История и строение
Солнечная система – наша планетная система, включающая в себя Солнце и все естественные объекты, вращающиеся вокруг него. Она появилась 4,57 миллиарда лет назад, когда температура и давление, создаваемые гравитацией внутри первичного газопылевого облака, привели к началу термоядерной реакции.
Основную часть массы Солнечной системы заключается в Солнце, а все остальное содержится в планетах, карликовых планетах, астероидах, кометах, пыли и газе. Восемь относительно уединенных планет имеют относительно круговые орбиты и располагаются в границах почти плоского диска - плоскости эклиптики. Земля входит в так называемую земную группу, в которую входят первые четыре от Солнца планеты - Меркурий, Венера, Земля и , состоящие в основном, из силикатов и металлов. За ними следует группа из четырех более удалённых от Солнца планет - , Урана и Нептуна (также называемых газовыми гигантами), по сравнению с планетами земного типа их размеры огромны. Особенно велики Юпитер и Сатурн, крупнейшие в Солнечной системе, состоящие в основном из гелия и водорода; в составе Урана и Нептуна, кроме водорода и гелия, определяется также угарный газ и метан. Эти планеты также называют «ледяными гигантами». Все газовые гиганты окружены кольцами из пыли и других частиц.
Наша система обладает двумя областями с малыми телами. Пояс астероидов между Марсом и Юпитером включает в себя множество объектов, состоящих из силикатов и металлов, что говорит о сходстве с планетами земного типа. Самые крупные объекты в нем это карликовая планета и астероиды Веста, Гигея и Паллада. За орбитой Нептуна находится так называемый пояс Койпера, его объекты состоят из водяного льда, аммиака и метана. Крупнейшими объектами пояса Койпера , обнаруженными на этот день, считают , Седну, Хаумеа, Макемаке, Квавар, Орк и Эриду.
В Солнечной системе существуют и другие популяции малых тел, такие как планетные квазиспутники и троянцы, околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе кометы, метеороиды и космическая пыль.
Солнечный ветер (поток плазмы от Солнца) создаёт пузырь в межзвёздной среде, называемый гелиосферой , который простирается до края рассеянного диска. Гипотетическое облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз дальше гелиосферы.
Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.
Центральный объект системы, Солнце, является так называемым жёлтым карликом и принадлежит к звездам главной последовательности спектрального класса G2V. Несмотря на такое название, Солнце вовсе не маленькая звезда. Ее масса составляет примерно 99,866 % массы всей системы. Примерно 99 % оставшейся массы приходится на газовые гиганты (из этого большая часть досталась Юпитеру и Сатурну - около 90 %).
Движение большинства крупных объектов Солнечной системы происходит практически в одной плоскости, получившей название плоскость эклиптики , но движение комет и многих объектов пояса Койпера часто характеризует большой угол наклона к этой плоскости.
Направление вращения всех планет и большинства других объектов повторяет направление вращения Солнца , из этого правила есть исключения, например, комета Галлея.
Самая большая угловая скорость зафиксирована у Меркурия - на полный оборот вокруг Солнца он тратит 88 земных суток, а у самой далекой планеты, Нептуна, один оборот вокруг Солнца происходит за 165 земных лет.
У большинства планет направление вращения вокруг своей оси и направление вращения вокруг Солнца совпадают, исключением из этого правила являются Венера и Уран. Венера вращается в обратную сторону, причем очень медленно, один оборот происходит за 243 земных дня, а ось вращения Урана наклонена к оси эклиптики почти на 90°, практически он «лежит на боку».
Многие планеты в Солнечной системе имеют спутники, при этом некоторые из них превосходят по размерам Меркурий. Часто крупные спутники вращаются синхронно, это значит, что спутник всегда повернут к планете одной стороной.
Близкие встречи с автоматическими космическими аппаратами превратили для нас планеты, спутники и бесчисленные мелкие миры из интригующих разрисованных дисков или далеких точек света в полноценные сложные объекты с уникальной историей.
РЯДОМ С СОЛНЦЕМ
Ближе всего к Солнцу лежит быстро вращающийся Меркурий, и именно он задал ученым сложнейшую задачу, поскольку аппараты сталкиваются с трудностями при выходе на его орбиту. Благодаря станции «Маринер-10», стартовавшей в 1973 году, мы узнали о поверхности Меркурия.
Астрономы были рады любой возможности увидеть хоть какие-либо детали поверхности этой планеты. Теперь, когда космическая станция «МЕССЕНДЖЕР», наконец, вышла на орбиту Меркурия, ей предстоит составить карту его невидимой стороны.
БЛИЗНЕЦ ЗЕМЛИ
Венера, вторая от Солнца планета и ближайшая соседка Земли, с начала 1960-х годов приняла у себя целый отряд орбитальных аппаратов и посадочных модулей. При этом ее враждебная поверхность быстро разрушала все аппараты, которые пытались войти в ее плотную атмосферу.
Советские аппараты для изучения Венеры достигли уникальных успехов: жесткая и мягкая посадка на поверхность, изучение атмосферы, обнаружение водородной короны, первый сеанс радиосвязи с другой планеты и пр. В начале 1990-х годов американская станция «Магеллан» с помощью радара составила карту поверхности планеты, открыв целый мир вулканов.
Стартовые окна . Отправить космическую станцию на другую планету очень трудно, это ведь не простой перелет по прямой линии от одной орбиты до другой. Следовательно, космический аппарат должен пройти дальше кратчайшего расстояния между двумя объектами. Аппараты используют гомановскую траекторию (орбиту Гомана — Ветчинкина). По существу, это сегмент эллиптической орбиты вокруг Солнца, которая заставляет аппарат вращаться по спирали, приближаясь к центру Солнечной системы. Такие орбиты помогают минимизировать расход топлива, однако из-за подобных условий аппарат может покидать Землю только в узком временном окне (где-то пару недель), когда он точно сможет встретиться с нужным объектом. Если маршрут космической станции проходит мимо больше одной планеты, то планирование полета вызывает значительные трудности.
НАШ СПУТНИК
Луна находится на нашем космическом крыльце, поэтому ее так легко наблюдать в тех или иных подробностях в любой телескоп. Наверное, поэтому Луна была и остается популярной целью для космических аппаратов, начиная с самых первых советских экспедиций «Луна» в конце 1950-х годов.
Многие американские станции 1960-х годов конструировались преимущественно в поддержку пилотируемой программы «Аполлон». К примеру, аппараты серии «Рейнджер» сделали подробные фотографии поверхности нашего спутника. Полученные фото показали, что лунные кратеры не имеют нижней границы размеров, поэтому, вероятно, являются следствием ударов метеоритов, а не вулканической активности.
Вскоре после этого американские аппараты «Сервейер», выполнившие мягкую посадку, исследовали условия на поверхности Луны, а серия орбитальных аппаратов «Лунар Орбитер» составила подробный фотографический атлас.
С 1990-х годов к Луне снова были отправлены космические станции, в частности Lunar Prospector (он первым составил карту элементного состава поверхности Луны) и японский орбитальный аппарат «КАГУЯ», оборудованный камерами высокого разрешения.
МЕНЯЮЩИЙСЯ МАРС
Красная планета служила непрерывным источником для игры воображения многих специалистов еще задолго до начала космической эры. Первые станции «Маринер» пролетали над кратерированными южными высокогорьями. Эти первые беглые взгляды обнаружили нечто вроде ржавой версии нашей безжизненной Луны, развенчав все иллюзии о том, что Марс может быть вполне гостеприимен для нас. Прибытие орбитального аппарата «Маринер-9» в 1971 году изменило представления о планете. Обнаружилось, что это куда более интересный мир с громадными вулканами и древними руслами рек.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СЕКРЕТЫ
В 1996 году была запущена станция «Марс Глобал Сервейор», которая вместе с последовавшими за ней другими аппаратами обнаружила будоражащие воображение признаки того, что на или под поверхностью Марса и сегодня может течь вода.
Благодаря посадочным модулям мы узнали историю Марса. Аппараты «Викинг» представили нам первый беглый взгляд на пустынную поверхность планеты в 1976 году, когда они тщетно искали признаки жизни. Mars Pathfinder («Марсопроходец») и марсоходы Mars Exploration Rover осматривали ландшафт планеты в 1997-м и далее с 2004 года. Они помогли раскрыть ряд важных геологических секретов, нашли убедительные доказательства того, что некогда стоячая вода была широко распространена по всей планете.
Посадочный модуль «Феникс», запущенный в 2007 году, прибыл на Северный полюс Марса в мае 2008 для подтверждения существования на планете воды. В сентябре 2008 года модуль увидел снег, падавший с облаков Марса.
МАЛЫЕ МИРЫ
Космические аппараты посещали также — астероиды и кометы. Комета Галлея, первый такой объект, который земные станции посетили в 1986 году, оказалась очень эффектной. Последовавшие в дальнейшем миссии исследовали кометы различными способами: отбирали образцы материала из их хвостов, падали на них и фотографировали их поверхности.
«Галилео» впервые показал нам крупным планом астероид, когда находился в полете к Юпитеру в 1991 году. Но первые подробные снимки были получены в рамках проекта по отслеживанию околоземных астероидов NEAR, когда космическая станция вышла на орбиту астероида (433) Эрос на целый год, начиная с 2000-го.
СРЕДИ ГИГАНТОВ
За пределы пояса астероидов , полетевшие на свидание с Юпитером и Сатурном в 1970-х годах. Они проложили путь аппаратам «Вояджер», обнаружившим сложность устройства планет-гигантов.
Хотя встреча с небесным телом ограничивалась лишь расширенным пролетом мимо него, великолепные камеры на борту и тщательно высчитанные траектории позволяли станциям проходить максимально близко к крупнейшим спутникам. Вот почему им удалось открыть вулканическую активность на Ио, признаки наличия океана под ледяной корой Европы, плотную атмосферу, укрывающую Титан, и поразительную сложность системы колец Сатурна.
Этих открытий оказалось более чем достаточно, чтобы подтвердить целесообразность отправки орбитальных станций «Галилео» и «Кассини» для исследования Юпитера и Сатурна. «Галилео» не только подтвердил теории о существовании водяного океана на спутнике Юпитера Европе, но и нашел доказательства чего-то похожего под поверхностью Ганимеда и Каллисто. «Кассини» открыла на Титане углеводородные озера, а также выявила активность на маленьком спутнике Энцеладе.
НА КРАЙ СВЕТА
Если «Вояджер-1» от Сатурна полетел в космическое пространство, то «Вояджер-2» с помощью гравитационных маневров обогнул Уран и Нептун, бросив лишь беглый взгляд на эти холодные миры и их системы спутников.
Ни один из этих аппаратов, находясь на пути к краю Солнечной системы, не смог пролететь мимо объектов пояса Койпера, но запущенная недавно станция «Новые горизонты» заполнит этот пробел, и наше первое разведывательное освоение Солнечной системы, длившееся более полувека, будет завершено.
После освоения Луны ученье перешли к изучению планет Солнечной системы. Двенадцатого февраля 1961 года к ближайшей планете — Венере — была направлена советская автоматическая станция «Венера-1». Она достигла орбиты планеты через три месяца.
В 1962 году в Париже проходила Международная конференция по космосу, на которой, помимо прочих, обсуждался вопрос: удастся ли послать космическую станцию на Марс до 1980 года или нет. К Марсу ракету удалось запустить гораздо раньше — в том же 1962 году. Советская ракета была названа «Марс-1». В ответ на запросы с Земли был получен 61 сигнал, передавший на Землю всевозможную информацию о планете. Однако в марте 1963 года связь с ракетой прервалась и больше не была восстановлена.
В мае 1971 года были запущены еще две советские ракеты: «Марс-2» и «Марс-3». Они должны были провести комплексное изучение поверхности планеты и окружавшего его пространства. С «Марса-3» был послан спускаемый аппарат, который впервые в истории произвел мягкую посадку на поверхность планеты. Он передал информацию на «Марс-3», а оттуда она была послана на Землю.
Затем советские ученые послали к этой планете автоматические станции «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7». Благодаря этим станциям были сделаны первые фотографии поверхности Марса.
При изучении фотографий обнаружилось, что поверхность Марса неровная. Она делится на светлые участки, так называемые материки, и темные, серо-зеленые «моря». Участки «суши» занимают около 75% от всей поверхности планеты. Перепады высот составляют от 14 до 16 км, но имеются и вулканические горы, достигающие высоты 27 км.
Как и поверхность Луны, она покрыта многочисленными кратерами, которые имеют самые разнообразные размеры и форму. Они все же не такие глубокие, как на Луне, но значительно пире. Крупнейшие из кратеров достигают высоты более двух десятков километров и имеют основания диаметром в 500-600 км. Ученье полагают, что на Марсе активно шла вулканическая деятельность, которая закончилась несколько сотен миллионов лет назад, т. е. в сравнении с возрастом планеты сравнительно недавно.
Между кратерами обнаружены складки, разломы и трещины. В среднем они имеют длину несколько сотен километров и десятки в ширину. Глубина достигает нескольких метров.
Благодаря космическим аппаратам стало известно, что поверхность планеты является пустыней, на которых нет никаких признаков жизни. Там часто бывают сильные бури, поднимающие тучи песка. Бывает, что скорость ветра достигает сотен метров в секунду.
Целью спускаемого аппарата «Марс-6» являлось изучение пространства над поверхностью планеты. Он перешел через атмосферу и собрал данные о ее структуре, которые были переданы на борт автоматической лаборатории, а оттуда - на Землю.
Атмосфера на Марсе находится в разреженном состоянии. Она состоит из 95% углекислого газа, 3% азота, 1,5% аргона, 0,15% кислорода и очень малого количества водяного пара. Некоторые формы рельефа Марса — длинные каньоны, напоминающие русла рек, и ровные поверхности, как бы сглаженные ледниками, дают возможность ученым сделать вывод, что на планете была вода. Вероятно, в настоящее время она имеется на поверхности планеты в виде мерзлоты, которая занесена песком и пылью. Некоторые ученые даже высказывают предположение, что в недрах планеты вода может оставаться в жидком виде. Однако пока она не была найдена, несмотря на то что внутреннее строение Марса тоже более-менее изучено.
Одновременно с изучением Марса советские ученые посылали автоматические станции и к Венере. Первой была послана «Венера-1», затем «Венера-2». Однако эти аппараты мало что могли сообщать о поверхности планеты. Венера продолжала оставаться для ученых самой таинственной планетой, так как сквозь плотный покров облачности ничего нельзя сказать о ее поверхности. Впервые поверхности Венеры достиг аппарат «Венера-3», а следующий, «Венера-4», впервые совершил плавный спуск в атмосфере.
Исследования атмосферы были выполнены исследовательской станцией «Венера-7». Благодаря полученным данным стало известно, что на планете сформировались очень суровые условия: температура поднимается до 750° К, давление достигает 100 атмосфер. Атмосфера состоит из 97% углекислого газа, 3% азота, очень малого количества водяного пара и кислорода. Кроме того, а атмосфере обнаружены SO2, H2S, CO, HF. Наибольшая концентрация водяного пара — около 1% — наблюдается на высоте примерно 50 км. Облака Венеры на 75% состоят из серной кислоты. Из-за парникового эффекта на поверхности Венеры нет никаких признаков воды.
Многие ученые были разочарованы после получения этих данных, так как надеялись, что именно на Венере может существовать флора и даже фауна, похожая на земную. Однако надежда: обнаружить на планете жизнь не оправдались.
В 1975 году были запушены два советских автоматических спутника «Венера-9» и «Венера-10». Спускаемым аппаратам удалось совершить мягкую посадку на поверхности планеты. Через три года на планету были направлены еще два аппарата: «Венера-11» и «Венера-12», а в 1981-1982 годах — «Венера-13» и «Венера-14».
В 1983 году были запущены автоматические межпланетные станции «Венера-15» и «Венера-16». Достигнув орбиты, они превратились в спутники планеты, продолжая проводить комплексные исследования атмосферы и поверхности планеты. Одним из методов исследований явилось радиолокационное картографирование поверхности северного полушария Венеры.
Помимо данных об атмосфере, на Земле были получены фотографии поверхности планеты и образцы грунта. Выяснилось, что на Венере, как и на Марсе, имеются горы, кратеры и разломы, однако они сравнительно редки. Около 90% поверхности составляют равнины, покрытые камнями и плитами самых разных размеров. Оставшиеся 10% составляют три вулканические области: вулканическое плато Иштар, занимающее площадь, равную земному материку Австралия. Высшей точкой является гора Максвелл (ее высота составляет 12 км). Что касается грунта, то его состав не намного отличается от состава земных осадочных пород.
Благодаря шестнадцати станциям ученым удалось очень много узнать об атмосфере, поверхности и внутреннем строении Венеры. Однако полученных данных еще недостаточно для того, чтобы делать окончательные выводы о развитии этой планеты. Поэтому исследования Венеры, по всей видимости, будут продолжаться.
Американские ученые также принимали участие в изучении двух ближайших к нам планет: Венеры и Марса. В 1962 году отправлена станция «Маринер-2» к Венере, а в 1964-1965 годах — «Маринер-4» к Марсу.
Станция, направленная к Венере, приблизилась на расстояние 35 км к ее поверхности. Аппаратура не зафиксировала следов сильного магнитного поля и радиационных поясов. Была уточнена масса планеты (выяснилось, что она составляет 0,81 массы Земли). Американцы тоже искали на Венере следа: хотя бы белковых форм жизни, но не обнаружили ее.
«Маринер-4» выполнила снимки поверхности и изучила атмосферу Марса. Поначалу на снимках не обнаружили и следов тех каналов, которые, по мнению астрономов XIX века, являлись признаками существования развитых цивилизаций. Причина была в тем, что фотографии были малоконтрастными, к тому же повлияли возможные помехи при работе радиотехнической аппаратуры.
После того как фотографии были получены на Земле, прошло около двух лет, прежде чем их смогли очистить от дефектов и поверхность Марса предстала перед астрономами такой, какой была на самом деле. После этого на фотографиях стали отчетливо видны многочисленные каналы и странные детали рельефа, происхождение которых до сих пор не выяснено.
Больше всего споров и сегодня вызывает знаменитое «лицо», обнаруженное на поверхности Марса. Некоторые полагают, что оно было сделано местными жителями или инопланетянами для того, чтобы сообщить о существовании какой-то внеземной цивилизации. Однако большинство исследователей полагают, что это всего лишь одна из причудливых форм рельефа, выглядевшая на фотографии как гигантское лицо благодаря упавшая на нее тени.
Что касается жизни на Марсе, то и в 70-х годах XX века, несмотря на полученные данные, многие не оставляли надежды обнаружить на «красной планете» не просто жизнь, а высокоразвитую цивилизацию. Многочисленные фотографии пустынной планеты без каких-либо следов деятельности разумных существ не принимались за достаточные доказательства.
Один из американских астрономов заявил, что «Маринер-4» сделал фотографии не только поверхности Марса, но и Земли, причем они имели одинаковый масштаб. При этом лишь на одной фотографии Земли можно было обнаружить следы деятельности человека: просеку в лесу. Поэтому для того чтобы доказать наличие или отсутствие цивилизации на Марсе, по мнению американских ученых, необходимы фотографии, сделанные хотя бы с десятикратным увеличением.
В 1969 году станции «Маринер-6» и «Маринер-7» вновь отправились к Марсу, чтобы продолжить изучение этой планеты и сделать фотографии более высокого качества. На этот раз предметом их наиболее пристального внимания стали ледяные шапки. Многие ученые еще до этой экспедиции высказывали сомнения в том, что это именно лед, так как присутствие такого большого количества заледеневшей воды не объясняет сухость и разреженность атмосферы Марса. Высказывались предположения, что полярные марсианские папки в действительности состоят из замерзшей углекислоты. Однако в этом случае должно было образоваться вещество, похожее на сухой лед: оно неустойчиво и быстро превращается в газ уже при -78°. Однако температура на Марсе поднимается и выше этой отметки, а марсианские папки не меняют свою форму.
После того как были получены данные о толщине южной папки Марса, добавилась еще одна загадка, которую ученые не могли разгадать.
В то же время было обнаружено, что атмосфера Марса не содержит примеси азота — элемента, входящего в атмосферу Земли. Интересно, что кислорода там намного больше, чем на Земле. Это дало ученым возможность сделать вывод, что на Марсе когда-то росли, а возможно, и сейчас имеются растения, интенсивно выделяющие кислород. На Земле в специальной лаборатории был даже проведен успешный опыт по выращиванию земных растений — ржи, риса, кукурузы и огурцов в атмосфере, не содержащей азота.
Марс и Венера — ближайшие к нам планеты Солнечной системы. Они обладают наиболее сходными с Землей физическими условиями и поэтому являются самыми интересными объектами для изучения. Однако они не единственные вызывают пристальный интерес астрономов уже на протяжении веков.
Другие планеты тоже подверглись изучению астрономов. В 1974 году космическая станция «Маринер-10» была направлена к Меркурию. Пролетев на расстоянии 700 км от поверхности планеты, он выполнил фотографии, по которым можно судить о рельефе этой маленькой и наиболее близко расположенной к Солнцу планеты. До тех пор в распоряжении астрономов имелись фотографии, сделанные с Земли с помощью мощных телескопов.
Благодаря фотографиям, выполненным космической станцией, стало известно, что поверхность Меркурия покрыта кратерами и напоминает Луну. Кратеры чередуются с холмами и долинами, но разница высот не так велика, как на Луне.
Следующем объектом изучения стал Юпитер. В1977 году к нему были посланы американские космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Они сделали фотографии Юпитера и галилеевских спутников.
На сегодняшний день астрономы обнаружили 16 спутников Юпитера. Четыре из них: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты еще Галилеем. Остальные обнаружили позднее. Астрономы полагают, что планета-гигант захватывает небольшие астероиды и превращает их в свои спутники.
Большинство спутников, в том числе два ближайшие к планете, было открыто уже в XX веке с началом эры межпланетных полетов. Разглядеть их в телескоп не удавалось. Информация об этих спутниках была получена с помощью космических станций «Пионер» (направленной к Юпитеру в 1973 году), «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
Юпитер — необычная планета. Многие ее загадки не раскрыты до сих пор. Правда, благодаря летавшим к ней космическим станциям о Юпитере удалось узнать много нового.
На сегодняшний день известно, что Юпитер намного крупнее остальных планет. Если бы он был массивнее еще в восемьдесят раз, то в его недрах начались бы реакции ядерного синтеза, которые превратили бы его в звезду. Но этого не произошло, и он остался планетой.
По составу Юпитер отличается от других планет Солнечной системы. Преобладавшими элементами, как и на Солнце, являются водород и гелий, из-за этого планета не имеет твердой поверхности. Тем не менее она окружена подобием атмосферы. В ее состав, кроме водорода, входят аммиак, метан, небольшое количество молекул воды и другие элементы.
Юпитер имеет красноватый оттенок. Полагают, что он возник из-за присутствия в атмосфере красного фосфора и, не исключено, молекул органики, которые могли бы появиться из-за частых электрических разрядов.
На Юпитере имеются разноцветные параллельные светлые и темные полосы облаков и так называемое Большое Красное пятно. Облака постоянно меняют свею форму и окрашены в разные цвета: красные, коричневые, оранжевые, что говорит о наличии в атмосфере химических соединений. Они довольно плотные, но сквозь них все же можно рассмотреть поверхность планеты, разделенную на сектора. По их передвижению и была определена скорость вращения: экваториальный сектор вращается со скоростью 9 часов 50 минут 30 секунд.
На фотографии, выполненной «Вояджером», можно заметить Большое Красное пятно. Астрономы ведут за ним наблюдения уже более трехсот лет, однако природа этого загадочного явления до сих пер не понятна до конца. Предполагают, что пятно представляет собой громадный атмосферный вихрь. Было замечено, что с течением времени оно меняет размер, цвет и яркость. Кроме того, Большое Красное пятно вращается против часовой стрелки.
Послать к планете спускаемые аппараты невозможно. Поэтому изучение негостеприимной планеты пришлось проводить из космоса. Наряду с Юпитером «Вояджеры» провели наблюдения за спутниками. Самым древним из всех выглядит Каллисто. Его поверхность покрыта кратерами, которые образовались от ударов метеоритов.
Следующей планетой, к которой были направлены космические аппараты «Пионер» и «Вояджеры», стал Сатурн. Строение этой планеты во многом напоминает Юпитер: она тоже не имеет твердей поверхности и покрыта облаками. Они намного гуще, чем на Юпитере, поэтому сквозь них практически невозможно разглядеть поверхность планеты. Сходство доходит до того, что на Сатурне тоже имеется пятно, однако оно гораздо меньше, чем на Юпитере, и имеет более темную окраску. Его называют Большим Коричневым пятном.
Вокруг Сатурна обращается 17 спутников, большинство из которых было открыто только благодаря полетам космических аппаратов. Самый крупный из них, Титан, по размерам превосходит Меркурий и имеет свою атмосферу. Почти все остальные спутники состоят изо льда, некоторые имеют примесь горных пород.
Вокруг Сатурна обнаружено 7 колец. Им присвоены названия D, C, В, A, F, G, E (в порядке удаленности от поверхности планет). Три из них, А, В и С, можно увидеть с Земли в телескоп, о них было известно уже давно. Остальные открыты в XX веке. В 1979 году космическая станция «Пионер-11» обнаружила кольцо F, состоящее из трех отдельных колечек. В следующем году было подтверждено предположение астрономов о том, что планета может иметь еще два кольца: «Вояджер-1» обнаружил существование колец D и Е. Кроме того, эта же станция зафиксировала наличие кольца G.
В 1986 году «Вояджер-2» пролетел мимо Нептуна и передал на землю около 9 тыс. фотографий поверхности планеты. Благодаря этой космической станции была получена новая информация о Нептуне. В частности, было зафиксировано вращение его магнитного поля, благодаря чему астрономам удалось доказать вращение самой планеты.
Выяснилось, что Нептун по плотности превосходит другие планеты-гиганты. Это объясняется, по всей видимости, наличием в ее недрах тяжелых элементов. Атмосфера состоит из гелия и водорода. Ученые полагают, что большую или даже всю поверхность Нептуна занимает океан из воды, насыщенный ионами. Мантия, также по предположениям, состоит изо льда и составляет 70% всей массы планеты.
«Вояджер» приблизился к Нептуну на расстояние 4900 км от слоя облаков и обнаружил непонятное темное образование, которое впоследствии было названо Большим Темным пятном. Станция использовалась также и для метеорологических исследований и изучения спутников. Помимо известных в то время Тритона и Нереиды, было открыто еще шесть спутников, причем один из них, Протеус, имеет довольно крупные размеры: 400 км в диаметре, тогда как размеры остальных колеблются от 50 до 190 км.
С помощью «Вояджера» было сделано еще одно открытие: Нептун окружают незамкнутые кольца, которые астрономы назвали арками. Однако более точной информации об этих образованиях пока нет.
Астрономы изучают не только планеты, но и другое тела Солнечной система. В космос запушены специальные устройства, ведущие постоянные наблюдения за одним из самых интересных и таинственных объектов — кометы Галлея. Это самая яркая из периодических комет Солнечной системы. Как известно, она появляется на небе с периодичностью в 76 лет.
Уже много столетий люди имеют возможность наблюдать это небесное тело, однако и на сегодняшний день о ней известно далеко не все. Астрономы наблюдали ее уже 29 раз. Рассчитывают, что в очередной, тридцатый раз появится возможность получить о ней больше сведений.
Напрашивается вопрос, почему комета Галлея вызывает такой сильный интерес астрономов? Ради чего все эти сложные разработки и приготовления? Дело в тем, что, по мнению ученых, в теле кометы могли сохраниться остатки газово-пылевой туманности — вещества, из которого, как предполагают, образовались все тела Солнечней системы. Поэтому более детальное изучение строения и состава кометы, как полагали космогонисты, даст возможность окончательно сформулировать гипотезу происхождения Солнечной системы, получить сведения о начальной стадии формирования планет, о процессах, которые происходили при этом.
Была разработана специальная программа, согласно которой в 1984 году в направлении Венеры были запущены две межпланетные станции, имеющие на борту планетные и кометные зонды. Примерно через шесть месяцев станции достигли ближайшей к нам планеты.
Затем от АУС отделились зонда. Пройдя через атмосферу, они передали информацию на борт АМС, которые продолжали двигаться по запланированной траектории, приближаясь к комете Галлея.
Ученье, в частности биохимики, выяснили, что основой всего огромного разнообразия форм жизни на Земле являются всего несколько молекул, которые можно создать в лабораторных условиях. Атомы, молекулы и даже аминокислоты уже обнаружены в составе звезд, в межзвездных пылевых облаках и каменных метеоритах. Однако эту материю еще нельзя назвать живой, способной к осуществлению обмена веществ и размножению.
В 1976 году американцы для этих целей в очередной раз направили к Марсу две автоматические межпланетные станции «Викинг». Спускаемые аппараты достигли поверхности планеты и провели исследования грунта на предмет обнаружения микробов на углеродной основе. Полученные данные оказались настолько неопределенными, что биологи до сих пор не могут сделать окончательных выводов.
Однако поиск бактерий или необычной флоры может представлять интерес только для ученых. Большинство людей на Земле мечтают о контакте с внеземной цивилизацией, с братьями по разуму. На эту тему было написано множество фантастических книг и снято больное количество фильмов. Люди отдают себе отчет, что встреченная цивилизация может оказаться не дружественной, а враждебной, и тогда землянам может быть нанесен непоправимый урон.
И все же земляне продолжают искать в космосе иные цивилизации.
Какова же вероятность, что во Вселенной существуют другие обитаемые планеты? Известно, что Солнце, вокруг которого обращается Земля, является всего лишь одной из 100 млрд. звезд системы «Млечный путь». Кроме нее, на сегодняшний день с Земли можно наблюдать около 1 млрд. галактик. Сколько же разумных цивилизаций может существовать во Вселенной? Этим подсчетом решили заняться ученые К. Саган, Ф. Дрейк и И. Шкловский. Они подсчитали количество звезд в Галактике. Затем они исключили те из них, вокруг которых не обращаются планеты. Изучив оставшееся планетные системы, ученые высчитали примерное количество планет, имеющих подходящие условия для жизни. Затем они прикинули, на скольких планетах жизнь смогла бы развиться до уровня цивилизованных разумных организмов, которые могли бы вступить в контакт с землянами.
Иосиф Самуилович Шкловский (1916—1985) долгое время занимался этим вопросом. Он полагал, что наука не сможет однозначно ответить на этот вопрос, так как перед нею имеется только один пример — земная цивилизация. Этого очень мало для того, чтобы делать точные выводы.
Несмотря на сравнительную близость (по космическим меркам) планет, бoлee-мeнee хорошо изучены только две из них: Венера и Марс. Что касается остальных планет, то две их загадки до еж пор не раскрыты. Астрономы могут только делать предположения о существования точно таких же планетарных систем, но долгое время ни одна из них не была обнаружена.
Шкловский полагал, что после начала работы орбитального оптического телескопа с диаметром зеркала 2,4 м появится возможность начать изучение планетарных систем. И действительно, в конце XX века американские астронома смогли обнаружить планеты, обращающиеся вокруг Барнарда — звезды, находящейся на сравнительно небольшом расстоянии от Солнца. Однако пока ничего не известно о том, пригодны ли они для жизни.
Самым лучшим способом поиска цивилизаций в космосе стали бы полеты к другим звездам. Но пройдет еще немало десятилетий, а возможно, и столетий, пока они станут реальными. Технические возможности, существующие на сегодняшний день, не позволяют сделать это. Даже если удалось бы отправить корабль к ближайшей звезде — альфа Центавра, путешествие заняло бы тысячи лет.
В 1987 году в бескрайнее космическое пространство были запушены космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11». На их бортах имеются пластинки с посланием представителям внеземных разумных цивилизаций.
Запуск космических аппаратов к звездам продолжает оставаться неоправданно дорогим, несмотря на то что такой полет дает множество новых научных данных, которые передаются на Землю. Поэтому самым доступным сегодня средством обнаружения следов внеземных цивилизаций являются радиотелескопы. С их помощью астронома не только надеются получить их сообщения, но и сами посылают сигналы в космос.
Человечество только вступило на путь поисков внеземных цивилизаций. Аппаратура с каждым годам становится все совершеннее, и возможно, что уже недалек тот день, когда сигналы с другой планеты (если только они были посланы) будут получены и расшифрованы.
Детальные разработки программы поиска во вселенной разумных существ начались с начала 70-х годов. Именно тогда началось осуществление проекта «Циклоп». Для этих целей использовался гигантский телескоп, состоящий из большого количества радиотелескопов. Вся система была компьютеризирована.
В середине 80-х годов астрономы выдвинули предложение провести серьезные международные поиски внеземных цивилизаций. Тогда затраты должны Сыпи составить несколько миллиардов долларов. Впоследствии появились более экономичные возможности для поиска сигналов в пределах 100 св. лет от Земли требовался только радиотелескоп и компьютер. Полагают, что наиболее высокая вероятность обнаружения сигнала существует в интервале частот от 1400 до 1730 МГц.
С помощью гигантских телескопов, которые использовались для проекта «циклоп», можно будет искать сигналы в радиусе 1000 св. лет. В будущем антенны для приема сигналов будут установлены не только на Земле, но и на Луне.
Пожалуй, всем известно, что кусочек Вселенной, приютивший нас, зовется Солнечной системой. Горячая звезда вместе с окружающими ее планетами начала свое формирование около 4,6 млрд лет назад. Тогда произошел части молекулярного межзвездного облака. Центр коллапса, где скопилась большая часть вещества, впоследствии стал Солнцем, а окружившее его протопланетное облако породило все прочие объекты.
Информация о Солнечной системе первоначально собиралась лишь во время наблюдения за ночным небом. По мере усовершенствования телескопов и других приборов ученые узнавали все больше об окружающем нас космическом пространстве. Однако все самые интересные факты о Солнечной системе удалось получить лишь после - в 60-х годах прошлого века.
Состав
Центральный объект нашего кусочка Вселенной — это Солнце. Вокруг него обращается восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Дальше последнего размещаются так называемые Транснептуновые объекты, в число которых входит и Плутон, лишенный в 2006 году статуса планеты. Его и еще несколько космических тел отнесли к малым планетам. Восемь главных после Солнца объектов подразделяются на две категории: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и огромные планеты Солнечной системы, интересные факты о которых начинаются с того, что они практически полностью состоят из газа. К ним относятся Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
Между Марсом и Юпитером пролегает Астероидный пояс, где расположено множество астероидов и малых планет неправильной формы. За орбитой Нептуна пролегает пояс Койпера и связанный с ним рассеянный диск. Пояс астероидов в основном содержит объекты, состоящие из горных пород и металлов, тогда как Пояс Койпера заполнен телами изо льда различного происхождения. Объекты рассеянного диска также имеют по большей части ледяной состав.
Солнце
Интересные факты о Солнечной системе стоит начинать рассказывать с ее центра. Гигантский раскаленный шар с внутренней температурой свыше 15 миллионов градусов сосредоточил в себе более 99% массы всей системы. Солнце относится к звездам третьего поколения, оно находится примерно на середине своего жизненного цикла. Его ядро — место непрерывных в результате которых водород превращается в гелий. Этот же процесс приводит к образованию огромного количества энергии, которое затем попадает в том числе и на Землю.
Будущее
Примерно через 1,1 млрд лет Солнце израсходует большую часть водородного топлива, его поверхность максимально нагреется. В это время, вероятнее всего, на Земле исчезнет практически вся жизнь. Условия позволят сохраниться лишь организмам в глубинах океана. Когда возраст Солнца будет 12,2 млрд лет, оно превратится в Внешние слои звезды при этом достигнут орбиты Земли. Наша планета в это время либо перейдет на более удаленную орбиту, либо будет поглощена.
На следующей стадии развития Солнце потеряет свою внешнюю оболочку, которая превратится в с белым карликом, представляющим собой ядро Солнца - размером с Землю - в центре.
Меркурий
Пока Солнце относительно стабильно, будет продолжаться и исследование планет Солнечной системы. Первое космическое тело достаточно большого размера, которое можно встретить, если удаляться от нашей звезды к окраинам системы, — это Меркурий. Ближайшую к Солнцу и одновременно самую маленькую планету исследовал аппарат "Маринер-10", сумевший заснять его поверхность. Изучение Меркурия затрудняется его соседством со светилом, поэтому на протяжении многих лет он оставался плохо изученным. После "Маринера-10", запущенного в 1973 году, у Меркурия побывал "Мессенджер". Космический аппарат начал свою миссию в 2003 году. Он несколько раз подлетал к планете, а в 2011 стал ее спутником. Благодаря этим исследованиям информация о Солнечной системе значительно расширилась.
Сегодня нам известно, что, хотя Меркурий и ближе всего к Солнцу, он не является самой горячей планетой. Венера в этом плане его сильно опережает. У Меркурия нет настоящей атмосферы: ее сдувает солнечный ветер. Для планеты характерна газовая оболочка с крайне малым давлением. День на Меркурии равен практически двум земным месяцам, при этом год длится 88 суток нашей планеты, то есть меньше двух меркурианских дней.
Венера
Благодаря полету "Маринера-2" интересные факты о Солнечной системе, с одной стороны, оскудели, а с другой — обогатились. До получения информации от этого космического аппарата Венера считалась обладательницей умеренного климата и, возможно, океана, рассматривалась вероятность обнаружения жизни на ней. "Маринер-2" развеял эти мечты. Исследования этого аппарата, а также нескольких других обрисовали довольно неприветливую картину. Под слоем атмосферы, по большей части состоящей из углекислого газа, и облаками из серной кислоты расположена раскаленная почти до 500 ºС поверхность. Здесь нет воды и не может быть известных нам форм жизни. На Венере даже космические аппараты не выдерживают: они плавятся и сгорают.
Марс
4 планета Солнечной системы и последняя из землеподобных — это Марс. Красная планета всегда привлекала внимание ученых, она остается центром исследований и сегодня. Марс изучался многочисленными «Маринерами», двумя «Викингами» и советскими «Марсами». Долгое время астрономы полагали найти на поверхности Красной планеты воду. Сегодня известно, что когда-то давно Марс выглядел совершенно иначе, чем сейчас, возможно, на нем была вода. Существует предположение, согласно которому изменению характера поверхности способствовала столкновение Марса с огромным астероидом, оставившим след в виде пяти кратеров. Результатом катастрофы стало смещение полюсов планеты практически на 90º, значительное усиление вулканической активности и движения литосферных плит. Одновременно произошли и климатические изменения. Марс лишился воды, атмосферное давление на планете значительно снизилось, поверхность стала напоминать пустыню.
Юпитер
Большие планеты Солнечной системы, или газовые гиганты, отделены от землеподобных Астероидным поясом. Ближайшим из них к Солнцу является Юпитер. По своим размерам он превосходит все остальные планеты нашей системы. Газовый гигант изучался при помощи аппаратов "Вояджер" 1 и 2, а также "Галилео". Последний зафиксировал падение на поверхность Юпитера осколков кометы Шумейкеров-Леви 9. Уникальным было как само событие, так и возможность его наблюдать. В результате ученые смогли получить не только ряд интересных изображений, но и некоторые данные о комете и составе планеты.
Само падение на Юпитер отличается от подобного на космические тела земной группы. Осколки даже огромных размеров не могут оставить кратера на поверхности: Юпитер практически полностью состоит из газа. Комета была поглощена верхними слоями атмосферы, оставила на поверхности темные следы, которые вскоре исчезли. Интересно, что Юпитер, благодаря своим размерам и массе, выполняет роль своеобразного защитника Земли, уберегая ее от различного космического мусора. Считается, что газовый гигант сыграл не последнюю роль в возникновении жизни: любой из осколков, упавших на Юпитер, на Земле мог привести к массовому вымиранию. А если бы такие падения происходили часто на ранних этапах развития жизни, возможно, люди не существовали бы до сих пор.
Сигнал братьям по разуму
Исследование планет Солнечной системы и в целом космоса не в последнюю очередь осуществляется с целью поиска условий, где может зародиться или уже появилась жизнь. Однако таковы, что человечество может не справиться с задачей и за все время, отведенное ему. Поэтому аппараты "Вояджер" были оснащены круглой алюминиевой коробочкой, содержащей видеодиск. На нем размещена информация, по мнению ученых, способная объяснить представителям других цивилизаций, возможно, существующим в космосе, где находится Земля и кто ее населяет. На изображениях запечатлены ландшафты, анатомическое строение человека, структура ДНК, сцены из жизни людей и животных, записаны звуки: пение птиц, плач ребенка, шум дождя и еще многие другие. Диск снабжен координатами Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров. Пояснения составлены с помощью двоичного года.
"Вояджер-1" примерно в 2020 году покинет пределы Солнечной системы и еще долгие столетия будет бороздить пространства космоса. Ученые полагают, что обнаружение другими цивилизациями послания землян может произойти очень нескоро, в то время, когда уже и наша планета прекратит свое существование. В этом случае диск с информацией о людях и Земле — все, что останется от человечества во Вселенной.
Новый виток
В начале XXI века интерес к сильно возрос. Интересные факты о Солнечной системе продолжают накапливаться. Снаряжаются уточняются данные о газовых гигантах. С каждым годом совершенствуется аппаратура, в частности разрабатываются новые типы двигателей, которые позволят совершать полеты в более удаленные участки космоса с меньшими затратами горючего. Движение научного прогресса позволяет надеяться, что все самое интересное о Солнечной системе вскоре станет частью нашего знания: мы сможем найти подтверждения существования понять точно, что привело к изменению климата на Марсе и каким он был раньше, изучить опаленный Солнцем Меркурий, наконец, построить базу на Луне. Самые смелые мечты современных астрономов даже более масштабны, чем некоторые фантастические фильмы. Интересно то, что достижения техники и физики говорят о реальной возможности осуществления в будущем грандиозных планов.