от Солнца, но и его атмосфера очень разрежена по сравнению с Земной. Хотя атмосфера Марса в основном состоит из углекислого газа, она недостаточно плотная для возникновения значительного парникового эффекта. Без плотной атмосферы температура может сильно колебаться по всей поверхности. Самая холодная температура, когда-либо зарегистрированная на Марсе, составляла минус 200 градусов по Фаренгейту (минус 122 градуса по Цельсию), в то время как самая теплая температура, когда-либо зарегистрированная, составляла умеренные 70 градусов по Фаренгейту (21 градус по Цельсию).

Земля состоит из редких элементов

По валовому составу Земля состоит из следующих элементов:

• кислород;
• железо;
• кремний;
• магний;
• сера;
• никель;
• кальций;
• натрий;
• алюминий.

При этом на первые пять элементов приходится 92% Земли, остальные элементы составляют около 8%. Все перечисленные элементы были обнаружены в разных местах Вселенной, но представляли собой лишь следы элементов, затмевавших обилие водорода и гелия. Поэтому можно говорить, что Земля состоит из редких элементов. Это связано с тем, что облако, из которого образовалась наша планета, содержало большое количества водорода и гелия, но их солнечным теплом унесло в космос в процессе становления Земли.

На Плутоне есть вода

Не так давно стало известно о том, что на карликовой планете Плутон находится огромное количество жидкости (см. интересные факты о Плутоне).

Тщательно изучив один из наибольших кратеров планеты, ученые смогли обнаружить в ее недрах жидкий океан.

По предположению экспертов он располагается на глубине около 300 км. Интересен факт, что его глубина при этом может достигать 100 км.

Учитывая, что на Плутоне температура составляет около -220°C, данный океан должен постепенно замерзать, а планета соответственно сокращаться.

Однако вместо этого она наоборот расширяется. Это может говорить о том, что в ядре Плутона содержится достаточное количество радиоактивных веществ, вырабатывающих тепло.

Венера когда-то была обитаемой

Мало кто знает, что Венера вращается в обратном направлении по отношению к другим планетам Солнечной системы (см. интересные факты о Венере).

Температура ее поверхности составляет почти 500°C, а в атмосфере присутствуют облака из серной кислоты. Интересен факт, что температура на Меркурии, который находится ближе к Солнцу, меньше чем на Венере.

Кроме этого на Венере очень мощное электрическое поле, которое в 5 раз сильнее земного.

Некоторые исследователи предполагают, что когда-то на этой планете Солнечной системы были совершенно другие погодные условия, в которых теоретически могли жить какие-то организмы.

Справедливости ради стоит заметить, что в последнее время становится все больше ученых, которые опровергают эту теорию.

Температура в космосе

Распределение годовых максимальных температур Земли

Поверхность нашей планеты является источником теплового электромагнитного излучения, максимум которого находится в инфракрасной области спектра (согласно закону смещения Вина).

Благодаря этому свойству околоземные спутники могут измерять температуру любой точки поверхности Земли в отличие от наземных метеостанций.

Температура плато Аргус

Анализ снимков спутника “Aqua“ за 2009-2013 годы позволил определить, что максимальная поверхностная температура в иранской пустыне в 2005 году достигала +70.7 °C.

Статистическое распределение годовых максимальных температур поверхности на планете показывает четыре кластера (ледники, леса, саванны/степи и пустыни).

Другой анализ спутниковых снимков за 1982-2013 годы показал, что минимальные температуры в Антарктиде могут достигать -93.2 °C.

Несмотря на то, что земная поверхность в среднем получает от Солнца в 30 тысяч раз больше энергии, чем от земных недр, геотермальная энергетика является важным элементом экономики некоторых стран (к примеру, Исландии).

Бурение рекордной Кольской скважины показало, что на глубине 12 км температура достигает +220°С.

Анализ снимков спутника “Aqua“

Изотерма +20 °C в земной коре проходит на глубинах от 1500-2000 м (районы многолетней мерзлоты) до 100 м и менее (субтропики), а в тропиках выходит на поверхность. В горных районах термальные источники имеют температуру до +50…+90 °C, а в артезианских бассейнах на глубинах 2000—3000 м вода с температурой +70…+100 °C и более.

Точка, где наблюдалась минимальная температура, не является самой высокой частью ледника: её высота составляет около 3900 метров против 4093 метров у Плато А (Аргус).

Более ранний анализ снимков спутника “Aqua“ за 2004-2007 годы подтверждает, что самые холодные зимние температуры наблюдаются на хребте B, который соединяет плато А и плато F (Фуджи).

В районах активного вулканизма термальные источники проявляются в виде гейзеров и струй пара, выносящих на поверхность пароводяные смеси и пары с глубин 500—1000 м, где вода находится в перегретом состоянии (+150…+200 °C). В подводных гидротермальных источниках (“черных курильщиках”) наблюдаются температуры до +400 °C. В вулканах температура лавы может повышаться до +1500°C.

На основе лабораторных экспериментов, данных сейсмологии и теоретических расчетов считается, что в недрах планеты температуры могут превышать 7 тысяч градусов. Несколько вариантов теоретической температуры глубинных слоев планеты.

Если бы наша планета не обладала атмосферой, то согласно закону Стефана-Больцмана её средняя температура равнялась бы не +14 °C, а -18 °С. Различие объясняется тем, что земная атмосфера поглощает часть теплового излучения поверхности (парниковый эффект). Это во многом объясняет, почему с ростом высоты над поверхностью планеты падает не только давление, но и температура.

Температурный максимум в стратосфере (на высоте примерно 50 км) объясняется взаимодействием озонового слоя с ультрафиолетовым излучением Солнца. Температурный пик в экзосфере (ионосфере) связан с ионизацией молекул внешних разреженных слоев атмосферы под действием солнечного излучения. Суточные колебания в этом слое могут достигать нескольких сотен градусов. В экзосфере происходит улетучивание земной атмосферы в космос.

Понятие тепло и температура

Сперва стоит выяснить, чем же, по сути, является температура, как появляется тепло и вследствие чего появляется холод. Для этого необходимо проанализировать строение материи на микроуровнях. Каждое вещество во Вселенной состоит из простейших частиц:

• фотонов;
• протонов;
• электронов и проч.

Из их комбинаций формируются атомы и молекулы. Микрочастицы не представляют собой неподвижные объекты.

Молекулы и атомы постоянно движутся и колеблются. А простейшие частицы, более того, передвигаются со скоростями, которые близки к световым. Так какая здесь связь с температурой? Как ни странно, самая прямая: энергия перемещения микрочастиц и является теплом. Чем интенсивнее колеблются, к примеру, молекулы в кусочке металла, тем теплее он станет.

Если тепло — это сила перемещения микрочастиц, то какой именно окажется температурный показатель в вакууме, в том самом космосе? Разумеется, космическое пространство не совершенно пустое — через него передвигаются фотоны, которые несут свет. Однако, плотность материи в нем в разы ниже, чем у нас, на Земле. Чем мельче атомы, которые сталкиваются друг с другом, тем меньше согревается вещество, которое состоит из них.

Если газ, который находится под большим давлением, отпустить в разреженное пространство, то его температура быстро понизится. На данном принципе основывается работа всем знакомого компрессорного холодильника. Соответственно, температурные показатели в космосе, где частицы располагаются весьма далеко друг от друга и не могут сталкиваться, должны стремиться к полному нулю. Однако, так ли это на самом деле?

Строение

Разрез планеты Венера

У самой горячей в Солнечной системе планеты имеется собственное зеленовато-желтое небо. От поверхности примерно до пятидесяти километров в высоту тянется несущественная дымка.

Несмотря на близость Венеры к нашей планете, наблюдать ее (из-за плотных облаков) практически невозможно. Основные исследования проводятся с использованием радаров (радиолокацией) и межпланетных космических станций.

Долгое время астрономы были убеждены в том, что на поверхности планеты есть океаны. Во второй половине двадцатого века спускаемому автоматическому аппарату удалось собрать подробную информацию о Венере (продолжительность его работы составила всего 23 минуты). Неблагоприятные климатические условия привели к полному разрушению аппарата.

Благодаря новым сведениям ученые смогли определить следующие показатели:

• давление у поверхностных слоев;
• температуру;
• состав атмосферы

Было установлено, что плотность горных пород на Венере составляет 2,7к/см3, что аналогично земным базальтовым породам. Результаты взятия проб грунта планеты оказались весьма любопытными. 50% приходится на кремнезем, а оставшиеся 50% составляют алюминиевые квасцы и оксиды магния.

Свидетельством постоянной тектонической активности на Венере являются следующие факты:

• осыпание камней;
• потоки раскаленной лавы

Советскими межпланетными автоматическими станциями «Венера-16» и «Венера-15» были обнаружены вулканические объекты в количестве 1600 штук. Поверхность планеты напоминает каменистую пустыню с необычными равнинами и немногочисленными горами. От ранних океанов на Венере сохранились только большие впадины.

На планете есть два континента, уступающие по размерам земным материкам. Качественные фотоснимки, подробные отчеты автоматических станций — все это дало возможность астрономам доказать, что Венера действительно является самой горячей в Солнечной системе планетой.

Что представляет собой Солнечная система

Среди бесчисленных звездных точек, усеивающих ночное небо, есть светила, находящиеся к нам ближе остальных. Эти звезды вызывали большой интерес еще с глубокой древности, а с развитием науки человечество выделило их среди других и объединило под названием «планеты». Вместе с Землей эти далекие и загадочные миры составляют одну систему, в которой Солнце занимает срединное и первенствующее положение. Все пути крупнейших планет расположены почти в одной плоскости, представляя собой структуру нашей Солнечной системы. Ее возраст составляет около 4,5 млрд лет.

Солнечная система представляет собой горящее светило, включающее восемь планет с их спутниками, галактики, звезды, кометы, черные дыры и другие удивительные небесные объекты.

Как правило, планеты перечисляются в зависимости от удаленности от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. За последней планетой начинается пояс Койпера, в области которого находится как минимум 4 карликовые планеты, включая Плутон, который считался планетой Солнечной системы до 2006 года.

Типы планет Солнечной системы

Интересные факты о планете

Сравнение Венеры и Земли

Венера встречается в культурах разных народов мира. Остановимся на интересных сведениях о самой горячей в Солнечной системе планете.

1. Величина сидерического дня составляет 243 суток. Орбитальный путь планета преодолевает за 225 дней. Длительность солнечного дня 117 суток.
2. Венера является ретроградной, то есть совершает вращение в противоположную сторону.
3. Некоторые астрономы считают, что когда-то то Венера столкнулась с крупным астероидом.
4. Отличительной особенностью планеты является отсутствие спутников.
5. Наблюдатель с поверхности Земли самым ярким объектом видит Луну, а на второй позиции находится Венера (благодаря максимальной яркости ее периодически можно различить в дневные часы на звездном небе).
6. На Венере меньше кратеров, так как плотные слои ее атмосферы стирают подходящие к планете астероиды.
7. По величине давления на поверхности Венера сходна с Землей.
8. Между «голубой» и самой горячей в Солнечной системе планетами есть сходство по структуре, массе, диаметру.
9. Древние римляне называли утреннюю и вечернюю Венеру Люцифером и Веспером (они были убеждены в том, что перед ними абсолютно разные Звезды Вселенной).
10. Подробное описание Венеры было дано еще племенем майя (примерно 650 лет до нашей эры).
11. Из-за осевого наклона на планете отсутствует ярко выраженная сезонность.
12. Значения температур поднимаются на поверхности Венеры до +460°C.

Материалы по теме

Планковская температура

В соответствии с текущими представлениями космологии,  Планковская температура — это температура Вселенной в первый момент (планковское время) Большого взрыва.

При всей фантастической огромности Планковской температуры в настоящее время астрономы уже подбираются к наблюдениям подобных экстремальных температур. Речь идет о регистрации частиц космических лучей ультравысоких энергий, температура которых “лишь“ примерно в миллион раз меньше, чем температура Планка или в миллионы раз больше температур (энергий) столкновений частиц в БАК. Первоначально считалось, что существование таких частиц маловероятно, так как согласно пределу Грайзена-Зацепина-Кузьмина протоны с энергиями выше 5х1019 эВ должны взаимодействовать с фотонами реликтового излучения с последующей потерей энергии. Расчеты показывали, что среднее расстояние уменьшения энергии должно составлять около 50 мегапарсек. Однако уже 22 июля 1962 года с помощью эксперимента Volcano Ranch (Нью Мексико) была обнаружена первая частица космических лучей с энергией в 1.0×1020 eV (16 J). 15 октября 1991 года другая установка в Юте зарегистрировала частицу с ещё большей энергией — 3×1020 eV (50 J), которая получила неофициальное название, как “частица Бога“.

«Частица Бога»

Современные теоретики считают наиболее вероятным, что рекордные по энергиям (температурам) частицы космических лучей связаны с активными ядрами галактик (аккреционными дисками сверхмассивных черных дыр). Огромная энергия (температура) частиц космических лучей сверхвысоких энергий может являться нетепловым излучением частиц, которые разгоняются в огромных природных ускорителях джетов свермассивных черных дыр, размером с галактику (к примеру, эффективная температура радиоизлучения пульсаров оценивается в 1023-1031 К). Анализ координат 87 частиц космических лучей с энергиями, превышающими 57х1018 eV, которые были зарегистрированы установкой Telescope Array (Юта) в 2008-2013 годах показал, что 19 из них (27%) концентрируются к области в созвездии Большая Медведица, которая по площади занимает только 6% неба.

Большая Медведица

Среди зафиксированных частиц максимальная энергия составляла 162.2х1018 eV, что почти в 2 раза меньше чем у “частицы Бога“ 1991 года. Стоимость установки Telescope Array (507 детекторов на площади 700 кв. км) составляет около 25 миллионов долларов. Модернизация установки стоимостью 6.4 миллиона долларов позволит увеличить количество собираемых данных в 5 раз.

Спутники Нептуна

Общая информация

Приборы, помогающие изучать мир космоса

Современная наука имеет в своем арсенале сложные и сверхточные приборы и малосведущему человеку трудно представить, как они работают, но все они, так или иначе, помогают ближе узнать далекий, и такой близкий, космический мир.

Приборы, помогающие ученым:

• спектроскоп – с его помощью изучают раскаленные газы;
• спектрограф – с его помощью записывают спектр излучения Солнца и планет;
• спектрогелиоскоп – помогает узнать о химических веществах в составе Солнца, а спектрогелиоскоп с фотооборудованием – это уже спектрогелиограф;
• коронограф – фотографирует корону Солнца;
• зонды, работающие в космосе выше земной атмосферы;
• радиотелескоп – ловит и изучает радиоволны, испускаемые космическими объектами;
• мощные телескопы – позволяют увидеть поверхность космических тел;
• аппараты, межпланетные космические станции и космические обсерватории.

Изучение

Границы системы

Большая часть Солнечной системы до сих пор остается неизвестной, поэтому точное определение ее границ не представляется возможным. Мы привыкли считать, что границы системы простираются до Плутона, но ученые продолжают открывать новые объекты, которые кружат вокруг Солнца на гораздо дальнем расстоянии, чем самая последняя открытая планета. Эти объекты образуют пояс Койпера.

Пояс Койпера — это большое кольцо из обломков, похожее на пояс астероидов, но в основном включающее в себя объекты из льда.

Астрономы выделяют в нем четыре карликовые планеты — Хаумеа, Макемаке, Эрида и Плутон. Последняя среди них является самой большой. Еще дальше пояса находится «облако Оорта» — это небесный объект, содержащий миллиарды кометных ядер, которые пребывают там со времен образования системы. Это огромное облако находится на расстоянии 50 000 астрономических единиц от Солнца — это в тысячу раз дальше Плутона. Границы Солнечной системы условно ограничивают облаком Оорта.