Ce proprietăți sunt caracteristice planetelor terestre. Planete terestre. Structura sistemului solar

• Chiar și în cele mai vechi timpuri, grecii antici au observat stele neobișnuite pe cerul nopții, care diferă de surorile lor prin faptul că se mișcau în jurul sferei cerești: fie și-au accelerat alergarea, apoi s-au oprit, fie au început să se miște în cealaltă direcție și apoi s-au întors. la zborul lor din nou.

• Cerul în viziunea oamenilor antici

  Cerul în viziunea oamenilor antici
• Astronomii i-au numit „rătăcitori”, care în greacă înseamnă „planetos”.
• Acum știm cu toții din lecțiile de la școală că planetele sunt corpuri cerești care orbitează în jur
• La început, oamenii cunoșteau doar cinci planete, cărora le-au dat numele principalelor zei ai panteonului antic: Mercur, Venus, Marte, Jupiter și Saturn. Se știe acum că există opt dintre ele în sistemul solar și patru dintre ele sunt planete terestre sau „asemănătoare pământului” care au o suprafață solidă pe care poți merge. Acestea sunt Mercur, Venus, Pământ și Marte.

• Pământul se odihnea pe trei elefanți și pe o broască țestoasă uriașă

  Pământul se odihnea pe trei elefanți și pe o broască țestoasă uriașă
• Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun sunt planetele gigantice. În jurul tuturor planetelor, cu excepția lui Venus și Mercur, cel puțin un satelit se rotește. Pe lângă acestea, în sistemul solar se mișcă un număr imens de alte corpuri cerești: asteroizi, planete pitice, meteoriți și comete.

• Planetele sistemului solar

  
  Planetele sistemului solar
• În acest articol vom lua în considerare planetele terestre și prima dintre ele -
• MERCUR.
• În mitologia romană, Mercur este mesagerul rapid al zeilor, patronul comerțului și al călătoriilor.
• 
  
• Aceasta este cea mai mică și mai apropiată planetă de Soare, care este de trei ori mai aproape de lumina noastră decât Pământul și este puțin mai mare ca dimensiune decât Luna.
• Această planetă zboară în jurul Soarelui în doar 88 de zile pământești și se întoarce în jurul axei sale foarte încet: o zi pe Mercur este egală cu 58 de zile pământești, adică. durează aproape două luni. După ce a rotunjit Soarele de două ori, această planetă reușește să se rotească în jurul propriei axe doar de trei ori. Pe partea însorită, temperatura sa depășește 400 de grade, iar pe de altă parte, unde domnește întunericul și frigul sever - 190 de grade sub zero. Mercur nu are aproape atmosferă.
• Această planetă este greu de observat de pe Pământ, deoarece. este mereu aproape de Soare, a cărui lumină strălucitoare face dificilă observarea pe micul Mercur. Adevărat, uneori, la răsărit sau la apus, în timp ce lumina noastră se află sub orizont, poate fi văzută cu binoclul sau cu ochiul liber.
• VENUS.
• Și-a primit numele în onoarea vechii zeițe romane a iubirii și frumuseții.

• Venus

  
  Venus
• Din cele mai vechi timpuri, a fost numită frumoasa stea de dimineață și de seară, deoarece. Această planetă atinge luminozitatea maximă cu puțin timp înainte de răsărit sau ceva timp după apus. Aceasta este a doua planetă de la soarele nostru.
• Ea este numită și „sora Pământului”, pentru că. sunt asemănătoare ca mărime și gravitație. Și totuși sunt complet diferiți.
• Un an pe Venus durează 225 de zile pământești, iar o zi este mai lungă decât un an și este egal cu 243 de zile pământești. Este înconjurat de cea mai densă atmosferă dintre planetele asemănătoare Pământului, care constă în principal din dioxid de carbon. Este impenetrabil pentru telescoape și extrem de otrăvitor.
• Sub un strat gros de nori de acid sulfuric, în care uragane groaznice răvănesc constant, se ascunde un adevărat iad: presiunea o depășește de o sută de ori pe cea a pământului, iar temperatura la suprafață este de aproximativ 500 de grade de căldură.
• PĂMÂNT.
• Aceasta este a treia și cea mai mare dintre cele patru planete asemănătoare Pământului și, desigur, cea mai nativă pentru noi.

• Pământ

  
  Pământ
• Pământul diferă de toate planetele prin faptul că are aer, apă și viață: mări și oceane, păduri și munți, flori și copaci, animale și păsări și, cel mai important - noi, oamenii. Nu e de mirare că a fost numită după zeița antică Gaia - progenitoarea tuturor viețuitoarelor.
• În antichitate, că Pământul se sprijină pe spatele a trei balene sau elefanți care stau pe o țestoasă uriașă. Astăzi știm cu toții că planeta noastră are forma unei mingi turtite și determină ritmurile vieții noastre cu mișcările sale. Rotindu-se în jurul axei sale în 24 de ore, ne oferă o schimbare a zilei și a nopții, iar îndoirea în jurul Soarelui în 365 de zile într-un cerc - o schimbare de anotimp.
• Călătorind pe planeta noastră în jurul Soarelui, îmbătrânim cu un an la fiecare revoluție. Altcineva este la începutul călătoriei și cineva a făcut-o în jurul ei de multe zeci de ori.
• Astronomul francez K. Flammarion a spus despre asta astfel: "De fapt, suntem pe cer. Pământul, ca o navă uriașă, ne-a luat la bord și se grăbește într-o călătorie în jurul unei stele grozave".
• Și, în sfârșit
• MARTE,
• care este inclus şi în planetele terestre. Aceasta este a patra planetă de la Soare și poartă numele vechiului zeu roman al războiului - Marte.

• Marte

  
  Marte
• Iar cei doi sateliți ai săi au fost numiți Phobos și Deimos, care în greacă înseamnă „frică” și „groază”.
• De pe Pământ, Marte arată ca o stea roșiatică, motiv pentru care este numită „planeta roșie”.
• Motivul este nuanța portocalie-roșie a suprafeței, acoperită cu pietre, nisip și praf bogat în oxid de fier (pur și simplu rugină). Atmosfera de aici este foarte rarefiată, iar cerul are o tentă roz. totul din cauza aceluiasi praf rosu.
• O zi pe Marte durează 24 de ore și 37 de minute, iar ciclurile anotimpurilor corespund celor de pe Pământ, doar că durează de două ori mai mult. Anul marțian este egal cu 689 de zile pământești, iar forța gravitației este de două ori mai slabă decât cea a Pământului. Soarele de pe „planeta roșie” pare mic și slab și, prin urmare, îl încălzește foarte slab: temperatura de la suprafață într-o zi fierbinte nu depășește zero grade, iar noaptea dioxidul de carbon înghețat se depune pe pietrele de la înghețul sever. Din ea, și nu din apă, constau în mod predominant Calotele Polare.
• Celebrele „canale” marțiane care sunt vizibile printr-un telescop sunt de fapt urme de distrugere a solului, nu fluxuri de apă. Cel mai înalt munte din sistemul solar a fost descoperit pe Marte - vulcanul stins Olimp, înalt de 26 km, care este de aproape trei ori mai înalt decât Everestul pământului. Și există și un sistem gigant de canioane de până la 11 km adâncime, numit Mariner Valley, care ocupă un sfert din circumferința planetei în lungime.
• Speranțele de a găsi viață pe Marte nu s-au concretizat încă, dar cine știe? Astăzi, două rover-uri lucrează acolo: „Spirit” și „Oportunitate”, iar zborul unui om către „planeta roșie” este chiar după colț.

• Planete terestre: Mercur, Venus, Pământ și Marte

  
  Planete terestre: Mercur, Venus, Pământ și Marte
• Când eram la școală, mă gândeam adesea: „Alte stele au planete?”
• Există! Se numesc exoplanete.
• Astăzi, astronomii știu cu siguranță despre existența a 763 de exoplanete care sunt situate în 611 sisteme planetare. Și alți 2326 așteaptă confirmarea științifică că există cu adevărat.

• Calea Lactee

  
  Calea Lactee
• În total, doar în galaxia noastră Calea Lactee pot exista 100 de miliarde de exoplanete, dintre care de la 5 la 20 de miliarde pot fi similare cu Pământul nostru!
• Pe baza materialelor lui L. Koshman și A. Kirakosyan

Există patru planete terestre în sistemul nostru solar: Mercur, Venus, Pământ și Marte și-au primit numele de la asemănarea lor cu planeta noastră Pământ. Planetele din grupul Pământului din sistemul nostru solar sunt cunoscute și ca planete interioare, deoarece aceste planete sunt situate în regiunea dintre Soare și . Toate planetele din grupul Pământului au dimensiuni și mase mici, densitate mare și constau în principal din silicați și fier metalic. În spatele centurii principale de asteroizi (în regiunea exterioară) sunt, ca dimensiune și masă, de zece ori mai mari decât planetele grupului Pământului. Potrivit unui număr de teorii cosmogonice, într-o parte semnificativă a sistemelor planetare extrasolare, exoplanetele sunt, de asemenea, împărțite în planete solide în regiunile interioare și planete gazoase în cele exterioare.

Planetele terestre sunt sărace în sateliți naturali. Există doar trei sateliți pentru patru planete terestre. Cele mai îndepărtate două planete de Soare, dintre planetele terestre, au sateliți, unul mare lângă Pământ și două minuscule lângă Marte.

Deși Luna este considerată un satelit, din punct de vedere tehnic ar putea fi considerată o planetă dacă ar avea o orbită în jurul Soarelui. Luna este un membru deplin al sistemului gravitațional Pământ-Lună.

Marte are două luni mici: Phobos și Deimos. Ambii sateliți au o formă apropiată de un elipsoid triaxial. Datorită dimensiunilor lor mici, gravitația nu este suficientă pentru a le comprima într-o formă rotundă.

Cea mai masivă dintre planetele terestre, Pământul, este de 330.000 de ori mai ușoară decât Soarele.

Structura și asemănarea planetelor terestre

• Grupul terestru este mult mai mic decât giganții gazosi.
• Planetele terestre (spre deosebire de toate planetele gigantice) nu au inele.
• În centru este un miez din fier cu un amestec de nichel.
• Deasupra miezului este un strat numit manta. Mantaua este compusa din silicati.
• Planetele terestre sunt compuse în principal din oxigen, siliciu, fier, magneziu, aluminiu și alte elemente grele.
• O crustă formată ca urmare a topirii parțiale a mantalei și formată tot din roci silicate, dar îmbogățite în elemente incompatibile. Dintre planetele terestre, Mercur nu are o crustă, ceea ce se explică prin distrugerea sa ca urmare a bombardamentului cu meteoriți.
• Planetele au atmosfere: destul de dense la Venus și aproape imperceptibile la Mercur.
• Planetele terestre au, de asemenea, peisaje în schimbare, cum ar fi vulcani, canioane, munți și cratere.
• Aceste planete au câmpuri magnetice: aproape imperceptibile la Venus și tangibile la Pământ.

Câteva diferențe între planetele terestre

• Planetele terestre se rotesc în jurul axei lor destul de diferit: o revoluție durează de la 24 de ore pentru Pământ și până la 243 de zile pentru Venus.
• Venus, spre deosebire de alte planete, se rotește în direcția opusă mișcării sale în jurul Soarelui.
• Unghiurile de înclinare ale axelor față de planurile orbitelor lor pentru Pământ și Marte sunt aproximativ aceleași, dar destul de diferite pentru Mercur și Venus.
• Atmosfera planetară poate varia de la o atmosferă groasă de dioxid de carbon pe Venus până la aproape lipsa de dioxid de carbon pe Mercur.
• Aproape 2/3 din suprafața Pământului este ocupată de oceane, dar nu există apă pe suprafața lui Venus și Mercur.
• Venus nu are un miez de fier topit. În restul planetelor, o parte din miezul de fier este în stare lichidă.

Se crede că planetele asemănătoare Pământului sunt cele mai favorabile pentru apariția vieții, așa că căutarea lor atrage atenția publicului. Super-Pământurile sunt un exemplu de exoplanete de tip terestru. În iunie 2012, peste 50 de super-Pământuri au fost găsite.

Pluto - toate au mase și dimensiuni mici, densitatea lor medie este de câteva ori mai mare decât densitatea apei; sunt capabili să se rotească încet în jurul axelor lor personale; au un număr mic de sateliți (Marte are doi, Pământul are doar unul, iar Venus și Mercur nu au deloc).

Asemănarea planetelor din grupul terestru nu exclude unele diferențe. De exemplu, Venus se rotește în direcția opusă mișcării în jurul Soarelui și de două sute patruzeci și trei de ori mai încet decât Pământul. Perioada de rotație a lui Mercur (adică anul acestei planete) este cu doar o treime mai mult decât perioada de rotație în jurul axei sale.

Unghiul de înclinare al axei față de planurile orbitelor lui Marte și Pământului este aproximativ același, dar destul de diferit pentru Venus și Mercur. La fel ca Pământul, există anotimpuri, ceea ce înseamnă că pe Marte, deși de aproape 2 ori mai lungi decât pe Pământ.

Este posibil ca îndepărtatul Pluto, cea mai mică dintre cele nouă planete, să poată fi atribuit și planetelor terestre. Diametrul obișnuit al lui Pluto era de peste două mii de kilometri. Doar de 2 ori mai mic decât diametrul satelitului lui Pluto - Charon. Prin urmare, nu este un fapt că sistemul Pluto-Charon, ca și sistemul Pământului, este o planetă dublă.

Asemănări și diferențe se găsesc și în atmosferele planetelor terestre. Venus și Marte au o atmosferă, spre deosebire de Mercur, care, totuși, ca și Luna, este practic lipsită de ea. Venus are o atmosferă destul de densă, compusă în mare parte din compuși de sulf și dioxid de carbon. Atmosfera lui Marte, dimpotrivă, este prea rarefiată și foarte săracă în azot și oxigen. Presiunea la suprafețele lui Venus este de aproape o sută de ori mai mare, în timp ce pe Marte este de aproape o sută cincizeci de ori mai mică decât la suprafețele Pământului.

Febra de lângă suprafețele lui Venus este destul de mare (aproximativ cinci sute de grade Celsius) și rămâne aproape aceeași tot timpul. Temperatura ridicată a suprafețelor lui Venus este determinată de efectul de seră. Atmosfera densă eliberează razele Soarelui, dar întârzie radiația termică infraroșie care provine de la suprafețele încălzite. Gazul din atmosfera unei planete terestre este în continuă mișcare. Adesea, în timpul unei furtuni de praf care durează mai mult de o lună, o cantitate mare de praf se ridică în atmosfera lui Marte.

Studiind sistemul nostru solar timp de multe secole, astronomii au învățat multe despre tipurile de planete care există în universul nostru. Datorită descoperirii exoplanetelor, aceste cunoștințe s-au extins semnificativ: multe dintre aceste planete sunt similare cu cea pe care o numim acasă. Adevărat, „similar” nu înseamnă identitate exactă: dintre multele planete descoperite, sute sunt considerate giganți gazosi, iar sute sunt „asemănătoare Pământului”. Sunt cunoscute și ca planete terestre, iar această definiție spune multe despre planetă.

Ce este o planetă terestră? Cunoscute și sub denumirea de planete solide, acestea sunt corpuri cerești compuse predominant din roci silicate și metale și au o suprafață solidă. Acest lucru îi diferențiază de giganții gazosi, care sunt alcătuiți în principal din gaze precum hidrogen și heliu, apă și elemente grele în diferite stări.

Planetele terestre sunt similare ca structură și compoziție cu planeta Pământ.

Compoziție și caracteristici

Toate planetele terestre au aproximativ aceeași structură: un miez metalic central, compus în mare parte din fier, înconjurat de o manta de silicat. Astfel de planete au caracteristici de suprafață similare, inclusiv canioane, cratere, munți, vulcani și alte structuri dependente de prezența apei și de activitatea tectonică.

Planetele terestre au, de asemenea, atmosfere secundare care sunt create în timpul activității vulcanice sau impacturilor cu comete. Acest lucru îi diferențiază și de giganții gazosi, a căror atmosferă planetară este primordială și capturată direct din nebuloasa solară originală.

Planetele terestre sunt, de asemenea, cunoscute pentru că au puține sau deloc luni. Venus și Mercur nu au sateliți, Pământul are doar unul. Marte are două - Phobos și Deimos - dar arată mai mult ca asteroizi mari decât sateliți reali. Spre deosebire de giganții gazosi, nici planetele terestre nu au sisteme de inele planetare.

Planetele terestre din sistemul solar

Toate planetele găsite în sistemul solar interior - Mercur, Venus, Pământ și Marte - sunt reprezentanți strălucitori ai grupului terestru. Toate sunt compuse în cea mai mare parte din roci silicate și metal, care sunt distribuite între un miez metalic dens și o manta de silicat. Luna este similară cu aceste planete, dar miezul său de fier este mult mai mic.

Io și Europa sunt, de asemenea, sateliți, care sunt similare ca structură cu planetele terestre. Modelarea compoziției lui Io a arătat că mantaua lunii este compusă aproape în întregime din roci silicate și fier și înconjoară un miez de fier și sulfură de fier. Europa, pe de altă parte, are un miez de fier care este înconjurat de un strat exterior de apă.

Planetele pitice precum Ceres și Pluto, precum și alți asteroizi mari, sunt similare cu planetele terestre prin faptul că au o suprafață solidă. Cu toate acestea, sunt făcute mai mult din materiale înghețate decât din piatră.

Exoplanete terestre

Majoritatea planetelor găsite în afara sistemului solar au fost giganți gazosi, deoarece sunt cele mai ușor de observat. Dar din 2005, au fost descoperite sute de potențiale exoplanete terestre - în mare parte datorită misiunii spațiale Kepler. Majoritatea planetelor au devenit cunoscute ca „super-Pământ” (adică planete cu o masă între Pământ și Neptun).

Exemple de exoplanete terestre, o planetă cu o masă de 7-9 Pământ. Această planetă orbitează pitica roșie Gliese 876, situată la 15 ani lumină de Pământ. Existența a trei (sau patru) exoplanete terestre a fost confirmată și între 2007 și 2010 în sistemul Gliese 581, o altă pitică roșie la aproximativ 20 de ani lumină de Pământ.

Cel mai mic dintre ele, Gliese 581 e, are o masă de numai 1,9 Pământ, dar orbitează prea aproape de stea. Celelalte două, Gliese 581 c și Gliese 581 d, precum și a patra planetă propusă Gliese 581 g, sunt mai masive și orbitează în interiorul stelei „”. Dacă aceste informații vor fi confirmate, sistemul va deveni interesant pentru prezența unor planete terestre potențial locuibile.

Prima exoplaneta confirmata a grupului terestru Kepler-10b - o planeta cu o masa de 3-4 Pamant, situata la 460 de ani lumina de Pamant - a fost descoperita in 2011 in timpul misiunii Kepler. În același an, observatorul spațial Kepler a lansat o listă de 1.235 de candidați exoplanetari, inclusiv șase „super-Pământuri” situate în zona potențial locuibilă a stelei lor.

De atunci, Kepler a găsit sute de planete cu dimensiuni variind de la Lună la marele Pământ și chiar mai multe candidate dincolo de aceste dimensiuni.

Oamenii de știință au propus mai multe categorii pentru clasificarea planetelor terestre. planete de silicat- Acesta este tipul standard de planete terestre din sistemul solar, constând în principal dintr-o manta solidă de silicat și un miez metalic (fier).

planete de fier- este un tip teoretic de planete terestre, care este compus aproape în întregime din fier, deci mai dens și cu o rază mai mică decât alte planete de masă comparabilă. Se crede că planetele de acest tip se formează în regiuni cu temperatură ridicată din apropierea stelei, unde discul protoplanetar este bogat în fier. Mercur poate fi un exemplu de astfel de grup: s-a format aproape de Soare și are un nucleu metalic care este echivalent cu 60-70% din masa planetei.

Planete fără miez- un alt tip teoretic de planete terestre: sunt compuse din roci silicate, dar nu au miez metalic. Cu alte cuvinte, planetele fără miez sunt opusul unei planete de fier. Se crede că planetele fără miez se formează mai departe de stea, unde oxidantul volatil este mai abundent. Și deși nu avem astfel de planete, există o mulțime de condrite - asteroizi.

În cele din urmă, există planete de carbon(așa-numitele „planete diamantate”), o clasă teoretică de planete care constă dintr-un miez metalic înconjurat de minerale predominant de carbon. Din nou, nu există astfel de planete în sistemul solar, dar există o abundență de asteroizi bogați în carbon.

Până de curând, tot ce știau oamenii de știință despre planete - inclusiv formarea lor și existența diferitelor tipuri - provenea din studierea propriului nostru sistem solar. Dar odată cu dezvoltarea studiului exoplanetelor, care a cunoscut o creștere puternică în ultimii zece ani, cunoștințele noastre despre planete au crescut semnificativ.

Pe de o parte, am ajuns să înțelegem că dimensiunea și scara planetelor este mult mai mare decât se credea anterior. Mai mult, pentru prima dată, am văzut multe planete asemănătoare Pământului (care pot fi și locuibile) existente în alte sisteme solare.

Cine știe ce vom găsi când vom fi capabili să trimitem sonde și misiuni cu echipaj pe alte planete terestre?

Regiunea interioară a sistemului solar este locuită de o varietate de corpuri: planete mari, sateliții lor, precum și corpuri mici - asteroizi și comete. Din 2006, un nou subgrup a fost introdus în grupul de planete - planetele pitice, care au calitățile interne ale planetelor (forma sferoidă, activitatea geologică), dar din cauza masei lor mici, nu sunt capabile să domine în vecinătatea lor. orbită. Acum, cele mai masive 8 planete - de la Mercur la Neptun - sunt numite pur și simplu planete (planetă), deși în conversație astronomii le numesc adesea „planete mari” pentru claritate, pentru a le distinge de planetele pitice. Termenul „planeta minoră”, care a fost aplicat asteroizilor de mulți ani, este acum recomandat să nu fie folosit pentru a evita confuzia cu planetele pitice.

În regiunea planetelor majore, vedem o împărțire clară în două grupuri de câte 4 planete fiecare: partea exterioară a acestei regiuni este ocupată de planete gigantice, iar partea interioară este ocupată de planete terestre mult mai puțin masive. Grupul de giganți este de obicei împărțit în jumătate: giganți gazosi (Jupiter și Saturn) și giganți de gheață (Uranus și Neptun). În grupul de planete de tip terestru, este planificată și o înjumătățire: Venus și Pământul sunt extrem de asemănătoare între ele în mulți parametri fizici, iar Mercur și Marte sunt inferioare lor în masă cu un ordin de mărime și sunt aproape lipsite de o atmosferă (chiar și pentru Marte este de sute de ori mai mică decât Pământul, iar pentru Mercur practic lipsește).

Trebuie remarcat faptul că dintre cele două sute de sateliți ai planetelor pot fi distinse cel puțin 16 corpuri care au proprietățile interne ale planetelor cu drepturi depline. Ele depășesc adesea dimensiunea și masa planetelor pitice, dar în același timp sunt sub controlul gravitației unor corpuri mult mai masive. Vorbim despre Lună, Titan, sateliții galileeni ai lui Jupiter și altele asemenea. Prin urmare, ar fi firesc să se introducă în nomenclatura sistemului solar un nou grup pentru astfel de obiecte de tip planetar „subordonate”, numindu-le „planete satelit”. Dar în timp ce această idee este în discuție.

Să revenim la planetele terestre. În comparație cu giganții, aceștia sunt atractivi prin faptul că au o suprafață solidă pe care pot ateriza sondele spațiale. Începând cu anii 1970, stațiile automate și vehiculele autopropulsate ale URSS și SUA au aterizat în mod repetat și au lucrat cu succes pe suprafața lui Venus și Marte. Nu au existat încă aterizări pe Mercur, deoarece zborurile în vecinătatea Soarelui și aterizarea pe un corp masiv fără atmosferă sunt asociate cu mari probleme tehnice.

Când studiază planetele terestre, astronomii nu uită Pământul însuși. Analiza imaginilor din spațiu a făcut posibilă înțelegerea mult în dinamica atmosferei terestre, în structura straturilor sale superioare (unde avioanele și chiar baloanele nu se ridică), în procesele care au loc în magnetosfera sa. Comparând structura atmosferelor planetelor asemănătoare Pământului, multe pot fi înțelese în istoria lor și se pot prezice mai precis viitorul lor. Și din moment ce toate plantele și animalele superioare trăiesc pe suprafața planetei noastre (sau nu numai a noastră?), caracteristicile straturilor inferioare ale atmosferei sunt deosebit de importante pentru noi. Această prelegere este despre planetele terestre; în principal la aspectul lor și la condițiile de suprafață.

Strălucirea planetei. Albedo

Privind planeta de departe, putem distinge cu ușurință corpurile cu și fără atmosferă. Prezența unei atmosfere, sau mai degrabă, prezența norilor în ea, face ca aspectul planetei să fie schimbat și crește semnificativ luminozitatea discului său. Acest lucru se vede clar dacă planetele sunt aranjate într-un rând de la complet fără nori (atmosferic) la complet acoperite de nori: Mercur, Marte, Pământ, Venus. Corpurile pietroase fără atmosferă sunt asemănătoare între ele până la punctul de a nu se distinge aproape complet: comparați, de exemplu, imaginile la scară largă ale Lunii și ale lui Mercur. Chiar și un ochi experimentat poate distinge cu greu între suprafețele acestor corpuri întunecate, acoperite dens cu cratere de meteoriți. Dar atmosfera oferă oricărei planete un aspect unic.

Prezența sau absența unei atmosfere pe o planetă este controlată de trei factori: temperatura și potențialul gravitațional de la suprafață, precum și câmpul magnetic global. Doar Pământul are un astfel de câmp și ne protejează semnificativ atmosfera de fluxurile de plasmă solară. Luna și-a pierdut atmosfera (dacă a avut deloc) din cauza vitezei critice scăzute în apropierea suprafeței, iar Mercur din cauza temperaturilor ridicate și a unui vânt solar puternic. Marte, cu aproape aceeași gravitație ca și Mercur, a reușit să rețină rămășițele atmosferei, deoarece datorită distanței sale de Soare, este rece și nu atât de intens suflată de vântul solar.

În ceea ce privește parametrii lor fizici, Venus și Pământul sunt aproape gemeni. Au dimensiuni, masă și, prin urmare, densitatea medie foarte asemănătoare. Structura lor internă ar trebui să fie, de asemenea, similară - crustă, manta, miez de fier - deși nu există încă o certitudine în acest sens, deoarece nu există date seismice și alte date geologice despre intestinele lui Venus. Desigur, nici noi nu am pătruns adânc în măruntaiele Pământului: în majoritatea locurilor la 3-4 km, în unele puncte la 7-9 km, și doar într-unul la 12 km. Aceasta este mai puțin de 0,2% din raza Pământului. Dar măsurătorile seismice, gravimetrice și de altă natură fac posibilă aprecierea interiorului pământului în detaliu, în timp ce aproape nu există astfel de date pentru alte planete. Hărți detaliate ale câmpului gravitațional au fost obținute doar pentru Lună; fluxurile de căldură din intestine au fost măsurate doar pe Lună; seismometrele au funcționat până acum și numai pe Lună și (nu foarte sensibile) pe Marte.

Geologii încă judecă viața interioară a planetelor după caracteristicile suprafeței lor solide. De exemplu, absența semnelor plăcilor litosferice în apropierea lui Venus îl deosebește semnificativ de Pământ, în evoluția suprafeței căreia procesele tectonice (deriva continentală, răspândirea, subducția etc.) joacă un rol decisiv. În același timp, unele dovezi indirecte indică posibilitatea existenței tectonicii plăcilor pe Marte în trecut, precum și a tectonicii câmpurilor de gheață pe luna Europa a lui Jupiter. Astfel, asemănarea externă a planetelor (Venus - Pământ) nu servește drept garanție a asemănării structurii lor interne și a proceselor care au loc în profunzimea lor. Și planetele care nu sunt asemănătoare între ele pot demonstra fenomene geologice similare.

Să revenim la ceea ce este disponibil astronomilor și altor specialiști pentru studiu direct, și anume, la suprafața planetelor sau la stratul lor de nor. În principiu, opacitatea atmosferei în domeniul optic nu este un obstacol de netrecut în studierea suprafeței solide a planetei. Radarul de pe Pământ și de la sondele spațiale au făcut posibilă studierea suprafețelor lui Venus și Titan prin atmosferele lor care nu sunt transparente la lumină. Cu toate acestea, aceste lucrări sunt de natură episodică, iar studiile sistematice ale planetelor sunt încă efectuate cu instrumente optice. Mai important, radiația optică a Soarelui este principala sursă de energie pentru majoritatea planetelor. Prin urmare, capacitatea atmosferei de a reflecta, împrăștia și absorbi această radiație afectează în mod direct clima din apropierea suprafeței planetei.

Cel mai strălucitor luminator de pe cerul nopții, în afară de Lună, este Venus. Este foarte strălucitor, nu numai din cauza apropierii sale relative de Soare, ci și din cauza stratului dens de nor de picături de acid sulfuric concentrat, care reflectă perfect lumina. Pământul nostru nu este, de asemenea, prea întunecat, deoarece 30-40% din atmosfera Pământului este plină cu nori de apă și, de asemenea, împrăștie și reflectă bine lumina. Iată o fotografie (fig. mai sus), în care au fost încadrate simultan Pământul și Luna. Această imagine a fost făcută de sonda spațială Galileo în timp ce zbura pe lângă Pământ în drumul său către Jupiter. Vedeți cât de mult este Luna mai întunecată decât Pământul și, în general, mai întunecată decât orice planetă cu atmosferă. Acesta este un model general - corpurile non-atmosferice sunt foarte întunecate. Faptul este că, sub influența radiației cosmice, orice substanță solidă se întunecă treptat.

Afirmația conform căreia suprafața Lunii este întunecată este de obicei uluitoare: la prima vedere, discul lunar pare foarte strălucitor; într-o noapte fără nori chiar ne orbește. Dar acest lucru este doar în contrast cu cerul și mai întunecat al nopții. Pentru a caracteriza reflectivitatea oricărui corp, se folosește o cantitate numită albedo. Acesta este gradul de alb, adică coeficientul de reflexie a luminii. Albedo egal cu zero - întuneric absolut, absorbție completă a luminii. Un albedo egal cu unu este reflexia totală. Fizicienii și astronomii au mai multe abordări diferite pentru a determina albedo. Este clar că luminozitatea suprafeței iluminate depinde nu numai de tipul de material, ci și de structura și orientarea acestuia față de sursa de lumină și de observator. De exemplu, zăpada pufoasă proaspăt căzută are o valoare a reflectanței, în timp ce zăpada pe care ați călcat cu cizma va avea o valoare complet diferită. Iar dependența de orientare este ușor de demonstrat cu o oglindă, lăsând să intre razele solare.

Întreaga gamă de valori posibile de albedo este acoperită de obiecte spațiale cunoscute. Aici este Pământul, reflectând aproximativ 30% din razele soarelui, în principal datorită norilor. Iar acoperirea de nori continuă a lui Venus reflectă 77% din lumină. Luna noastră este unul dintre cele mai întunecate corpuri, reflectând în medie aproximativ 11% din lumină; iar emisfera sa vizibilă, datorită prezenței unor vaste „mări” întunecate, reflectă lumina și mai rău - mai puțin de 7%. Dar există și obiecte mai întunecate; de exemplu, asteroidul 253 Matilda are un albedo de 4%. Pe de altă parte, există corpuri surprinzător de lumină: luna lui Saturn, Enceladus, reflectă 81% din lumina vizibilă, iar albedo-ul său geometric este pur și simplu fantastic - 138%, adică este mai strălucitor decât un disc perfect alb de aceeași secțiune transversală. E greu de înțeles cum o face. Zăpada pură de pe Pământ reflectă lumina și mai rău; ce fel de zăpadă se află pe suprafața acestui mic și drăguț Enceladus?

Echilibrul termic

Temperatura oricărui corp este determinată de echilibrul dintre afluxul de căldură către acesta și pierderile sale. Sunt cunoscute trei mecanisme de schimb de căldură: radiația, conducerea căldurii și convecția. Ultimele două dintre ele necesită contact direct cu mediul, prin urmare, în vidul spațiului, primul mecanism, radiația, devine cel mai important și, de fapt, singurul. Pentru designerii de tehnologie spațială, acest lucru creează probleme considerabile. Acestea trebuie să țină cont de mai multe surse de căldură: Soarele, planeta (mai ales pe orbite joase) și unitățile interne ale navei spațiale în sine. Și există o singură modalitate de a elibera căldura - radiația de pe suprafața aparatului. Pentru a menține echilibrul fluxurilor de căldură, proiectanții de tehnologie spațială reglează albedo-ul eficient al navei spațiale folosind izolație ecran-vid și radiatoare. Când un astfel de sistem eșuează, condițiile din navă spațială pot deveni destul de incomode, așa cum ne amintește povestea misiunii Apollo 13 pe Lună.

Dar, pentru prima dată, această problemă s-a confruntat în prima treime a secolului al XX-lea de către creatorii de baloane de mare altitudine - așa-numitele stratostate. În acei ani, ei încă nu știau cum să creeze sisteme complexe de control termic pentru o gondolă etanșă, așa că s-au limitat la o simplă selecție a albedo-ului suprafeței sale exterioare. Cât de sensibilă este temperatura corpului la albedo-ul său, spune istoria primelor zboruri în stratosferă.

Gondola balonului tău stratosferic FNRS-1 Elvețianul Auguste Picard a pictat alb pe o parte și negru pe cealaltă. Ideea a fost că temperatura din gondolă ar putea fi controlată prin întoarcerea sferei într-un fel sau altul spre Soare. Pentru rotație, a fost instalată o elice în exterior. Dar dispozitivul nu a funcționat, soarele a strălucit din partea „neagră”, iar temperatura internă în primul zbor a crescut la 38 ° C. La următorul zbor, întreaga capsulă a fost pur și simplu acoperită cu argint pentru a reflecta razele soarelui. În interior au devenit -16 ° C.

designeri stratosferici americani explorator a ținut cont de experiența lui Picard și a acceptat un compromis: au pictat partea de sus capsule în alb, iar partea inferioară - în negru. Ideea a fost că jumătatea superioară a sferei ar reflecta radiația solară, în timp ce jumătatea inferioară ar absorbi căldura de pe Pământ. Această opțiune s-a dovedit a nu fi rea, dar nici ideală: în timpul zborurilor, în capsulă au fost 5 ° C.

Stratonauții sovietici au izolat pur și simplu capsulele de aluminiu cu un strat de pâslă. După cum a arătat practica, această decizie a fost cea mai de succes. Căldura internă, generată în principal de echipaj, s-a dovedit a fi suficientă pentru a menține o temperatură stabilă.

Dar dacă planeta nu are propriile sale surse de căldură puternice, atunci valoarea albedo este foarte importantă pentru clima sa. De exemplu, planeta noastră absoarbe 70% din lumina soarelui care cade pe ea, transformând-o în propria sa radiație infraroșie, susținând prin ea ciclul apei în natură, stocând-o ca urmare a fotosintezei în biomasă, petrol, cărbune, gaz. Luna absoarbe aproape toată lumina soarelui, transformând-o în mod prostesc în radiații infraroșii cu entropie mare și menținând astfel temperatura destul de ridicată. Dar Enceladus, cu suprafața sa perfect albă, respinge cu mândrie aproape toată lumina soarelui de la sine, pentru care plătește cu o temperatură a suprafeței monstruos de scăzută: în medie aproximativ -200 ° C, iar în unele locuri până la -240 ° C. Totuși, acest satelit – „totul în alb” – nu suferă prea mult de frigul exterior, deoarece are o sursă alternativă de energie - influența gravitațională mare a vecinului său Saturn (), care își menține oceanul subglaciar în stare lichidă. Dar planetele terestre au surse interne de căldură foarte slabe, astfel încât temperatura suprafeței lor solide depinde în mare măsură de proprietățile atmosferei - de capacitatea acesteia, pe de o parte, de a reflecta o parte din razele solare înapoi în spațiu și de pe de altă parte, să rețină energia radiației care a trecut prin atmosferă până la suprafața planetei.

Efectul de seră și clima planetei

În funcție de cât de departe este planeta de Soare și de ce proporție de lumină solară o absoarbe, se formează condițiile de temperatură de la suprafața planetei, clima acesteia. Cum arată spectrul oricărui corp auto-luminos, cum ar fi o stea? În cele mai multe cazuri, spectrul unei stele este o curbă „cu o cocoașă”, aproape Planck, în care poziția maximului depinde de temperatura suprafeței stelei. Spre deosebire de o stea, spectrul planetei are două „cocoașe”: reflectă o parte din lumina stelelor în domeniul optic și absoarbe și reradiază cealaltă parte în domeniul infraroșu. Suprafața relativă de sub aceste două cocoașe este determinată precis de gradul de reflexie a luminii, adică de albedo.

Să ne uităm la cele două planete cele mai apropiate de noi - Mercur și Venus. La prima vedere, situația este paradoxală. Venus reflectă aproape 80% din lumina soarelui și absoarbe doar aproximativ 20%. Iar Mercur nu reflectă aproape nimic, dar absoarbe totul. În plus, Venus este mai departe de Soare decât Mercur; De 3,4 ori mai puțină lumină solară cade pe unitatea de suprafață tulbure. Luând în considerare diferența de albedo, fiecare metru pătrat de suprafață solidă a lui Mercur primește de aproape 16 ori mai multă căldură solară decât aceeași suprafață de pe Venus. Și totuși, pe întreaga suprafață solidă a lui Venus, condiții infernale - o temperatură uriașă (topirea staniului și plumbului!), Și Mercur este mai rece! La poli există în general Antarctica, iar la ecuator temperatura medie este de 67 ° C. Desigur, în timpul zilei, suprafața lui Mercur se încălzește până la 430 ° C, iar noaptea se răcește până la -170 ° C. Dar deja la o adâncime de 1,5-2 metri, fluctuațiile zilnice se netezesc și putem vorbi despre o temperatură medie la suprafață de 67 °C. E cald, desigur, dar poți trăi. Și la latitudinile mijlocii ale lui Mercur, temperatura camerei este în general.

Ce s-a întâmplat? De ce este încălzit Mercur, aproape de Soare și care își absoarbe de bunăvoie razele temperatura camerei, iar Venus - mai îndepărtată de Soare și reflectând activ razele sale, este încălzită ca un cuptor? Cum va explica fizica asta?

Atmosfera Pământului este aproape transparentă: lasă să treacă 80% din lumina soarelui. Ca urmare a convecției, aerul nu poate scăpa în spațiu - planeta nu-i dă drumul. Deci, poate fi răcit doar sub formă de radiație infraroșie. Și dacă radiația IR rămâne blocată, atunci încălzește acele straturi ale atmosferei care nu o eliberează. Aceste straturi devin ele însele o sursă de căldură și o direcționează parțial înapoi la suprafață. O parte din radiație merge în spațiu, dar cea mai mare parte se întoarce la suprafața Pământului și o încălzește până când echilibrul termodinamic este stabilit. Cum este instalat?

Temperatura crește, iar maximul din spectru se schimbă (legea lui Wien) până când găsește o „fereastră de transparență” în atmosferă, prin care razele IR vor scăpa în spațiu. Se stabilește echilibrul fluxurilor de căldură, dar la o temperatură mai mare decât ar putea fi în absența atmosferei. Acesta este efectul de seră.

În viața noastră, întâlnim adesea efectul de seră. Și nu doar sub formă de seră de grădină sau de oală așezată pe aragaz, pe care o acoperim cu un capac pentru a reduce transferul de căldură și a grăbi fierberea. Doar aceste exemple nu demonstrează un efect de seră pur, deoarece eliminarea căldurii radiative și convective scade în ele. Mult mai aproape de efectul descris este exemplul unei nopți geroase clare. Cu aer uscat și un cer fără nori (de exemplu, într-un deșert), după apusul soarelui, pământul se răcește rapid, iar aerul umed și norii netezesc fluctuațiile zilnice de temperatură. Din păcate, acest efect este bine cunoscut de astronomi: nopțile înstelate senine pot fi deosebit de reci, ceea ce face ca munca la telescop să fie foarte inconfortabilă. Revenind la figura de mai sus, vom vedea motivul: vaporii de apă din atmosferă sunt cei care servesc ca principal obstacol în calea radiației infraroșii purtătoare de căldură.

Luna nu are atmosferă, ceea ce înseamnă că nu există efect de seră. Pe suprafața sa, echilibrul termodinamic este stabilit într-o formă explicită, nu există schimb de radiații între atmosferă și suprafața solidă. Marte are o atmosferă rarefiată, dar totuși efectul de seră adaugă propria sa 8 ° C. Și adaugă Pământului aproape 40 °C. Dacă planeta noastră nu ar avea o atmosferă atât de densă, temperatura Pământului ar fi cu 40 ° C mai mică. Astăzi este în medie 15 °C pe tot globul și ar fi -25 °C. Toate oceanele ar îngheța, suprafața Pământului ar deveni albă din cauza zăpezii, albedo-ul ar crește, iar temperatura ar scădea și mai jos. În general - un lucru groaznic! Dar e bine că efectul de seră din atmosfera noastră funcționează și ne încălzește. Și funcționează și mai puternic pe Venus - crește temperatura medie venusiană cu mai mult de 500 de grade.

Suprafața planetelor

Până acum, nu ne-am angajat într-un studiu detaliat al altor planete, limitat în principal la observarea suprafeței lor. Și cât de importantă sunt informațiile despre apariția planetei pentru știință? Ce valoare ne poate spune imaginea suprafeței sale? Dacă este o planetă gazoasă, precum Saturn sau Jupiter, sau una solidă, dar acoperită cu un strat dens de nori, precum Venus, atunci vedem doar stratul superior de nori, prin urmare, nu avem aproape nicio informație despre planetă în sine. Atmosfera tulbure, așa cum spun geologii, este o suprafață super-tânără - astăzi este așa, iar mâine va fi diferit, sau nu mâine, ci peste 1000 de ani, care este doar un moment în viața planetei.

Marea Pată Roșie de pe Jupiter sau două cicloane planetare de pe Venus au fost observate de 300 de ani, dar ne spun doar câteva proprietăți generale dinamica modernă a atmosferelor lor. Descendenții noștri, privind aceste planete, vor vedea o imagine complet diferită, iar ce imagine ar putea vedea strămoșii noștri, nu vom ști niciodată. Astfel, privind din lateral planetele cu atmosferă densă, nu le putem judeca trecutul, deoarece vedem doar un strat de nor variabil. O materie complet diferită este Luna sau Mercur, ale căror suprafețe păstrează urme ale bombardamentelor cu meteoriți și ale proceselor geologice care au avut loc în ultimele miliarde de ani.

Și astfel de bombardamente de planete gigantice practic nu lasă urme. Unul dintre aceste evenimente s-a petrecut la sfârșitul secolului al XX-lea chiar sub ochii astronomilor. Cometa Shoemaker-Levy 9. În 1993, un lanț ciudat de două duzini de comete mici a fost văzut lângă Jupiter. Calculul a arătat că acestea sunt fragmente dintr-o cometă care a zburat lângă Jupiter în 1992 și a fost sfâșiată de efectul de maree al câmpului său gravitațional puternic. Astronomii nu au văzut în sine episodul dezintegrarii cometei, ci au surprins doar momentul în care lanțul de fragmente de cometă se îndepărta de Jupiter cu un „tren”. Dacă dezintegrarea nu s-ar fi produs, atunci cometa, zburând până la Jupiter de-a lungul unei traiectorii hiperbolice, ar fi mers în depărtare de-a lungul celei de-a doua ramuri a hiperbolei și, cel mai probabil, nu s-ar fi mai apropiat niciodată de Jupiter. Dar corpul cometei nu a putut rezista la stresul mareelor ​​și s-a prăbușit, iar energia cheltuită pentru deformarea și ruperea corpului cometei a redus energia cinetică a mișcării sale orbitale, transferând fragmentele de pe o orbită hiperbolică pe una eliptică, închisă în jurul Jupiter. Distanța orbitei la pericentru s-a dovedit a fi mai mică decât raza lui Jupiter, iar în 1994 fragmentele s-au prăbușit pe planetă unul după altul.

Incidentul a fost imens. Fiecare „fragment” al nucleului cometarului este un bloc de gheață care măsoară 1 × 1,5 km. Au zburat pe rând în atmosfera unei planete gigantice cu o viteză de 60 km/s (a doua viteză spațială pentru Jupiter), având o energie cinetică specifică de (60/11) 2 = de 30 de ori mai mare decât dacă ar fi o coliziune. cu Pământul. Astronomii au urmărit cu mare interes din siguranța Pământului catastrofa cosmică de pe Jupiter. Din păcate, fragmentele cometei l-au lovit pe Jupiter din partea care nu era vizibilă de pe Pământ în acel moment. Din fericire, tocmai în acel moment, sonda spațială Galileo era în drum spre Jupiter, a văzut aceste episoade și ni le-a arătat. Datorită rotației zilnice rapide a lui Jupiter, regiunile de coliziune au devenit accesibile atât telescoapelor de la sol, cât și, ceea ce este deosebit de valoros, celor din apropierea Pământului, precum telescopul spațial Hubble, în câteva ore. Acest lucru a fost foarte util, deoarece fiecare bloc, prăbușindu-se în atmosfera lui Jupiter, a provocat o explozie colosală care a distrus stratul superior de nori și a creat o fereastră de viziune adânc în atmosfera lui Jupiter pentru ceva timp. Așa că, datorită bombardamentului cu cometă, am putut să ne uităm acolo o vreme. Au trecut însă 2 luni și nu au mai rămas urme pe suprafața înnorată: norii au acoperit toate ferestrele, de parcă nimic nu s-ar fi întâmplat.

Alt lucru - Pământ. Pe planeta noastră, cicatricile de meteoriți rămân mult timp. Aici este cel mai popular crater de meteorit cu un diametru de aproximativ 1 km și o vârstă de aproximativ 50 de mii de ani. El este încă vizibil. Dar craterele formate cu peste 200 de milioane de ani în urmă pot fi găsite doar folosind metode geologice subtile. Nu sunt vizibile de sus.

Apropo, există un raport destul de sigur între dimensiunea unui meteorit mare care a căzut pe Pământ și diametrul craterului format de acesta - 1:20. Un crater cu diametrul de un kilometru în Arizona s-a format prin impactul unui asteroid mic cu un diametru de aproximativ 50 m. Și în vremuri străvechi, „obuzele” mai mari au lovit Pământul - atât kilometri, cât și chiar zece kilometri. Astăzi știm aproximativ 200 de cratere mari; se numesc astrobleme (răni cereşti); iar în fiecare an se descoperă câteva noi. Cel mai mare cu un diametru de 300 km a fost găsit în sudul Africii, vârsta sa este de aproximativ 2 miliarde de ani. Pe teritoriul Rusiei, cel mai mare crater Popigai din Yakutia, cu un diametru de 100 km. Cu siguranță există și altele mai mari, de exemplu, pe fundul oceanelor, unde sunt mai greu de observat. Adevărat, fundul oceanului este geologic mai tânăr decât continentele, dar se pare că în Antarctica există un crater cu un diametru de 500 km. Este sub apă și doar profilul fundului indică prezența acestuia.

Pe o suprafață Luna, unde nu este nici vânt, nici ploaie, unde nu există procese tectonice, cratere de meteoriți persistă miliarde de ani. Privind luna printr-un telescop, citim istoria bombardamentului cosmic. Pe reversul este o imagine și mai utilă pentru știință. Se pare că, dintr-un motiv oarecare, corpuri mai ales mari nu au căzut niciodată acolo, sau, căzând, nu au putut să spargă crusta lunară, care pe reversul este de două ori mai groasă decât pe cea vizibilă. Prin urmare, lava care curgea nu a umplut cratere mari și nu a ascuns detalii istorice. În orice colț suprafata lunara există un crater de meteorit, mare sau mic, și sunt atât de mulți, încât cei mai tineri îi distrug pe cei care s-au format mai devreme. Saturația a avut loc: Luna nu mai poate deveni mai craterizată decât este. Cratere sunt peste tot. Și aceasta este o cronică minunată a istoriei sistemului solar. Acesta a identificat mai multe episoade de craterizare activă, inclusiv epoca bombardamentelor grele cu meteoriți (cu 4,1-3,8 miliarde de ani în urmă), care au lăsat urme pe suprafața tuturor planetelor terestre și a multor sateliți. De ce ploile de meteoriți au lovit planetele în acea epocă, încă nu înțelegem. Avem nevoie de date noi privind structura interiorului lunar și compoziția materiei la diferite adâncimi, și nu doar la suprafață, de la care au fost colectate până acum mostre.

Mercurîn exterior asemănătoare cu luna, pentru că, la fel ca ea, este lipsită de atmosferă. Suprafața sa stâncoasă, care nu este supusă eroziunii prin gaz și apă, perioadă lungă de timp păstrează urme de bombardament cu meteoriți. Dintre planetele terestre, Mercur deține cele mai vechi urme geologice, vechi de aproximativ 4 miliarde de ani. Dar pe suprafața lui Mercur nu există mări mari pline cu lavă întunecată solidificată și asemănătoare mărilor lunare, deși acolo există cratere de impact nu mai puțin mari decât pe Lună.

Mercur este de aproximativ o ori și jumătate mai mare decât Luna, dar masa lui depășește Luna de 4,5 ori. Faptul este că Luna este aproape în întregime un corp stâncos, în timp ce Mercur are un uriaș miez metalic, aparent format în principal din fier și nichel. Raza miezului său metalic este de aproximativ 75% din raza planetei (iar Pământul este de doar 55%). Volumul nucleului metalic al lui Mercur este de 45% din volumul planetei (iar Pământul are doar 17%). Prin urmare, densitatea medie a lui Mercur (5,4 g/cm3) este aproape egală cu densitatea medie a Pământului (5,5 g/cm3) și depășește semnificativ densitatea medie a Lunii (3,3 g/cm3). Având un miez mare de metal, Mercur ar fi putut depăși Pământul în densitatea sa medie, dacă nu ar fi fost gravitația scăzută de pe suprafața sa. Avand o masa de numai 5,5% din cea a pamantului, are o gravitatie de aproape trei ori mai mica, care nu este capabila sa-si compacteze intestinele la fel de mult ca intestinele Pamantului, in care chiar si mantaua de silicat are o densitate de aproximativ (5). g/cm 3).

Mercur este greu de studiat deoarece se deplasează aproape de Soare. Pentru a lansa un aparat interplanetar de pe Pământ către acesta, acesta trebuie să fie puternic încetinit, adică accelerat în direcția opusă mișcării orbitale a Pământului; abia atunci va începe să „cade” spre Soare. Este imposibil să faci asta imediat cu o rachetă. Prin urmare, în cele două zboruri efectuate până acum către Mercur, au fost folosite manevre gravitaționale în câmpul Pământului, Venus și Mercur însuși pentru a decelera sonda spațială și a o transfera pe orbita lui Mercur.

Pentru prima dată la Mercur a mers în 1973 "Mariner-10" (NASA). S-a apropiat mai întâi de Venus, a încetinit în câmpul său gravitațional și apoi a trecut aproape de Mercur de trei ori în 1974-75. Întrucât toate cele trei întâlniri au avut loc în aceeași regiune a orbitei planetei, iar rotația sa zilnică este sincronizată cu orbital, de trei ori sonda a fotografiat aceeași emisferă a lui Mercur iluminată de Soare.

Nu au existat zboruri către Mercur în următoarele câteva decenii. Și abia în 2004 a fost posibilă lansarea celui de-al doilea dispozitiv - MESSENGER ( Suprafața mercurului, mediul spațial, geochimie și distanță; NASA). După ce a efectuat mai multe manevre gravitaționale în apropierea Pământului, Venus (de două ori) și Mercur (de trei ori), în 2011 sonda a intrat pe orbită în jurul lui Mercur și a efectuat cercetări asupra planetei timp de 4 ani.

Lucrările lângă Mercur sunt complicate de faptul că planeta este în medie de 2,6 ori mai aproape de Soare decât de Pământ, astfel încât fluxul de lumină solară acolo este de aproape 7 ori mai mare. Fără o „umbrelă solară” specială, umplerea electronică a sondei s-ar supraîncălzi. O a treia expediție la Mercur, numită BepiColombo, europenii și japonezii participă la el. Lansarea este programată pentru toamna anului 2018. Două sonde vor zbura simultan, care vor intra pe orbita lui Mercur la sfârșitul anului 2025, după un zbor în apropierea Pământului, două lângă Venus și șase lângă Mercur. Pe lângă un studiu detaliat al suprafeței planetei și al câmpului gravitațional al acesteia, este planificat un studiu detaliat al magnetosferei și al câmpului magnetic al lui Mercur, care este un mister pentru oamenii de știință. Deși Mercur se rotește foarte lent, iar miezul său de metal ar fi trebuit să se răcească și să se solidifice cu mult timp în urmă, planeta are un câmp magnetic dipol care este de 100 de ori mai mic decât puterea Pământului, dar menține totuși o magnetosferă în jurul planetei. Teoria modernă generarea unui câmp magnetic în corpurile cerești, așa-numita teorie a dinamului turbulent, necesită prezența unui strat de conductor lichid de electricitate în intestinele planetei (pentru Pământ, aceasta este partea exterioară a miezului de fier) ​​și rotație relativ rapidă. Din ce motiv nucleul lui Mercur este încă lichid, nu este încă clar.

Mercur are o caracteristică uimitoare pe care nicio altă planetă nu o are. Mișcarea lui Mercur pe orbită în jurul Soarelui și rotația sa în jurul axei sale sunt în mod clar sincronizate între ele: în timpul a două perioade orbitale, face trei rotații în jurul axei. În general, astronomii sunt familiarizați cu mișcarea sincronă de mult timp: Luna noastră se rotește sincron în jurul axei sale și se învârte în jurul Pământului, perioadele acestor două mișcări sunt aceleași, adică sunt într-un raport de 1:1. Și pe alte planete, unii sateliți prezintă aceeași caracteristică. Acesta este rezultatul efectului de maree.

Pentru a urmări mișcarea lui Mercur (fig. mai sus), punem o săgeată pe suprafața lui. Se poate observa că într-o singură revoluție în jurul Soarelui, adică într-un an Mercur, planeta s-a întors în jurul axei sale exact de o dată și jumătate. În acest timp, ziua din zona săgeții s-a schimbat în noapte, a trecut jumătate din ziua solară. O altă revoluție anuală - și în zona săgeții ziua vine din nou, o zi solară a expirat. Astfel, pe Mercur, o zi solară durează doi ani Mercur.

Despre maree vom vorbi în detaliu în Cap. 6. Ca urmare a influenței mareelor ​​de la Pământ, Luna și-a sincronizat cele două mișcări - rotația axială și circulația orbitală. Pământul are o influență foarte puternică asupra Lunii: și-a întins silueta, și-a stabilizat rotația. Orbita Lunii este aproape circulară, așa că Luna se mișcă de-a lungul ei cu o viteză aproape constantă la o distanță aproape constantă de Pământ (am discutat despre amploarea acestui „aproape” în capitolul 1). Prin urmare, efectul de maree se schimbă puțin și controlează rotația Lunii de-a lungul întregii orbite, ducând la o rezonanță 1:1.

Spre deosebire de Lună, Mercur se mișcă în jurul Soarelui pe o orbită substanțial eliptică, apropiindu-se acum de stea, apoi îndepărtându-se de aceasta. Când este departe, lângă afeliul orbitei, influența mareelor ​​a Soarelui slăbește, deoarece depinde de distanță ca 1/ R 3 . Când Mercur se apropie de Soare, mareele sunt mult mai puternice, așa că doar în regiunea perihelială Mercur își sincronizează eficient cele două mișcări - zilnică și orbitală. A doua lege a lui Kepler ne spune că viteza unghiulară a mișcării orbitale este maximă în punctul de periheliu. Acolo au loc „capturarea mareelor” și sincronizarea vitezelor unghiulare ale lui Mercur – zilnice și orbitale. În punctul de periheliu, ele sunt exact egale între ele. Deplasându-se mai departe, Mercur aproape că încetează să simtă influența mareelor ​​a Soarelui și își păstrează viteza unghiulară de rotație, reducând treptat viteza unghiulară a mișcării orbitale. Prin urmare, într-o perioadă orbitală, reușește să facă o rotație și jumătate zilnic și cade din nou în ghearele efectului de maree. Fizica foarte simpla si frumoasa.

Suprafața lui Mercur este aproape imposibil de distins de Lună. Chiar și astronomii profesioniști, când au apărut primele imagini detaliate ale lui Mercur, le-au arătat unul altuia și au întrebat: „Ei bine, ghiciți, este Luna sau Mercur?”. Este chiar greu de ghicit. Și acolo, și există o suprafață bătută de meteoriți. Dar, desigur, există caracteristici. Deși nu există mari mari de lavă pe Mercur, suprafața sa nu este uniformă: există regiuni mai vechi și mai tinere (baza pentru aceasta este numărarea craterelor de meteoriți). Mercur diferă de Lună prin prezența unor margini și pliuri caracteristice la suprafață, rezultate din compresia planetei în timpul răcirii uriașului său nucleu metalic.

Fluctuațiile de temperatură pe suprafața lui Mercur sunt mai mari decât pe Lună. În timpul zilei la ecuator 430 ° C, iar noaptea -173 ° C. Dar solul lui Mercur servește ca un bun izolator termic, așa că la o adâncime de aproximativ 1 m, scăderile de temperatură zilnice (sau bienale?) nu se mai simt. Deci, dacă zburați spre Mercur, atunci primul lucru de făcut este să sapi o pirogă. Va fi aproximativ 70 ° C la ecuator; prea cald. Dar în regiunea polilor geografici din pirogă vor fi aproximativ -70 ° C. Astfel, puteți găsi cu ușurință latitudinea geografică la care vă veți simți confortabil în pirog.

Cele mai scăzute temperaturi se observă în partea de jos a craterelor polare, unde razele soarelui nu ajung niciodată. Acolo au fost descoperite depozite de gheață de apă, care au fost găsite anterior de radarele de pe Pământ și apoi confirmate de instrumentele sondei spațiale MESSENGER. Originea acestei gheață este încă în discuție. Sursele sale pot fi atât comete, cât și vapori de apă care ies din intestinele planetei.

Mercur are unul dintre cele mai mari cratere de impact din sistemul solar - Câmpia de căldură ( Bazinul caloric) cu diametrul de 1550 km. Aceasta este o urmă de la impactul unui asteroid cu un diametru de cel puțin 100 km, care aproape a despărțit mica planetă. Acest lucru s-a întâmplat în urmă cu aproximativ 3,8 miliarde de ani, în perioada așa-numitului „bombardament greu târziu” ( Bombardament puternic târziu), când, din motive care nu sunt pe deplin înțelese, a crescut numărul de asteroizi și comete de pe orbite care traversează orbitele planetelor terestre.

Când Mariner 10 a fotografiat Câmpia căldurii în 1974, încă nu știam ce s-a întâmplat pe partea opusă a lui Mercur după acest impact teribil. Este clar că dacă mingea este lovită, atunci sunt excitate undele sonore și de suprafață, care se propagă simetric, trec prin „ecuator” și se adună în punctul antipodal, diametral opus punctului de impact. Perturbația de acolo converge către un punct, iar amplitudinea oscilațiilor seismice crește rapid. Este ca și cum șoferii de vite își pocnesc din bici: energia și impulsul undei sunt practic conservate, iar grosimea biciului tinde spre zero, astfel încât viteza oscilației crește și devine supersonică. Era de așteptat ca în regiunea Mercur vizavi de bazin Calorii va fi o imagine a unei distrugeri incredibile. În general, aproape că așa a ieșit: acolo a fost descoperită o vastă zonă deluroasă cu suprafață ondulată, deși mă așteptam să existe un crater antipodal. Mi s-a părut că în timpul prăbușirii unei unde seismice va avea loc un fenomen „oglindă” la căderea unui asteroid. Observăm acest lucru atunci când o picătură cade pe o suprafață calmă de apă: mai întâi creează o mică depresiune, apoi apa se repezi înapoi și aruncă o mică picătură nouă în sus. Acest lucru nu s-a întâmplat pe Mercur și acum înțelegem de ce. Intestinele sale s-au dovedit a fi neomogene și focalizarea exactă a undelor nu a avut loc.

În general, relieful lui Mercur este mai neted decât cel al Lunii. De exemplu, pereții craterelor Mercur nu sunt atât de înalți. Cauza probabila aceasta este servită de gravitația mai mare și intestinele mai calde și mai moi ale lui Mercur.

Venus- a doua planetă de la Soare și cea mai misterioasă dintre planetele terestre. Nu este clar care este originea atmosferei sale foarte dense, compusă aproape în întregime din dioxid de carbon (96,5%) și azot (3,5%) și care provoacă un puternic efect de seră. Nu este clar de ce Venus se rotește atât de încet în jurul axei sale - de 244 de ori mai încet decât Pământul și, de asemenea, în direcția opusă. În același timp, atmosfera masivă a lui Venus, sau mai bine zis, stratul său înnorat, zboară în jurul planetei în patru zile pământești. Acest fenomen se numește superrotație a atmosferei. În același timp, atmosfera se freacă de suprafața planetei și ar fi trebuit să încetinească cu mult timp în urmă. La urma urmei, nu se poate mișca în jurul planetei mult timp, al cărui corp solid stă practic nemișcat. Dar atmosfera se rotește și chiar în direcția opusă rotației planetei în sine. Este clar că energia atmosferei se disipează din frecarea cu suprafața, iar momentul său unghiular este transferat corpului planetei. Aceasta înseamnă că există un aflux de energie (evident - solară), datorită căruia funcționează motorul termic. Întrebare: Cum este implementată această mașină? Cum se transformă energia Soarelui în mișcarea atmosferei venusiane?

Datorită rotației lente a lui Venus, forțele Coriolis asupra acesteia sunt mai slabe decât pe Pământ, astfel încât ciclonii atmosferici sunt mai puțin compacti acolo. De fapt, sunt doar două dintre ele: unul în emisfera nordică, celălalt în sud. Fiecare dintre ele „vântuiește” de la ecuator la propriul pol.

Straturile superioare ale atmosferei venusiane au fost studiate în detaliu prin survol (efectuând o manevră gravitațională) și sonde orbitale - americane, sovietice, europene și japoneze. Timp de câteva decenii, vehiculele din seria Venera au fost lansate acolo de inginerii sovietici, iar aceasta a fost cea mai reușită descoperire a noastră în domeniul explorării planetare. Sarcina principală a fost să aterizezi un vehicul de coborâre la suprafață pentru a vedea ce era sub nori.

Proiectanții primelor sonde, ca și autorii lucrărilor de science fiction din acei ani, s-au ghidat după rezultatele observațiilor optice și radioastronomice, din care a rezultat că Venus este un analog mai cald al planetei noastre. De aceea, la mijlocul secolului XX, toți scriitorii de science fiction, de la Belyaev, Kazantsev și Strugatsky până la Lem, Bradbury și Heinlein, și-au imaginat pe Venus o lume inospitalieră (fierbinte, mlăștinoasă, cu o atmosferă otrăvitoare), dar, în general, o lume. asemănător Pământului. Din același motiv, primele aterizare ale sondelor venusiane au fost făcute nu foarte puternice, incapabile să reziste la o presiune mare. Și au murit, coborând în atmosferă, unul câte unul. Apoi carcasele lor au început să fie mai puternice, proiectate pentru o presiune de 20 de atmosfere. Dar nici asta nu a fost de ajuns. Apoi designerii, „mușcând bitul”, au realizat o sondă de titan care poate rezista la o presiune de 180 atm. Și a aterizat în siguranță la suprafață („Venus-7”, 1970). Rețineți că nu orice submarin poate rezista la o astfel de presiune, care predomină la o adâncime de aproximativ 2 km în ocean. S-a dovedit că lângă suprafața lui Venus, presiunea nu scade sub 92 atm (9,3 MPa, 93 bar), iar temperatura este de 464 ° C.

În 1970, visul unei Venus ospitaliere, asemănător Pământului din perioada Carboniferului, a fost în cele din urmă pus capăt la suprafața lui Venus au devenit o operațiune de rutină, dar nu este posibil să lucrezi acolo mult timp. timp: după 1-2 ore, interiorul aparatului se încălzește, iar electronica eșuează.

Primii sateliți artificiali au apărut în jurul lui Venus în 1975 (Venera-9 și -10). În general, lucrările pe suprafața lui Venus ale vehiculelor de coborâre Venera-9 ... -14 (1975-1981) s-au dovedit a fi extrem de reușite, care au studiat atât atmosfera, cât și suprafața planetei la locul de aterizare, a reușit chiar să preleveze probe de sol și să-i determine compoziția chimică și proprietățile mecanice. Însă cel mai mare efect în rândul pasionaților de astronomie și astronautică a fost cauzat de panoramele fotografice ale locurilor de aterizare transmise de aceștia, mai întâi în alb-negru, iar mai târziu color. Apropo, cerul venusian, văzut de la suprafață, este portocaliu. Frumos! Până acum (2017), aceste imagini rămân singurele și prezintă un mare interes pentru oamenii de știință planetar. Continuă să fie procesate și din când în când se găsesc piese noi pe ele.

Astronautica americană a avut, de asemenea, o contribuție semnificativă la studiul lui Venus în acei ani. Vehiculele zburătoare „Mariner-5 și -10” au studiat straturile superioare ale atmosferei. Pioneer Venera 1 (1978) a devenit primul satelit american al lui Venus și a făcut măsurători radar. Și Pioneer-Venus-2 (1978) a trimis 4 vehicule de coborâre în atmosfera planetei: unul mare (315 kg) cu o parașută în regiunea ecuatorială a emisferei de zi și trei mici (90 kg fiecare) fără parașute - pentru latitudinile mijlocii și la nord de emisfera diurnă, precum și emisfera de noapte. Niciunul dintre ele nu a fost proiectat să lucreze la suprafață, dar unul dintre vehiculele mici a aterizat în siguranță (fără parașută!) Și a lucrat la suprafață mai mult de o oră. Acest caz vă permite să simți cât de mare este densitatea atmosferei lângă suprafața lui Venus. Atmosfera lui Venus este de aproape 100 de ori mai masivă decât atmosfera Pământului, iar densitatea sa la suprafață este de 67 kg/m 3 , care este de 55 de ori mai dens decât aerul Pământului și de numai 15 ori mai mică decât densitatea apei lichide.

Nu a fost ușor să creăm sonde științifice puternice, care să reziste presiunii atmosferei venusiane, la fel ca la un kilometru adâncime în oceanele noastre. Dar a fost și mai dificil să le faci să reziste la temperatura ambientală de 464 ° C în prezența unui aer atât de dens. Fluxul de căldură prin carcasă este colosal. Prin urmare, chiar și cele mai fiabile dispozitive nu au funcționat mai mult de două ore. Pentru a coborî rapid la suprafață și a-și extinde munca acolo, Venera au scăpat parașuta în timpul aterizării și și-au continuat coborârea, fiind frânați doar de un mic scut pe carenă. Impactul asupra suprafeței a fost atenuat de un dispozitiv special de amortizare - suportul de aterizare. Designul s-a dovedit a fi atât de reușit încât Venera-9 s-a așezat pe o pantă cu o înclinare de 35 ° fără probleme și a funcționat normal.

Având în vedere albedo-ul ridicat al lui Venus și densitatea colosală a atmosferei sale, oamenii de știință s-au îndoit că va exista suficientă lumină solară lângă suprafață pentru a fotografia. În plus, o ceață densă ar putea atârna bine în fundul oceanului gazos al lui Venus, împrăștiind lumina soarelui și nepermițând obținerea unei imagini de contrast. Prin urmare, pe primele aterizare au fost instalate lămpi cu halogen cu mercur pentru a ilumina solul și a crea contrast de lumină. Dar s-a dovedit că acolo există destulă lumină naturală: este lumină pe Venus, ca într-o zi înnorată pe Pământ. Și contrastul în lumina naturală este, de asemenea, destul de acceptabil.

În octombrie 1975, aterizatoarele Venera-9 și -10, prin blocurile lor orbitale, au transmis către Pământ primele imagini ale suprafeței unei alte planete (dacă nu luăm în considerare Luna). La prima vedere, perspectiva în aceste panorame pare ciudat distorsionată din cauza rotației direcției de fotografiere. Aceste imagini au fost obținute cu un telefotometru (scanner optic-mecanic), al cărui „look” s-a deplasat încet de la orizont sub picioarele aterizatorului și apoi către un alt orizont: s-a obținut o măturare de 180°. Două telefotometre de pe părțile opuse ale aparatului trebuiau să ofere o panoramă completă. Dar capacele de pe lentile nu se deschideau întotdeauna. De exemplu, pe „Venus-11 și -12” niciunul dintre cele patru nu sa deschis.

Unul dintre cele mai frumoase experimente privind studiul lui Venus a fost realizat folosind sondele BeGa-1 și -2 (1985). Numele lor înseamnă „Venus-Halley”, deoarece după separarea vehiculelor de coborâre îndreptate către suprafața lui Venus, părțile de zbor ale sondelor au mers să exploreze nucleul cometei Halley și au făcut-o cu succes pentru prima dată. De asemenea, aterizatoarele nu au fost chiar obișnuite: partea principală a aparatului a aterizat la suprafață, iar în timpul coborârii, un balon realizat de ingineri francezi s-a separat de acesta și a zburat timp de aproximativ două zile în atmosfera lui Venus la o altitudine de 53. -55 km, transmiterea datelor despre temperatură și presiune către Pământ, iluminare și vizibilitate în nori. Datorită vântului puternic care sufla la această înălțime cu o viteză de 250 km/h, baloanele au reușit să zboare în jurul unei părți semnificative a planetei. Frumos!

Fotografiile de la locurile de aterizare arată doar zone mici din suprafața venusiană. Este posibil să vezi toată Venus prin nori? Poate sa! Radarul vede prin nori. Doi sateliți sovietici cu radare de scanare laterală și un american au zburat spre Venus. Pe baza observațiilor lor, au fost compilate hărți radio de foarte înaltă rezoluție ale lui Venus. Este dificil de demonstrat pe o hartă generală, dar este clar vizibil pe fragmente separate ale hărții. Nivelurile sunt afișate color pe hărțile radio: albastru și albastru sunt zone joase; dacă ar fi apă pe Venus, ar fi oceane. Dar apa lichidă nu poate exista pe Venus. Și nici acolo practic nu există apă gazoasă. Verzui și gălbui sunt continentele, să le numim așa. Roșu și alb sunt cele mai înalte puncte de pe Venus. Acesta este „Tibet venusian” - cel mai înalt platou. Cel mai înalt vârf de pe el - Muntele Maxwell - se ridică la 11 km.

Nu există date sigure despre intestinele lui Venus, despre structura sa internă, deoarece studiile seismice nu au fost încă efectuate acolo. În plus, rotația lentă a planetei nu permite măsurarea momentului său de inerție, ceea ce ar putea spune despre distribuția densității cu adâncimea. Până acum, ideile teoretice se bazează pe asemănarea lui Venus cu Pământul, iar absența aparentă a plăcilor tectonice pe Venus se explică prin absența apei pe aceasta, care servește drept „lubrifiant” pe Pământ, permițând plăcilor să alunece. și se scufundă unul sub celălalt. Împreună cu temperatura ridicată a suprafeței, aceasta duce la o încetinire sau chiar la absența completă a convecției în corpul lui Venus, reduce rata de răcire a interiorului său și poate explica lipsa unui câmp magnetic în acesta. Toate acestea par logice, dar necesită o verificare experimentală.

Apropo, oh Pământ. Nu voi discuta în detaliu despre a treia planetă de la Soare, deoarece nu sunt geolog. În plus, fiecare dintre noi are o idee generală despre Pământ, chiar și pe baza cunoștințelor școlare. Dar în legătură cu studiul altor planete, observ că intestinele planetei noastre nu ne sunt nici ele complet clare. Aproape în fiecare an au loc descoperiri majore în geologie, uneori chiar și noi straturi sunt descoperite în intestinele Pământului. Nici măcar nu știm exact temperatura din miezul planetei noastre. Uitați-vă la recenziile recente: unii autori cred că temperatura la limita nucleului interior este de aproximativ 5000 K, iar alții - că este mai mare de 6300 K. Acestea sunt rezultatele calculelor teoretice, care includ parametri nu tocmai fiabili care descriu proprietățile materiei la o temperatură de mii de kelvin și o presiune de milioane de bari. Până când aceste proprietăți nu vor fi studiate în mod fiabil în laborator, nu vom primi cunoștințe exacte despre intestinele Pământului.

Unicitatea Pământului între planete asemănătoare acestuia constă în prezența unui câmp magnetic și a apei lichide la suprafață, iar a doua, aparent, este o consecință a primei: magnetosfera Pământului ne protejează atmosfera și, indirect, hidrosfera. din fluxurile vântului solar. Pentru a genera un câmp magnetic, așa cum pare acum, trebuie să existe un strat lichid conductor electric în intestinele planetei, acoperit de mișcare convectivă și o rotație zilnică rapidă care asigură forța Coriolis. Doar în aceste condiții este activat mecanismul dinam care amplifică câmpul magnetic. Venus abia se rotește, așa că nu are câmp magnetic. Miezul de fier al micului Marte s-a răcit și s-a întărit de mult timp, așa că este, de asemenea, lipsit de un câmp magnetic. Mercur, s-ar părea, se rotește foarte lent și ar fi trebuit să se răcească înainte de Marte, dar are un câmp magnetic dipol destul de tangibil, cu o putere de 100 de ori mai slabă decât cea a Pământului. Paradox! Influența mareelor ​​a Soarelui este acum considerată responsabilă pentru menținerea nucleului de fier al lui Mercur în stare topită. Vor trece miliarde de ani, miezul de fier al Pământului se va răci și se va întări, privând planeta noastră de protecție magnetică de vântul solar. Și singura planetă solidă cu un câmp magnetic va rămâne - destul de ciudat - Mercur.

Acum să ne întoarcem la Marte. A lui aspect ne atrage imediat din două motive: chiar și în fotografiile făcute de departe se văd calotele polare albe și o atmosferă translucidă. Acest lucru este legat de Marte cu Pământul: calotele polare dau naștere ideii de prezență a apei, iar atmosfera - a posibilității de a respira. Și deși pe Marte cu apă și aer nu totul este atât de sigur pe cât pare la prima vedere, această planetă a atras de mult cercetători.

În trecut, astronomii obișnuiau să studieze Marte printr-un telescop și, prin urmare, așteptau cu nerăbdare momentele numite „opoziții cu Marte”. Ce se opune la ce în aceste momente?

Din punctul de vedere al unui observator pământesc, în momentul opoziției, Marte se află pe o parte a Pământului, iar Soarele pe cealaltă parte. Este clar că tocmai în aceste momente Pământul și Marte se apropie la o distanță minimă, Marte este vizibil pe cer toată noaptea și este bine iluminat de Soare. Pământul își face revoluția în jurul Soarelui într-un an, iar Marte în 1,88 ani, deci intervalul mediu de timp dintre opoziții durează puțin mai mult de doi ani. Ultima opoziție a lui Marte a fost în 2016, însă nu a fost deosebit de apropiată. Orbita lui Marte este vizibil eliptică, astfel încât cele mai apropiate apropieri de Pământ au loc atunci când Marte se află în regiunea periheliului orbitei sale. Pe Pământ (în epoca noastră) este sfârșitul lunii august. Prin urmare, confruntările din august și septembrie sunt numite „mare”; în aceste momente, care vin la fiecare 15-17 ani, planetele noastre se apropie între ele cu mai puțin de 60 de milioane de km. Acest lucru se va întâmpla în 2018. O confruntare super strânsă a avut loc în 2003: atunci Marte era la doar 55,8 milioane de km distanță. În acest sens, s-a născut un nou termen - „cele mai mari opoziții ale lui Marte”: acestea sunt considerate acum apropieri de mai puțin de 56 de milioane de km. Ele apar de 1-2 ori pe secol, dar în secolul curent vor fi chiar trei dintre ele - așteptați 2050 și 2082.

Dar chiar și în momentele de mari confruntări, puține lucruri pot fi văzute pe Marte printr-un telescop de pe Pământ. Iată un desen al unui astronom care privește Marte printr-un telescop. O persoană nepregătită va arăta și va fi dezamăgită - nu va vedea nimic, doar o mică „picătură” roz. Dar în același telescop, ochiul experimentat al unui astronom vede mai mult. Astronomii au observat de mult calota polară, cu secole în urmă. La fel și zonele întunecate și luminoase. Cele întunecate au fost numite în mod tradițional mări, iar cele deschise – continente.

Un interes sporit pentru Marte a apărut în epoca marii opoziții din 1877: până atunci erau deja construite telescoape bune, iar astronomii făcuseră câteva descoperiri importante. Astronomul american Asaph Hall a descoperit lunile de pe Marte - Phobos și Deimos. Iar astronomul italian Giovanni Schiaparelli a trasat linii misterioase pe suprafața planetei - canalele marțiane. Desigur, Schiaparelli nu a fost primul care a văzut canalele: unii dintre ei au observat înaintea lui (de exemplu, Angelo Secchi). Dar după Schiaparelli, acest subiect a devenit dominant în studiul lui Marte timp de mulți ani.

Observațiile detaliilor suprafeței lui Marte, precum „canale” și „mări”, au marcat începutul unei noi etape în studiul acestei planete. Schiaparelli credea că „mările” lui Marte ar putea fi într-adevăr corpuri de apă. Întrucât liniile care le legau trebuiau să li se dea un nume, Schiaparelli le numea „canale” (canali), adică prin aceasta strâmtorile mării și în niciun caz structuri create de om. El credea că apa curge de fapt prin aceste canale în regiunile polare în timpul topirii calotelor polare. După descoperirea „canalelor” pe Marte, unii oameni de știință au sugerat natura lor artificială, care a servit drept bază pentru ipoteze despre existența ființelor inteligente pe Marte. Dar Schiaparelli însuși nu a considerat această ipoteză fundamentată științific, deși nu a exclus existența vieții pe Marte, poate chiar inteligentă.

Cu toate acestea, ideea unui sistem artificial de canale de irigare pe Marte a început să câștige teren în alte țări. Acest lucru s-a datorat parțial faptului că canalele italiene au fost prezentate în engleză ca canal (căi navigabile artificiale) și nu ca canal (strâmtoarea naturală). Da, iar în rusă cuvântul „canal” înseamnă o structură artificială. Ideea marțienilor a captivat atunci mulți, și nu numai scriitori (amintiți-vă de HG Wells cu „Războiul lumilor”, 1897), ci și cercetători. Cel mai faimos dintre ei a fost Percival Lovell. Acest american a primit o educație excelentă la Harvard, stăpânind în egală măsură matematica, astronomia și științele umaniste. Dar, ca urmaș al unei familii nobile, el ar deveni mai degrabă un diplomat, scriitor sau călător decât un astronom. Cu toate acestea, după ce a citit lucrările lui Schiaparelli despre canale, a devenit interesat de Marte și a crezut în existența vieții și a civilizației pe acesta. În general, a abandonat toate celelalte afaceri și a început să studieze Planeta Roșie.

Cu bani de la familia sa bogată, Lovell a construit un observator și a început să picteze canale. Rețineți că fotografia era atunci la început, iar ochiul unui observator experimentat este capabil să sesizeze cele mai mici detalii în condiții de turbulență atmosferică, care distorsionează imaginile obiectelor îndepărtate. Hărțile canalelor marțiane create la Observatorul Lovell au fost cele mai detaliate. În plus, fiind un bun scriitor, Lovell a scris unele dintre cele mai distractive cărți - Marte și canalele sale (1906), Marte ca locuință a vieții(1908) și alții.Doar unul dintre ele a fost tradus în limba rusă înainte de revoluție: „Marte și viața pe ea” (Odesa: Matezis, 1912). Aceste cărți au captivat o întreagă generație cu speranța de a-i întâlni pe marțieni.

Trebuie recunoscut că povestea canalelor marțiane nu a primit o explicație exhaustivă. Există desene vechi cu canale și fotografii moderne fără ele. Unde sunt canalele? Ce-a fost asta? Conspirația unui astronom? Nebunie în masă? Autohipnoza? Este greu să reproșezi asta oamenilor de știință care și-au dat viața științei. Poate că răspunsul la această poveste este în fața noastră.

Și astăzi studiem Marte, de regulă, nu printr-un telescop, ci cu ajutorul sondelor interplanetare. (Deși telescoapele sunt încă folosite pentru aceasta și uneori aduc rezultate importante.) Zborul sondelor către Marte se efectuează de-a lungul celei mai favorabile traiectorii semi-eliptice din punct de vedere energetic. Folosind a treia lege a lui Kepler, este ușor de calculat durata unui astfel de zbor. Datorită excentricității mari a orbitei marțiane, timpul de zbor depinde de sezonul de lansare. În medie, un zbor de la Pământ la Marte durează 8-9 luni.

Poate fi trimisă o misiune cu echipaj pe Marte? Acesta este un subiect mare și interesant. S-ar părea că tot ceea ce este necesar pentru aceasta este un vehicul de lansare puternic și o navă spațială confortabilă. Nimeni nu are încă transportatori suficient de puternici, dar la ele lucrează ingineri americani, ruși și chinezi. Nu există nicio îndoială că o astfel de rachetă va fi creată în următorii ani de către întreprinderi de stat (de exemplu, noua noastră rachetă Angara în cea mai puternică versiune) sau companii private (Elon Musk - de ce nu).

Există vreo navă în care astronauții vor petrece multe luni în drum spre Marte? Până acum nu există așa ceva. Toate cele existente (Soyuz, Shenzhou) și chiar și cele supuse testelor (Dragon V2, CST-100, Orion) sunt foarte înghesuite și potrivite doar pentru un zbor către Lună, unde este la doar 3 zile distanță. Adevărat, există o idee de a umfla încăperi suplimentare după decolare. În toamna lui 2016, modulul gonflabil a fost testat pe ISS și a funcționat bine. Astfel, în curând va apărea și posibilitatea tehnică a unui zbor spre Marte. Deci care este problema? Într-un bărbat!

Suntem în mod constant expuși la radioactivitatea naturală a rocilor terestre, la fluxuri de particule cosmice sau la radioactivitate creată artificial. La suprafața Pământului, fundalul este slab: suntem protejați de magnetosfera și atmosfera planetei, precum și de corpul acesteia, acoperind emisfera inferioară. Pe orbita joasă a Pământului, unde lucrează astronauții ISS, atmosfera nu mai ajută, așa că fondul de radiații crește de sute de ori. În spațiul cosmic, este încă de câteva ori mai mare. Acest lucru limitează semnificativ durata șederii în siguranță a unei persoane în spațiu. Trebuie remarcat faptul că lucrătorilor din industria nucleară le este interzis să primească mai mult de 5 rem pe an - acest lucru este aproape sigur pentru sănătate. Astronauților li se permite să primească până la 10 rems pe an (un nivel acceptabil de pericol), ceea ce limitează durata muncii lor pe ISS la un an. Iar un zbor spre Marte cu întoarcere pe Pământ în cel mai bun caz (dacă nu există erupții puternice pe Soare) va duce la o doză de 80 de rem, ceea ce va crea o probabilitate mare de boală oncologică. Acesta este tocmai principalul obstacol în calea zborului omului spre Marte. Pot astronauții să fie protejați de radiații? Teoretic, este posibil.

Pe Pământ suntem protejați de o atmosferă a cărei grosime, în ceea ce privește cantitatea de materie pe centimetru pătrat, este echivalentă cu un strat de apă de 10 metri. Atomii de lumină disipă mai bine energia particulelor cosmice, astfel încât stratul protector al unei nave spațiale poate avea o grosime de 5 metri. Dar chiar și într-o navă înghesuită, masa acestei protecții va fi măsurată în sute de tone. Trimiterea unei astfel de nave pe Marte depășește puterea unei rachete moderne și chiar promițătoare.

Bine atunci. Să presupunem că există voluntari care sunt gata să-și riște sănătatea și să meargă pe Marte într-o direcție fără protecție împotriva radiațiilor. Vor putea lucra acolo după aterizare? Se poate aștepta ca ei să ducă la bun sfârșit sarcina? Îți amintești cum se simt astronauții, după ce au petrecut jumătate de an pe ISS, imediat după ce aterizează la sol? Se efectuează pe mâini, se pun pe targă, iar timp de două-trei săptămâni sunt reabilitate, restabilind rezistența oaselor și forța musculară. Și pe Marte, nimeni nu le poate purta în mâini. Acolo va trebui să ieși pe cont propriu și să lucrezi în costume grele, ca pe lună. La urma urmei, presiunea atmosferei de pe Marte este aproape zero. Costumul este foarte greu. Pe Lună a fost relativ ușor să te miști în ea, deoarece gravitația de acolo este 1/6 din cea a Pământului, iar în cele trei zile de zbor către Lună, mușchii nu au timp să slăbească. Astronauții vor ajunge pe Marte după ce au petrecut multe luni în condiții de imponderabilitate și radiații, iar gravitația pe Marte este de două ori și jumătate față de cea a Lunii. În plus, chiar pe suprafața lui Marte, radiația este aproape aceeași ca și în spațiul cosmic: Marte nu are un câmp magnetic, iar atmosfera sa este prea rarefiată pentru a servi drept protecție. Așa că filmul „Marțianul” este o fantezie, foarte frumos, dar nerealist.

Cum ne-am imaginat baza marțiană înainte? Am ajuns, am pus module de laborator la suprafață, trăim și lucrăm în ele. Și acum iată cum: am zburat, am săpat, am construit adăposturi la o adâncime de cel puțin 2-3 metri (aceasta este o protecție destul de fiabilă împotriva radiațiilor) și am încercat să ieșim la suprafață mai rar și nu pentru mult timp. Ieșirile la suprafață sunt episodice. Mai mult stăm în subteran și controlăm activitatea roverelor. Deci pot fi controlate de pe Pământ, chiar mai eficient, mai ieftin și fără riscuri pentru sănătate. Ceea ce se face de câteva decenii.

Despre ce au învățat roboții despre Marte -.

Ilustrații pregătite de V. G. Surdin și N. L. Vasilyeva folosind fotografii NASA și imagini de pe site-uri publice