Планеты
Раньше планетой называли любое космическое тело, вращающееся вокруг звезды, излучающее свет, который отражает эта звезда, и имеющее размеры больше астероида. Еще в Древней Греции говорили о 7 планетах как о светящихся телах, которые двигаются по небу на фоне звезд. Это Меркурий, Солнце, Венера, Марс, Луна, Юпитер, Сатурн. Заметьте, что здесь указано Солнце, которое является звездой, и Луна – спутник нашей Земли. Земля не включена в этот список потому, что греки считали ее центром всего.
В 15 веке Коперник выяснил, что центром системы является Солнце, а не Земля. Свои утверждения он выложил в работе «Об обращении небесных сфер». Луну и Солнце убрали из списка, а планету Земля включили. Когда изобрели телескопы, было открыто еще три планеты. Уран в 1781-м, Нептун в 1846-м, Плутон в 1930-м, который, кстати, больше планетой не считается.
На данный момент исследователи дают новое значение слову «планета», а именно: это небесное тело, которое удовлетворяет 4 условия:
- Тело должно вращаться вокруг звезды.
- Иметь сферическую или приближенную к ней форму, то есть тело должно иметь достаточную гравитацию.
- Это не должна быть звезда.
- У небесного тела не должно быть других крупных тел поблизости орбиты.
Звезда – это тело, излучающее свет и обладающее мощным источником энергии.
Планеты в Солнечной системе
Солнечная система включает в себя планеты и другие объекты, которые вращаются вокруг Солнца. 4,5 млрд лет тому назад в Галактике начали образовываться сгущения из облаков звездной материи. Газы нагревались и излучали тепло. В результате увеличения температуры и плотности начались ядерные реакции, водород превратился в гелий. Так возник мощнейший источник энергии – Солнце. Этот процесс занял десятки миллионов лет. Создавались планеты со спутниками. Полностью формирование Солнечной системы закончилось около 4 млрд лет тому назад.
На сегодняшний день солнечная система включает в себя 8 планет, которые делятся на две группы. Первая – земная группа, вторая – газовые гиганты. Планеты земной группы – Венера, Меркурий, Марс и Земля – состоят из силикатов и металлов. Газовые гиганты – Сатурн, Юпитер, Нептун и Уран – состоят из водорода и гелия. У планет разные размеры как в сравнении между двумя группами, так и между собой. Соответственно, гиганты гораздо крупнее и массивнее планет земной группы.
Меркурий находится ближе всех к Солнцу, дальше – Нептун. Перед тем как давать характеристику планетам Солнечной системы, нужно поговорить о главном ее объекте – Солнце. Это звезда, благодаря которой начало существование все живое и неживое в системе. Солнце – сферический, плазменный, раскаленный шар. Большое количество космических объектов вращается вокруг него – спутники, планеты, метеориты, астероиды и космическая пыль. Возникла эта звезда примерно 5 миллиардов лет тому назад. Ее масса больше массы нашей планеты в 300 тыс. раз. Температура ядра 13 миллионов градусов Кельвина, а на поверхности – 5 тысяч градусов Кельвина (4727 градусов Цельсия). В галактике Млечного пути Солнце является одной из самых больших и ярких звезд. Расстояние от Светила до центра Галактики составляет 26000 световых лет. Солнце делает полный оборот вокруг галактического центра за 230-250 миллионов лет.
Меркурий
Находится к Солнцу ближе всех и является наименьшей планетой Солнечной системы. У планеты нет спутников. На поверхности Меркурия имеется множество кратеров, которые образовались множеством метеоритов, упавших на планету более 3 миллиардов лет назад. Их диаметр разнообразный – от пары метров до 1000 километров. Атмосфера на планете состоит в основном из гелия и раздувается ветром Солнца. Температура может достигать +440 градусов Цельсия. Оборот вокруг Солнца планета совершает за 88 земных дней. Сутки на планете равняются 176 земным часам.
Венера
Венера – вторая планета от Солнца. Ее размеры приближены к размерам Земли. Спутников планета не имеет. Атмосферу составляет углекислый газ с примесями азота и кислорода. Давление воздуха составляет 90 атмосфер, что в 35 раз больше, чем на Земле. Венеру называют самой горячей планетой, потому что уплотненная атмосфера, углекислый газ, близость Солнца и парниковый эффект образуют очень высокие температуры на поверхности планеты. Она может достигнуть 460 градусов Цельсия. Венеру можно увидеть с поверхности Земли. Это самый яркий космический объект после Луны и Солнца.
Земля
Единственная планета, приспособленная для жизни. Может, она есть и на других планетах, но этого пока что никто с уверенностью сказать не может. В своей группе она самая большая по массе, плотности и размерам. Ее возраст более 4 миллиардов лет. Жизнь здесь зародилась более 3 млрд лет тому назад. Спутник Земли – Луна. Атмосфера на планете кардинально отличается от других. Большая ее часть состоит из азота. Также сюда входит углекислый газ, кислород, водяной пар и аргон. Озоновый слой и магнитное поле делают уровень солнечной и космической радиации меньшим. Из-за содержания в атмосфере Земли углекислого газа на планете образуется парниковый эффект. Без него температура на поверхности Земли была бы на 40 градусов меньше. Острова и континенты занимают 29% поверхности планеты, а остальное – это Мировой океан.
Марс
Его еще называют «красной планетой» из-за наличия в грунте большого количества оксида железа. Марс является седьмой планетой Солнечной системы по размерам. Рядом с планетой летают два спутника – Деймос и Фобос. Из-за слишком разреженной атмосферы и далекого расстояния от Солнца среднегодовая температура планеты составляет минус 60 градусов. В некоторых точках в течение суток перепады температур могут достигать 40 градусов. Наличие вулканов и кратеров, пустынь и долин, ледяных полярных шапок отличает Марс от других планет Солнечной системы. Также здесь находится самая высокая гора – потухший вулкан Олимп, достигший высоты в 27 километров. Долина Маринера является самым крупным каньоном среди планет. Ее протяжность составляет 4500 км и глубина – 11 м.
Юпитер
Это самая крупная планета в Солнечной системе. Юпитер в 318 раз тяжелее Земли и в 2,5 раза массивнее по сравнению с другими планетами. Основные составляющие планеты – гелий и водород. Юпитер излучает много тепла – 4*1017 Вт. Чтобы стать звездой, как Солнце, он должен достигнуть массы в 70 раз больше нынешней. Планета имеет самое большое количество спутников – 63. Европа, Каллисто, Ганимед и Ио – самые крупные из них. Ганимед является также крупнейшим спутником во всей Солнечной системе и даже превосходит по размерам Меркурий. В атмосфере Юпитера происходит множество вихрей, которые имеют коричнево-красный цвет полосы облаков, или гигантский шторм, известный как Большое красное пятно еще с 17 века.
Сатурн
Как и Юпитер, это крупная планета, которая по размерам идет вслед за Юпитером. Система колец, которая состоит из частиц льда различных размеров, горных пород и пыли, отличает эту планету от других. Спутников у него на один меньше, чем у Юпитера. Самыми крупными являются Энцелад и Титан. По составу Сатурн напоминает Юпитер, но по плотности уступает самой простой воде. Атмосфера выглядит довольно однородной и спокойной, что можно объяснить плотным слоем тумана. На Сатурне огромная скорость ветра, она может достичь 1800 км в час.
Уран
Эта планета была обнаружена первой при помощи телескопа. Уран является единственной планетой Солнечной системы, которая лежит на боку и вращается вокруг Солнца. У Урана имеется 27 спутников, которые носят названия в честь героев пьес Шекспира. Самые крупные среди них – Титания, Оберон и Умбриель. В составе Урана имеется большое количество высокотемпературных модификаций льда. Также он является самой холодной планетой. Температура здесь составляет минус 224 градуса по Цельсию.
Нептун
Это самая дальняя планета от Солнца, хотя до 2006 года этот титул принадлежал Плутону. Эта планета была открыта без помощи телескопа, а математическими расчетами. О существовании Нептуна ученым подсказал Уран, на котором были обнаружены странные изменения во время движения по собственной орбите. Планета имеет 13 спутников. Самый большой среди них – Тритон. Его особенность в том, что он движется противоположно планете. В таком же направлении дуют самые сильные ветра Солнечной системы, скорость которых достигает 2200 км в час. Составы Нептуна и Урана схожи, но также по составу он похож на Юпитер и Сатурн. Планета имеет внутренний источник тепла, от которого получает в 2,5 раза больше энергии, чем от Солнца. Во внешних слоях атмосферы имеется метан, что придает планете синий оттенок.
Вот насколько загадочен мир Космоса. У многих спутников и планет есть свои особенности. Ученые вносят изменения в этот мир, например, исключили Плутон из списка планет.
Изучайте планеты на портале Kvant.Space – это очень интересно.
Вращение планет
Все планеты, помимо своей орбиты, вращаются и вокруг своей оси. Период, за который они делают полный оборот, определяют как эпоху. Большее количество планет в Солнечной системе вращается в том же направлении вокруг оси, что и вокруг Солнца, но Уран и Венера вращаются противоположно. Ученые наблюдают большую разницу в длине суток на планетах – Венере требуется 243 земных суток, чтобы совершить один оборот вокруг оси, тогда как планетам группы газовых гигантов нужно всего пару часов. Период вращения экзопланет не известен, но близкое их расположение к звездам значит, что на одной стороне царит вечный день, а на второй – вечная ночь.
Почему же все планеты настолько разные? Благодаря высокой температуре ближе к звезде лед и газ испарились очень быстро. Планеты-гиганты сформироваться не смогли, но случилось скопление частиц металлов. Так, образовался Меркурий, который содержит самое большое количество металлов. Чем дальше мы от центра, тем меньше температура. Появились небесные тела, где значимый процент составили скальные породы. Четыре планеты, которые располагаются ближе к центру Солнечной системы, называются внутренними. С открытием новых систем появляется все больше и больше вопросов. Ответить на них помогут новые исследования.
Ученые утверждают, что наша система уникальна. Все планеты построены в строгом порядке. Самая большая находится ближе к Солнцу, соответственно, самая маленькая – дальше. У нашей системы строение более сложное, ведь планеты не выстроены по своей массе. Солнце составляет больше 99 процентов всех объектов системы.
Источник
Метеоритные кратеры на планетах Солнечной системы
Чем отличаются метеоритные кратеры на планетах и спутниках Солнечной системы: Марсе, Земле, Луне?
Строение метеоритных кратеров
Фотографии всех планет “земной группы”, а также каменистых спутников газовых гигантов объединяет одно общее явление – поверхность густо усеянная метеоритными кратерами. На снимках Марса, Меркурия, Луны и других небесных тел они видны отчетливо, кратеры здесь — наиболее распространенная форма рельефа.
Они составляют непрерывный по размерам ряд от микроструктур до гигантских бассейнов, имеющих тысячи километров в поперечнике. На безатмосферных небесных телах (Меркурий, Луна, Фобос, Деймос и др.) метеоритные кратеры сохранились в прекрасном состоянии. В отличие от разрушенных и погребенных земных астроблем, на космических изображениях поверхности планет земной группы и их спутников отчетливо видны все детали строения метеоритных кратеров.
Кратер Коперника на Луне, хорошо виден и кольцевой вал и днище кратера и конечно характерная горка в центре
Кольцевой вал — насыпная структура, обрамляющая кратер. Как правило, вал асимметричен, так как его внутренний склон круче внешнего. Объем кольцевого вала для метеоритных (импактных) структур обычно составляет 20—40% от объема выброшенной породы.
Днище кратеров имеет различное сечение (плоскодонное, чашеобразное и т. п.); его форма и строение усложняются с увеличением поперечника — днища крупных кратеров осложнены трещинами, рытвинами, буграми, центральными горками.
Центральная горка, или центральный пик, образуется в кратерах диаметром от 5 до 50 км. Ее образование объясняется согласно законам механики упругой отдачей пород поверхности— слоистой мишени. В кратерах диаметром более 50 км образуется система центральных кольцевых поднятий.
Импактные структуры более молодого возраста имеют лучшую сохранность. Это правило может быть использовано для относительной датировки кратерированных поверхностей планет земной группы. Степень разрушения кратеров зависит от воздействия внутренних — эндогенных и поверхностных — экзогенных процессов: тектонических деформаций вулканизма, выветривания и т. п.
Однако разрушительное действие этих факторов на “безатмосферных” планетах земной группы незначительно, и кратеры выглядят достаточно «свежими». Было установлено, что скорость разрушения кратера находится в зависимости от ее диаметра: чем меньше кратер, тем быстрее он уничтожается. Быстрее всего разрушается рельеф рыхлых выбросов из кратеров.
Среди импактных кратеров перечисленных генераций на Марсе установлены ударные структуры-гиганты поперечником до 1800 км. На плоском дне этих впадин, обычно расположенном на 3—4 км ниже среднего высотного уровня планеты, видны лишь отдельные импактные кратеры небольших размеров и хорошей сохранности. Эти депрессии иногда являются вместилищем эоловых накоплений.
По периферии впадин развиты Кордильеры — кольцевые горные поднятия с расчлененным рельефом. В плане они имеют форму сегментов шириной 200—300 км. Название «Кордильеры» принято по аналогии с лунными Кордильерами, которые примыкают к круговым морям. К подобным тектоническим сооружениям можно отнести и краевые поднятия в обрамлении земного Тихого океана (кордильеры Северной и Южной Америки).
Круговые впадины и кордильеры сопровождаются радиально-концентрическими системами разломов. Впадины ограничены резкими кольцевыми уступами высотой 1—4 км, возможно, разломной природы. Местами дуговые разломы видны в пределах Кордильер. По периферии круговых впадин намечаются радиальные разломы. По аналогии с Луной эти структуры названы талассоидами.
Гигантский кратер Герцшпрунг на Луне (диаметром 570 км) – типичный талассоид. По размеру будет побольше иных лунных морей
Большое значение для установления относительного возраста различных поверхностей планет играет плотность кратерирования: чем древнее поверхность, тем большее количество соударений с метеоритными телами она должна была испытать. Таким образом, относительно древняя поверхность на фотографическом изображении той или иной планеты должна выглядеть наиболее интенсивно кратерированной. Используя это правило, на некоторых планетах земной группы удалось выделить разновозрастные структуры.
Возраст метеоритных кратеров Марса: королёвский, ломоносовский, кеплеровский и ньютоновский
Изучение снимков поверхности Марса позволило по степени сохранности кратеров выделить и описать четыре их возрастных генерации, названные по наименованиям характерных кратеров — королёвская, ломоносовская, кеплеровская и ньютоновская.
К королёвской генерации отнесены наиболее свежие молодые кратеры хорошей сохранности диаметром преимущественно меньше 30 км. Они имеют резко выраженные валы, относительно гладкие склоны, отчетливые выбросы.
Ломоносовская генерация объединяет кратеры размером от 30 до 100 км, подвергшиеся некоторым вторичным изменениям. Валы кратеров достаточно хорошо выражены, но уже сглажены, часто состоят из отдельных фрагментов. Склоны разрушены гравитационными и эоловыми процессами. Выбросы видны достаточно хорошо.
Кратеры Марса не очень похожи на лунные – самые старые из них сильно разрушены и частично засыпаны песком, однако все равно выглядят лучше земных.
К кеплеровской генерации относятся кратеры размером от 100 до 200 км, в значительной степени разрушенные. Их валы представлены отдельными фрагментами, часто образующими не кольцевую, а близкую по форме структуру. Дно кратеров под воздействием эндогенных и экзогенных процессов выровнено. Редко видны останцы центральных горок. Выбросы обычно не сохраняются.
К ньютоновской генерации относят почти целиком разрушенные структуры диаметром часто свыше 200 км.
На Марсе в основу определения относительного возраста тектонических процессов положены результаты анализа плотности распределения импактных кратеров, их морфологические особенности, сохранность и размеры, а также геологические соотношения различных поверхностей.
Используя этот принцип, авторам настоящей работы удалось выделить на этой планете несколько типов поверхностей с четкими границами, в пределах которых кратеры распространены равномерно, и их количество на единицу площади остается постоянным. По аналогии с Луной Марс также на ранних этапах своего развития подвергался интенсивной метеоритной бомбардировке, которая 3,0—3,5 млрд. лет назад сократилась примерно до современного уровня.
Возраст метеоритных кратеров Луны:
На Луне выделяются три возрастных группы импактных структур.
Коперниковская (самая молодая) группа объединяет кратеры с четко выраженными валами высокой степени сохранности, с крутыми внешними и внутренними склонами.
К птоломеевской группе относятся кратеры с валами, достаточно высоко поднимающимися над днищем. Часто валы имеют сложное строение благодаря развитию многочисленных мелких более молодых кратеров. Наряду с плоскими днищами имеются днища сложного строения с отдельными центральными пиками и центральными хребтами.
Структуры доптоломеевской (древней) группы характеризуются сильно разрушенными валами, часто лишь слабо возвышающимися над поверхностью материковых областей. Иногда такие валы только намечены концентрическими грядами и отдельными пологими холмами. В других случаях они расчленены системами гребней, образующими ряд субпараллельных линий. У наиболее крупных древних кратеров имеются обширные плоские днища, частично осложненные более молодыми кратерами.
Луна является хорошо изученным к настоящему времени небесным телом. Отсутствие явных признаков эндогенной и экзогенной активности на ней обусловили хорошую сохранность импактных структур, неравномерное распределение которых показало, что предела насыщения импактные кратеры достигают в древних материковых областях. В молодых морских депрессиях кратерирование минимально.
Оценки абсолютного возраста образцов лунных пород показали, что на ее поверхности наряду с молодыми кратерами существуют ударные структуры, возраст которых является весьма внушительным и равен 4,4—3,8 млрд. лет.
Над метеоритными кратерами Луны время почти не властно – там нет атмосферы, ветра и воды, стало быть кратеры долго сохраняются «свежими»
Определение возраста поверхности планеты по метеоритным кратерам
Метеоритные кратеры являются не последним из инструментов для определения древности поверхности на которой они расположены, для чего расчитывается так называемая плотность кратерирования.
Под плотностью кратерирования понималось либо количество кратеров определенных диаметров на единицу площади, либо отношение суммарной площади кратеров больше определенного диаметра к площади рассматриваемой поверхности. Наиболее подходящими для подсчета оказались кратеры диаметром от 4 до 10 км на площади 10 млн. км2, так как количество их достаточно для статистической обработки, а скорость разрушения не так велика, как у более мелких структур.
Получив значения плотности кратерирования различных поверхностей Луны и других планет, в частности Марса, и значения абсолютного возраста пород Луны, можно, используя сравнительно-планетологический метод, установить абсолютный возраст поверхности планеты.
Метеоритная бомбардировка играет существенную роль на ранних стадиях развития планет. Метеоритные кратеры имеют важное значение для датировки различных структурных поверхностей. Метеоритная бомбардировка является процессом, общим для формирования рельефа поверхности и структуры коры планет земной группы, в том числе и Земли.
Космические снимки Земли показали, что и на нашей планете (как и других планетах земной группы) имеется большое количество кольцевых структур – следов падения метеоритов. При их исследовании была установлена одна интересная особенность: чем древнее изучаемый комплекс пород, тем большее количество кольцевых структур на нем дешифрируется. Многие из них были обнаружены в фундаменте под чехлом рыхлых пород.
Особенно много кольцевых структур выявлено на древних платформах — наиболее стабильных областях литосферы. Диаметр этих структур разнообразен и варьирует в широких пределах от сотен метров до десятков и сотен километров. Окончательно вопрос о происхождении многих кольцевых структур на Земле пока еще не решен. Несомненно, что эти структуры имеют различное происхождение. Однако часть их представляет собой разрушенные древние метеоритные кратеры, аналогичные тем, которые повсеместно покрывают поверхности других планетных тел.
Многие исследователи считают, что метеоритная бомбардировка Земли являлась главнейшим процессом на догеологической стадии ее развития. К сожалению, следы этой ранней метеоритной бомбардировки Земли оказались стертыми последующими процессами ее геологического развития — тектоническими движениями, магматизмом и метаморфизмом. Благодаря этому, и в особенности благодаря разрушительному воздействию атмосферы и гидросферы в настоящее время следы метеоритной бомбардировки Земли реконструируются с большим трудом.
Метеоритный кратер Волк Крик в Австралии – второй по величине на Земле, из тех что ещё похожи на метеоритные кратеры.
Метеоритные кратеры на Земле (астроблемы)
Различают два типа метеоритных кратеров:
- ударные кратеры (астроблемы) — диаметром менее 100 м
- взрывные кратеры — диаметром более 100 м.
Первые являются результатом падения небольшого метеорита, вторые возникают при взрыве после некоторого заглубления метеорита в породы.
В настоящее время на Земле установлено около 100 ударных кратеров, или астроблем, что в переводе с греческого означает «звездная рана». Распределение астроблем на поверхности Земли неравномерно: в Европе их насчитывается 30, в Северной Америке —26, Южной Америке —2, Австралии—9, Африке—18, Азии—14.
Изученные астроблемы морфологически очень похожи на кратеры Луны, Марса, Меркурия. Они имеют округлую в плане форму, диаметр до 100 км и выявляются по характерному насыпному валу, выступающему в виде возвышенности вокруг воронки, по наличию центрального поднятия — центральной горки, по отчетливому радиально-кольцевому расположению трещин, по присутствию раздробленных пород, следов сотрясений и другим признакам.
Однако самым надежным критерием их выделения является обнаружение остатков метеоритного вещества и специфических изменений в породах, происшедших в результате воздействия взрывной волны и высокой температуры при взрыве. Было рассчитано, что при столкновении с горными породами метеоритов, движущихся со скоростью более 3—4 км/с, начальное давление должно равняться 109Па при температуре 10 000° С.
Рассчитанное теоретическое время воздействия ударной волны на породу — миллионные доли секунды. За эти мгновения давление резко возрастает. При образовании кратера диаметром 50 км почти мгновенно выделяется энергия, равная 1022 Дж. Естественно, что такая энергия не может исчезать без последствий.
При давлениях от 4•10 9 до 5•10 10 Па в минералах и породах происходят пластические деформации и твердофазовые переходы, а при нагрузках свыше этого — плавление и частичное испарение вещества. Все эти термодинамические изменения приводят к серьезным перестройкам горных пород в районе удара.
На Земле время безжалостно к метеоритным кратерам. Попробуйте найти на этой карте знаменитый Попигайский кратер.
Тем не менее, спустя сотни, а то и тысячи и даже миллионы лет, следы даже таких гигантских “преобразований” ландшафта можно обнаружить с большим трудом. Судите сами: в бассейне реки Попигай (Сибирь) расположен гигантский Попигайский кратер диаметром 100 километров.
Тем не менее, за прошедшее время природа настолько “сгладила” астролембу, что кратер выдает только понижение местности на 20-80 метров и “борта” в виде слабо заметной пологой гряды высотой до 200 метров. Для площади в 100 километров, чтобы понять, что вы находитесь внутри кратера Попигайского кратера, вам пришлось бы подняться в космос – находясь на поверхности земли , вы бы об этом никогда не догадались.
Да вот же он, кратер! Окажись вы там, на берегу речки Попигай, вы бы его не заметили и вовсе.
Сравнение метеоритных кратеров Земли и других планет
Итак, по количеству и размерам ударных кратеров от метеоритов среднего размера Земля не особо отличается от других землеподобных планет Солнечной системы. Отличием выступает только наличие атмосферы: к нашему счастью атмосфера нашей планеты не пропускает к поверхности большую часть мелких метеоритов, а следы от больших, планета умело “маскирует” за считанные тысячи лет с помощью естественных процессов.
Космические снимки Земли свидетельствуют о том, что на поверхности нашей планеты кольцевые структуры представлены в изобилии. Не вызывает сомнения, что часть кольцевых образований имеет импактное происхождение и является продуктом метеоритной бомбардировки.
Источник