АСТРОНОМІЯ – М. В. Головко 2018

У внутрішній Сонячній системі лежать планети Меркурій, Венера, Земля і Марс. Їхні поверхні тверді, а серед речовин, з яких складаються ці планети, переважають силікати (сполуки кремнію з різними елементами) і метали. Кору і мантію планет утворюють, головно, силікати, а метали (найбільше залізо й нікель), лежать у їхніх ядрах. Планети земної групи лежать ближче одна до одної, ніж планети-гіганти. Радіус міжпланетного простору, де перебувають ці об’єкти, менший за відстань між орбітами Юпітера й Сатурна.

Рис 12.1. Порівняльні розміри планет земної групи

1. Фізичні характеристики планет земної групи.

Фізичні умови на поверхнях планет земної групи залежать, як від маси планети, що дозволяє силі тяжіння утримувати атмосферу певної потужності, так і від відстані до Сонця, що визначає певний діапазон температур.

Меркурій. Своїми розмірами він найменший в групі планет земного типу. Через близькість до Сонця його важко спостерігати з Землі. У періоди видимості Меркурій можна бачити лише низько над обрієм на тлі вечірньої чи ранкової заграви. Тому основні дані про фізичні умови на поверхні планети астрономи отримали тільки з початком космічної ери, коли в 1974-1975 рр. до нього було відправлено перші космічні апарати.

Меркурій майже втричі ближче до Сонця, ніж Земля, і практично позбавлений атмосфери, якщо не вважати за таку воднево-гелієвий потік сонячного вітру, що силою тяжіння планети ненадовго затримується біля поверхні. Тому на денному боці планети температура становить майже 700 К, а на нічному – 90 К. Проте, незважаючи на високу температуру поверхні, на дні меркуріанських кратерів біля полюсів знайдено лід. Головним його джерелом, найімовірніше, є комети.

Меркурій складається переважно із заліза і нікелю. В центрі планети залягає металеве ядро, що охоплює понад 40 % його об’єму. Середнє значення густини речовини Меркурія становить 5,43 г/см 3 , що трохи менше, ніж середня густина Землі. У планети немає супутників, а магнітне поле становить лише 1 % від земного. Однак це слабке магнітне поле вказує на те, що її ядро перебуває у рідкому стані.

Рис 12.2. Поверхня Меркурія

Поверхня Меркурія дуже нагадує місячну.

Перше, що впадає в око, – велика кількість кратерів різних розмірів. їх на Меркурії навіть більше, ніж на Місяці, й лежать вони густіше. Проте, на відміну від Місяця, тут значно менше великих відносно гладких

ділянок, таких, як місячні моря. Очевидно, кратери на Меркурії мають метеоритне походження.

Усі примітні деталі меркуріанського рельєфу мають власні назви. Кратерам надано імена видатних художників, композиторів, письменників, як- то: Бетховен, Бальзак, Лєрмонтов, Пушкін, Софокл тощо. Гірські ланцюги і каньйони отримали назви знаменитих кораблів і наукових станцій: Кон-Тікі, Мирний, Восток тощо.

Венера. Друга від Сонця і найближча до Землі планета. Іноді їх розділяють усього 40 млн км. Як і Меркурій, її видно ввечері після заходу або вранці перед сходом Сонця. На відміну від Меркурія, Венера на небосхилі майже вдвічі далі відходить від Сонця і світить у 10 разів яскравіше. В такі періоди видимості вона поступається яскравістю лише Місяцю, а предмети відкидають від неї тіні.

Дослідження Венери космічними апаратами показали, що хмаровий покрив планети в 30 км завтовшки містить переважно дрібні крапельки сірчаної кислоти, які в міру збільшення висоти над поверхнею перетворюються в кристалики. Саме завдяки цьому Венера така яскрава – відбиває в космічний простір до 70 % сонячного світла. Для уявного спостерігача на планеті хмари ніколи не відкривають зоряного неба: ні Сонця, ні зір з поверхні Венери не видно.

Рис 12.3. Мапа поверхні Венери

Крізь товщу хмар сонячного тепла пробивається дуже мало, але через високий вміст вуглекислого газу (98%) парниковий ефект проявляється на Венері значно сильніше, ніж на Землі. Нижні шари атмосфери дуже сильно поглинають випромінюване поверхнею тепло, внаслідок чого впродовж мільярдів років поверхня планети розігрілась до дуже високої температури — майже 700К (+480°С). Спека не спадає ні вдень, ні вночі, а каміння під жовтогарячим небом буквально світиться.

Рельеф Венери схожий на земний. Радіолокатори космічного апарата «Магеллан» (США) ще в 1990 р склали досить детальну карту 98% поверхні Венери. На Венері було виявлено велику кількість ударних кратерів діаметром від трьох до трьохсот кілометрів. Відсутність кратерів меншого розміру зумовлена тим, що метеорити, здатні їх утворити, втрачають швидкість в атмосфері або просто згорають. Є на Венері плоскі й горбисті рівнини вулканічного походження, просторі низовини і плато, високі гірські масиви, а також глибокі каньйони (найбільший понад 6400 км завдовжки) і багато згаслих вулканів. Один з таких — вулкан Маат, навколо якого видно потужні потоки лави, що тягнуться на сотні кілометрів. Основний матеріал поверхні — базальтова лава.

Назви деталей на поверхні Венери пов’язують як із жіночими іменами — Земля Афродити, Земля Іштар, плато Лакшмі, так і з іменами видатних учених в галузі радіо- та електротехніки — Гальвані, Едісон, Попов та інші.

Марс. На відміну від Меркурія і Венери, Марс, залежно від його кутової відстані від Сонця, можна спостерігати і ввечері, і вранці, і протягом усієї ночі. Як світило він має червонуватий колір, що дозволяє досить легко відшукати його на зоряному небі.

У розрідженій атмосфері Марса води і кисню дуже мало. І все ж досить часто в ній з’являються хмари з дрібненьких кристаликів льоду. Через це атмосфера Марса рідко буває цілком прозорою. Коли ж на Марсі вирують пилові бурі, його поверхня на кілька місяців стає недосяжною для спостережень. За сприятливих марсіанських погодних умов із Землі можна розгледіти крупні деталі рельєфу, а полярні шапки біля полюсів видно навіть в аматорський телескоп.

Через особливості взаємного руху Землі і Марса кожні 15 років він опиняється на найменшій віддалі від Землі – 56 млн км. Таке зближення називають великим протистоянням. У такі періоди вивчати Марс було найзручніше. Тепер це не важливо. Космічні апарати уможливили вивчення планети з її орбіти чи поверхні.

Рис. 12.4. Гора Олімп на Марсі

На Марсі майже повсюдно панують низькі температури, бо він отримує сонячного тепла майже вдвічі менше, ніж Земля. Лише на екваторі вдень температура піднімається приблизно до 288 К (+15 °С), а вночі, через розріджену атмосферу, неспроможну утримати накопичене за день тепло, поверхня швидко вихолоджується до 170 К на екваторі й 145 К на полюсах. Найнижчу температуру зафіксовано взимку на полюсах – майже 140 К.

Поверхня Марса – типова для планет земної групи. У чомусь вона нагадує місячну, а деінде земну. З одного боку, тут дуже багато кратерів, а з іншого,- є великі території, де кратерів майже немає, але добре помітні сліди діяльності потужних геологічних процесів. Червонуватий колір поверхні планети пояснюють присутністю в породах великої кількості мінералів (наприклад, магнетиту), що містять оксиди заліза.

На поверхні Марса є кілька дуже великих згаслих вулканів – найбільших в Сонячній системі. Найвищий з них, гора Олімп, вивершується над поверхнею планети майже на 27 км. Його вік і вік кількох менших за нього висотою сусідів становить від 3,7 млрд до 500 млн років.

Ще одна особливість марсіанського рельєфу – система гігантських каньйонів «Долини Маринера» завдовжки 4000 км і завглибшки до 7 км. Є на Марсі безводні річища. їх – тисячі, і вони тягнуться на сотні кілометрів. Нині умови на Марсі такі, що вода там не може перебувати в рідкому стані. Але напевне колись Марс мав потужнішу атмосферу, там діяв парниковий ефект, і клімат сприяв існуванню води в рідкому стані. Що призвело до втрати атмосфери, а згодом і річок, поки не зрозуміло. Згідно з однією із гіпотез, причиною було падіння астероїда. Згідно з іншими уявленнями, – це наслідок тривалого в часі впливу сонячного вітру – потоку заряджених частинок, що на великій швидкості приходять від Сонця. Ще одне припущення – Марс лежить поза «зоною життя» в Сонячній системі і надто мало тепла отримує від Сонця, щоб вода перебувала в рідкому стані.

Як було виявлено, нині великі запаси водяного льоду є під марсіанською поверхнею у вигляді вічної мерзлоти.

2004 р. на Марсі виявлено метан. Його джерело досі невідоме, але це може бути як наслідком вулканічної активності, так і діяльності живих організмів. Нові космічні місії (зокрема, «ЕкзоМарс») мають розкрити таємницю походження марсіанского метану.

У Марса є дуже слабке стале магнітне поле, що свідчить про тверде, а не рідке його ядро. Середнє значення густини речовини Марса менше, ніж у Землі.

На відміну від Меркурія й Венери, у Марса є два супутники. Максимальний діаметр Фобоса трохи більший за 25 км, а Деймоса – близько 15 км. їхні поверхні суцільно вкриті кратерами. Походження супутників ще не з’ясоване. Можливо, колись вони були самостійними небесними тілами – астероїдами й рухалися в поясі астероїдів, але були захоплені Червоною планетою. А можливо, колись удар колосальної сили вибив з Марса мільярди тонн речовини, і з неї на орбіті згодом сформувалися супутники. Схожим припущенням про гігантське зіткнення з Землею космічного тіла нині пояснюють і утворення Місяця.

Тепер з’являється все більше свідчень на користь другої версії. Нові докази здобуто після вивчення структури і складу Фобоса, виконаного з допомогою зонда «Марс Експрес». З’ясовано, що хімічний склад супутника не характерний для астероїдів, але має багато спільного з мінералами на Марсі.

2. Дослідження планет земної групи.

Оскільки планети земної групи можна спостерігати на зоряному небі неозброєним оком, вивчати їх стали дуже давно. Багато нової інформації про ці планети отримано від часу появи телескопа. Але принципово новий

етап досліджень розпочався від початку космічної ери. До Меркурія, Венери та Марса були спрямовані космічні апарати. На поверхні Венери і Марса міжпланетні космічні станції здійснили посадку.

Нині космічні дослідження планет земної групи (як й інших тіл Сонячної системи) виконують майже в неперервному режимі. Одну космічну місію змінює інша, а біля Марса і на його поверхні одночасно працюють кілька зондів.

ТИПОВА ЗАДАЧА

Якою має буди швидкість космічного корабля, щоб уявні марсіани могли на ньому вирушити в бік Землі?

Розв’язання: Пригадаймо, що мінімальну швидкість, яку необхідно надати тілу на поверхні планети, щоб воно вийшло за межі її гравітаційної дії, називають другою космічною швидкістю. Її значення виражає формула: де M і R значення маси і радіуса планети, а G — гравітаційна стала (G = 6,67 · 10 -11 (Нм 2 /кг 2 )). Для Марса v2 = 5,0 км/с.

До планет земної групи, окрім Землі, належать Меркурій, Венера і Марс. Ці планети мають тверді поверхні й складаються переважно з силікатів і металів.

Використовуючи сайт ви погоджуєтесь з правилами користування

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Ми приєднуємось до закону про авторське право в цифрову епоху DMCA прийнятим за основу взаємовідносин в площині вирішення питань авторських прав в мережі Інтернет. Тому підтримуємо загальновживаний механізм “повідомлення-видалення” для об’єктів авторського права і завжди йдемо на зустріч правовласникам.

Копіюючи матеріали во повинні узгодити можливість їх використання з авторами. Наш сайт не несе відподвідальність за копіювання матеріалів нашими користувачами.

Планети земної групи що таке, список, опис, розміри, склад

Факт існування у Всесвіті газових гігантів науково підтверджений. Всі вони величезні за розміром, а тому виявити їх не склало для вчених особливої праці. Більш дрібні і щільні тіла, що існують в космосі, називають планетами земної групи. У них є певна подібність за будовою і складом, але абсолютної ідентичності немає.

Що таке планети земної групи

Вивчення Всесвіту дало підставу припускати, що є інші світи, де можливе життя. Виявлені космічні об’єкти, які нагадують третю планету від Сонця не тільки зовні, але і за будовою. Їх виділили в окрему групу, яку назвали “земної”. У них тверда поверхня, в основі якої метали і силікатні породи. Це їх головна відмінність від небесних гігантів, що складаються з газів, води та інших елементів тієї ж структури. Планети цієї групи мають багато спільного. Наприклад, відсутність лун: у деяких їх мало, в інших немає взагалі.

Структура та особливості

Структура планет земної групи

Земна група небесних тіл представлена Марсом, Венерою, Землею, Меркурієм. Вони розташовані в межах Сонячної системи. Основна схожість між ними в будові: ядро – мантія – літосфера. Вона обумовлена одним і тим же періодом освіти і ідентичними умовами.

Внутрішні механічні і хімічні процеси наклали характерний відбиток на поверхню цих космічних об’єктів у вигляді кратерів, гір, вулканів, каньйонів.
Газові гіганти Сонячної Системи мають кільця – диски, що обертаються навколо них. У планет земної групи таких утворень немає.

Цікавий факт: температура на Меркурії коливається від -173 градусів до 427 за Цельсієм. Атмосфера Венери складається з вуглекислого газу і сірчаної кислоти. На Марсі є гори вище Евересту.

Формування і загальні риси

Планети земної групи формуються в небесні тіла меншого обсягу, ніж представники газової

Є припущення, що планети, схожі на Землю, з’явилися у Всесвіті в числі перших. Спочатку це були невеликі розрізнені порошинки, які хаотично пересувалися в межах Сонячної системи. В результаті близькості до джерела тепла вони втратили речовини, додавали їм летючість, тому придбали здатність приєднуватися один до одного, утворюючи один великий об’єкт, що постійно збільшується в розмірах.

На початковому етапі формування утворилося близько сотні небесних тел. У результаті хаотичного руху вони стикалися між собою. Деякі розпадалися, перетворюючись в космічний сміття, а інші об’єднувалися. В процесі еволюції залишилося тільки чотири планети: Меркурій, Марс, Земля, Венера. Найбільшою за розмірами вважається третя від Сонця, Меркурій – маленький: діаметр 4880 км У Марса – 2 супутника, у Землі – один, Меркурій і Венера їх не мають.

Категорії планет земної групи

Планети земної групи діляться на декілька категорій:

Маючи подібність у будові, вони розрізняються за складом. Перша категорія типова для Сонячної системи: ядро складається з металу, а мантія кам’яна. Залізні не мають практичного відмінності від силікатних, теоретично є їх різновидом. Останні також складаються з металу. Ця особливість надає підвищену щільність, наділяє здатністю витримувати високу температуру, але значно скорочує радіус.

Скеляста категорія не має залізного ядра, повністю сформована з силікату.

Цікавий факт: є припущення вчених, що кам’яні планети можуть формуватися навколо кожної зірки, незалежно від її хімічного складу.

Остання, четверта категорія: планета наділена залізним ядром, яке оточене вуглецевої мантією.

Основні факти планет земної групи

Меркурій – найменша планета, маса складає лише третину від Земної. Його основні характеристики:

• практично немає захисного атмосферного шару, тому занадто висока амплітуда коливання температури;
• силікат представлений невеликими часточками, основний будівельний матеріал – нікель і залізо, за рахунок чого небесне тіло занадто щільне;
• магнітне поле відсутнє (1% від земної показника);
• поверхня покрита кратерами;
• є замерзла вода і органічний матеріал.

Розміри Венери мало відрізняються від земних, але на цьому зовнішнє схожість закінчується, оскільки є характерні особливості:

• атмосфера настільки щільна, що не пропускає утворюється тепло в космос, в результаті чого планета сильно загострюється;
• є діючі вулкани і глибокі ущелини;
• метеорити згорають в атмосфері, тому немає кратерів.

На загальному тлі планет Сонячної Системи Марс виділяється високою горою і не тільки:

• поверхня менш щільна, ніж у Землі;
• велика частина покрита кратерами і відкладеннями часів початкового етапу освіти;
• на Марсі є Північний полюс, де знаходяться величезні брили замерзлої води і вуглекислого газу;
• Марс називають «червоною планетою» з-за оксиду заліза, що робить поверхню помаранчевої.

Цікавий факт: На Марсі безслідно зникла велика частина космічних літальних апаратів. За припущеннями вчених, на планеті є свій «бермудський трикутник».

На Землі створені всі умови для розвитку життя: атмосфера, вода, змінювані сезони, оптимальний температурний режим.

Поверхня

У Меркурія є зовнішня схожість з Місяцем. Його силікатна поверхня порита метеоритними кратерами, зате вона не піддається дії водної та газової ерозії. Геологічні сліди мають давнє походження, їх вік обчислюється мільярдами років. На планеті немає заглиблень, що нагадують річки і моря, дно яких покриває застигла лава.

На поверхні Венери відсутні магнітні поля, її щільність значно вище, ніж у нашої планети Земля. Є більше двох сотень вулканів різної величини. Імовірно 170 з них діють. На ранньому етапі свого існування поверхня була повністю покрита лавою, настільки велика була кількість вивержень. Потім поступово активність вулканів стала зменшуватися. Вчені пояснюють цей процес змін у кількісному складі діоксиду сірки.

АСТРОНОМІЯ – ДИТЯЧА ЕНЦИКЛОПЕДІЯ – ФОЛІО 2005

Найближча до Сонця планета — Меркурій — буде стартовою точкою подорожі нашою рідною планетною системою. Цю планету може спостерігати кожен бажаючий. Достатньо вийти на відкриту місцевість одразу після заходу Сонця (або безпосередньо перед його сходом — залежно від того, з якої сторони від Сонця Меркурій знаходиться в певний час). У променях зорі ви побачите яскраву зірку, що тільки трохи поступається блиском Венері. Це й буде Меркурій. Проте спостерігати його, навіть людині, що має добрий зір, досить важко, бо він розташований дуже близько до Сонця. Меркурій можна спостерігати максимально трохи більше години хіба що на місці з відкритим горизонтом. Але навіть у телескоп ви не побачите на поверхні Меркурія жодної деталі.

Меркурій — найменша (за винятком Плутона) планета Сонячної системи. Фактично — це мертвий світ кратерів, де немає активних вулканів, землетрусів, вітру, дощу. Звичайно, на цій планеті немає й життя. На Меркурії фактично відсутня атмосфера, яка б могла розсіювати сонячне випромінювання або надавати небу певний колір. Саме завдяки цьому навіть у сонячний день на поверхні Меркурія ви мали б змогу спостерігати зірки майже на абсолютно чорному тлі неба. Щоправда, простояли б ви там не дуже довго, бо вдень поверхня планети розігрівається до температури близько 420—430°С. Не менший дискомфорт ви б відчули і вночі. Через відсутність атмосфери, яка могла б утримувати тепло довгими меркуріанськими ночами (що, до речі, тривають близько трьох земних місяців), температура падає до позначки — 150°С. Це значно нижчий показник за середню зимову температуру в Антарктиці!

Узагалі до недавнього часу, коли було розпочато дослідження поверхонь планет сучасними технічними засобами (включаючи експедиції автоматичних міжпланетних станцій), вважалося, що Меркурій завжди повернутий до Сонця одним і тим же боком, на якому тримається небувала спека. Його поверхню зображали як море з розплавлених металів та породи. Насправді ж відомо, що коли Меркурій проходить перигелій (точку найбільшого зближення з Сонцем), то повертається до денного світила то одним, то протилежним боком по черзі. Дуже незвичайним є також рух Сонця небом Меркурія. Так, схід та захід Сонця на Меркурії можна спостерігати аж тричі на день! Щоправда, день на цій планеті триває у 176 разів довше, ніж на Землі. Залежно від вашого положення на поверхні Меркурія, ви змогли б навіть спостерігати, як Сонце зупиняється на небі або починає рухатися у зворотному напрямку!

Мозаїка з зображень Меркурія, отриманих космічним апаратом «Маринер-10». Фото: JPL/NASA/USGS

Порівняйте ці зображення Меркурія (зліва) та Місяця у фазі останньої чверті (справа). В них багато спільного, чи не так?

Меркурій — досить маленька планета, проте вона є відносно важкою — густина меркуріанської речовини досягає значень, близьких до земних. Рельєф меркуріанської місцевості дуже складний. Його поверхня розрита кратерами — слідами катастрофічних зіткнень з іншими небесними тілами. На тлі великих старих кратерів спостерігається багато менших, більш молодих. Це свідчить про те, що з часом розміри тіл, які падали на поверхню Меркурія, зменшувалися. Це повністю підтверджують існуючі тепер теоретичні уявлення. Треба сказати, що картина меркуріанської поверхні дуже схожа на картину поверхні Місяця — природного супутника нашої планети. Цікаво, чи ви одразу відрізнили б Меркурій на фотографії?

Нещодавно радіолокаційні дослідження дозволили виявити на поверхні Меркурія великі запаси водяного льоду. У полярних шапках спостерігали чисельні «радіоплями», що за характером зворотного сигналу належать , напевне, льодовим відкладенням. Справа в тому, що (як і на Місяці) сонячне проміння ніколи не доходить до навіть не дуже глибоких кратерів у полярних широтах Меркурія, що сприяє накопиченню та «консервуванню» там льоду.

Меркурій — досить легка за масою планета. Через це він швидко втратив свою атмосферу, яка, на думку вчених, так і не встигла повністю сформуватися. Та причина цього — не тільки маленька маса планети. Близькість до Сонця, що спричиняє велику температуру та потужний сонячний вітер, теж відіграла в цьому процесі важливу роль. Проте сучасні дослідження вказують усе ж таки на присутність на Меркурії дуже розріджених залишків атмосфери — її тиск у 500 мільярдів разів менший за атмосферний тиск на поверхні Землі!

Використовуючи сайт ви погоджуєтесь з правилами користування

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Ми приєднуємось до закону про авторське право в цифрову епоху DMCA прийнятим за основу взаємовідносин в площині вирішення питань авторських прав в мережі Інтернет. Тому підтримуємо загальновживаний механізм “повідомлення-видалення” для об’єктів авторського права і завжди йдемо на зустріч правовласникам.

Копіюючи матеріали во повинні узгодити можливість їх використання з авторами. Наш сайт не несе відподвідальність за копіювання матеріалів нашими користувачами.