Планеты земной группы.

Повторим, что к планетам земной группы относятся, помимо Земли, также Меркурий, Венера и Марс. По характеру астрономических наблюдений Меркурий и Венера являются по отношению к Земле внутренними планетами, то есть, их орбиты лежат между Солнцем и орбитой Земли.

Наибольшее удаление Меркурия доходит до 28°, Венеры — до 48°. Поэтому внутренние планеты всегда видны вблизи Солнца либо утром в восточной стороне неба, либо вечером в западной стороне неба. Из-за близости Меркурия к Солнцу увидеть эту планету невооруженным глазом удается редко. Венера отходит от Солнца на небе на больший угол, и она бывает ярче всех звезд и планет. После захода Солнца она дольше остается на небе в лучах зари и даже на ее фоне видна отчетливо. Также хорошо она бывает видна и в лучах утренней зари. Понятно, что в южной стороне неба, а также среди ночи ни Меркурий, ни Венеру увидеть нельзя. Если, проходя между Землей и Солнцем, Меркурий или Венера проецируются на солнечный диск, то они тогда видны на нем как маленькие черные кружочки. Подобные прохождения по диску Солнца во время нижнего соединения Меркурия и особенно Венеры бывают сравнительно редко, не чаще чем через 7—8 лет. Освещенное Солнцем полушарие внутренней планеты при разных положениях ее относительно Земли нам видно по- разному (рис. 32). Поэтому для земных наблюдателей внутренние планеты меняют

свои фазы, как Луна.

В отличие от Меркурия и Венеры Марс, еще одна планета земной группы, является по отношению к орбите Земли внешней. Условия наблюдения внешних планет отличаются рядом особенностей.

Внешние планеты могут находиться по отношению к Земле за Солнцем (в соединении с ним), как Меркурий и Венера, и тогда они тоже теряются в солнечных лучах. Но они могут находиться и на продолжении прямой линии Солнце — Земля, так что Земля при этом оказывается между планетой и Солнцем. Такая конфигурация называется противостоянием. Она наиболее удобна для наблюдений планеты, так как в это время планета, во-первых, ближе всего к Земле, во-вторых, повернута к ней своим освещенным полушарием и, в-третьих, находясь на небе в противоположном Солнцу месте, планета бывает в верхней кульминации около полуночи и, следовательно, долго видна и до, и после полуночи.

Рис. 36. Противостояние планеты.

Так как Марс и Земля движутся по своим орбитам, имеющим различные размеры и параметры, противостояния Марса повторяются строго в определенных точках его орбиты и орбиты Земли. На сегодняшний день точно известно, что противостояния Марса повторяются с интервалом в 2 года и 50 дней. В тот момент, когда противостояние Марса происходит в точке его орбиты, максимально приближенной к Земле, происходят «Великие противостояния Марса». Такое явление происходит через каждые 15 – 17 лет. Большинство крупных открытий, касающихся Марса. Как раз и были сделаны во время Великих противостояний. В силу взаимовлияния Земли, Солнца и Марса во время Великих противостояний наступает момент, когда расстояние между Землей и Марсом сокращается до минимально возможного. Такие моменты называются «Величайшими противостояниями», и повторяются каждые 79 лет. Последний раз Величайшее противостояние наблюдалось 28 августа 2003 года.

По своим геологическим характеристикам планеты земной группы имеют ряд сходных особенностей. Самая главная из них – наличие литосферы, то есть, твердой оболочки планеты. Из четырех планет земной группы только Меркурий не имеет атмосферы. По своему составу атмосферы Венеры и Марса весьма близки между собой, но значительно отличаются от земной. Считается, что атмосферы Венеры и Марса в основном сохранили тот первоначальный химический состав, который когда-то имела и земная атмосфера. Однако, за миллионы лет земная атмосфера значительно уменьшила содержание углекислого газа и обогатилась кислородом. Произошло это за счет двух процессов:

- растворение углекислого газа в земных водоемах, которые, по-видимому, никогда не замерзали

- выделение кислорода появившейся зеленой растительностью

Оба указанных процесса происходили на Земле, но никак не могли происходить ни на Венере, ни на Марсе. Скорее всего, это обусловлено оптимальным расстоянием Земли от Солнца и, как следствие, оптимальными температурами на ее поверхности.

1. Меркурий – самая близкая от Солнца планета, во многом похожая на Луну, которую лишь немного превосходит по размерам. На поверхности имеются немного возвышенные материки, низменности, заполненные застывшей лавой – их меньше, чем на Луне. Крупнейшая такая низменность на Меркурии называется Море Зноя, и имеет диаметр 1300 км. Самым многочисленным компонентом рельефа являются кратеры метеоритного происхождения. Меркурианские «сутки» имеют продолжительность 176 земных, и перепады температуры в течение этого периода значительно больше, чем на поверхности Луны. На дневной стороне планеты в точке, для которой Солнце находится в зените, температура достигает 690К. При такой температуре плавятся свинец, олово и цинк. На ночной стороне минимальная температура падает ниже 100К (-173⁰С).

2. Венера по своим размерам и массе схожа с Землей, поэтому иногда ее называли «планета-сестра». Наличие у Венеры атмосферы доказал еще М. В. Ломоносов, в результате личных наблюдений прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 году. Однако плотность венерианской атмосферы значительно выше, чем плотность земной, поэтому поверхность Венеры постоянно окутана плотным покровом облаков. Изучение поверхности Венеры стало возможным лишь в последнее время с развитием радиолокации и ракетно-космической техники. Наблюдения за поверхностью Венеры проводились, начиная с 1967 года. Оказалось, что верхняя граница облачного слоя лежит на высоте около 65 км от поверхности планеты. По мере приближения к поверхности температура возрастает от – 40⁰С до + 500⁰С. Такая высокая температура является следствием парникового эффекта. Из-за этого же эффекта суточные и годичные колебания температуры на поверхности Венеры практически отсутствуют. Один оборот вокруг своей оси планета совершает за 240 земных суток, но вращается в направлении, противоположном вращению Земли и других планет. Большую часть рельефа Венеры занимают холмистые равнины. Среди них возвышаются обширные плоскогорья, превышающие по размерам Тибет. Горные массивы, расположенные на возвышенностях, поднимаются на высоту 7-8 км. А самая высокая гора Максвелл вулканического происхождения – на 12 км. На поверхности обнаружено немало крупных кратеров диаметром до 150 км. Интересно, что кратеров диаметром менее 6 км не встречается.

Рис. 36. Вид Венеры из космоса.

Рис. 37. Изображение горы Максвелл,

сделанное с помощью

компьютерной обработки фотоснимка.

Интерес к Марсу в значительной степени всегда был связан с надеждой обнаружить на этой планете жизнь, вплоть до разумных обитателей.

3. Марс — четвёртая по удалённости от Солнца (после Меркурия, Венеры и Земли) и седьмая по размерам (превосходит по массе и диаметру только Меркурий) планета Солнечной системы. Масса Марса составляет 10, 7 % массы Земли, а средний линейный диаметр — 0, 53 диаметра Земли.

Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы, имеет высоту 27 км, а долины Маринер — самый крупный известный каньон на планетах, имеет длину около 4000 км, ширину до 200 км, а глубина достигает 5 км. Считается, что деятельность вулканов, сосредоточенных в двух районах поверхности Марса, прекратилась не более, чем несколько сотен миллионов лет назад, после того, как толщина марсианской коры значительно увеличилась.

Красноватая окраска поверхности Марса, хорошо наблюдаемая и с Земли, обусловлена присутствием в марсианских породах оксидов железа в виде хорошо известного на Земле минерала лимонит.

Марс имеет период вращения и смену времён года, аналогичные земным, но его климат значительно холоднее. Средняя температура на поверхности Марса – 60⁰С, и крайне редко бывает положительной. На полюсах температура падает до – 150⁰С, при этом замерзает не только вода, следы которой обнаружены на Марсе, но и углекислый газ, превращаясь в «сухой лед». Полярные шапки Марса состоят из нескольких слоев. Основным является нижний слой, состоящий из обычного водяного льда, смешанного с пылью. Этот слой существует постоянно, и не исчезает даже в разгар марсианского лета. Верхний слой, толщиной не более 1 м, состоящий из замерзшего углекислого газа, с повышением температуры практически полностью испаряется. Перепад давления создает условия для сильных ветров, скорость которых может достигать 70 км/ч, и возникновения пылевых бурь, длительность которых иногда составляет 50 – 100 суток.

Южное и северное полушария планеты разительно отличаются по рельефу: более древние возвышенные материки располагаются в южном полушарии, а более молодые равнины – в северном, причем разница высот между ними достигает 6 км. Существует гипотеза, что Северный Полярный бассейн, занимающий 40 % поверхности планеты, является кратером; в этом случае он оказывается самым крупным известным ударным кратером в Солнечной системе.

Марс имеет два спутника, называемые Фобос и Деймос. Это небольшие по размерам небесные тела неправильной формы. Фобос, находящийся всего в 9400 км от центра планеты, интересен уникальной особенностью. Он совершает три оборота за марсианские сутки, обгоняя вращение самой планеты, поэтому восходит на той же стороне горизонта, где заходят остальные светила, и, соответственно, заходит на той стороне горизонта, где остальные светила восходят. По характеристикам пород, из которых состоят спутники Марса, и по их внешнему облику, они похожи на астероиды. Их поверхность покрыта многочисленными кратерами метеоритного происхождения, причем размеры наибольшего на Фобосе кратера сопоставимы с размерами самого спутника.

В 1877 году итальянский астроном Скиапарелли, наблюдая поверхность Марса во время очередного Великого противостояния, увидел в свой телескоп прямые ровные линии, соединявшие темные участки, условно называемые «моря» и «океаны». Скиапарелли назвал эти линии каналами, и решил, что это – неоспоримое свидетельство существования на Марсе цивилизации. Шумиха, поднятая вокруг марсианских каналов, продолжалась почти сто лет. Дело в том, что у Скиапарелли был 24-сантиметровый телескоп, не дающий достаточного, как говорят, разрешения. Поэтому мелкие дробные объекты поверхности сливались в его глазах в одну сплошную ровную линию.

После того, как на вооружении астрономов в XX веке появились 150-сантиметровые телескопы, загадка каналов Марса была, наконец, разрешена.