Естествознание
Шрифт:
3.2.3. Марс
Наиболее изученная планета Солнечной системы. Он находится несколько дальше от Земли, чем Венера. При максимальном сближении с Землей во времена великих противостояний, когда Солнце, Земля и Марс находятся на одной линии и в данной последовательности, расстояние до Марса составляет всего 56 млн км.
Радиус Марса почти вдвое меньше земного – 3400 км, масса в 9 раз меньше земной.
Марсианский год длится 687 земных суток, а период обращения вокруг своей оси (марсианские сутки) почти как у Земли – 24 часа 37 минут. И смена времен года на Марсе происходит почти так же, как на Земле.
В атмосфере Марса наблюдаются облака – желтые, состоящие из пыли, и белые, похожие на земные, содержащие мелкие ледяные кристаллики (см. рис. 5 на вкладке). Часто на Марсе происходят пылевые бури, когда желтые облака почти полностью заслоняют диск Марса. Атмосфера
Современные исследования с Земли и с помощью космических аппаратов установили, что Марс является гористой планетой. На Марсе обнаружен один из самых больших вулканов в Солнечной системе, который назван Олимпом. В высоту он достигает 27 км, поперечник его основания составляет больше 500 км. Основной рельеф Марса представляет собой многочисленные кратеры. Поперечники кратеров имеют размеры от 100 м до 200 км. Предполагается, что часть горных кряжей и возвышенностей представляют собой полуразрушенные остатки древних кратеров. Есть на Марсе равнинные районы, например овальной формы пустыня в южном полушарии Марса, имеющая диаметр около 1700 км.
Большое внимание уделяют ученые полярным шапкам Марса, которые представляют собой наблюдаемые в телескопы белые пятна, покрывающие полярные области планеты. Так же как и на Земле, полярные шапки Марса подвержены сезонным изменениям – они достигают самых больших размеров в середине зимы. Летом северная полярная шапка исчезает полностью, а от южной остается очень малая ее часть. Полярные шапки Марса не только по внешнему виду напоминают земные полярные шапки. Вещество, из которого они состоят, – это, как и на Земле, снег и лед.
Марсианские «каналы» – сеть почти прямых линий на поверхности Марса, чем-то похожая на меридианы и параллели на картах земной поверхности, которые обнаружил еще в конце XIX в. итальянский астроном Скиапарелли, не являются следствием работы мифической цивилизации «марсиан». Обсуждения возможности марсианской цивилизации породили в прошлом веке многочисленные гипотезы, предположения, научную и художественную литературу. В частности, можно вспомнить великолепный роман Г. Уэллса «Война миров». Однако в настоящее время доподлинно известно, что каналы – это либо иллюзии зрения, либо линии тектонических разломов в марсианской коре. Никто не сомневается, что они имеют естественное происхождение.
Остается один вопрос – может ли на Марсе существовать жизнь земного типа? Ведь Марс – это единственная планета в Солнечной системе, где условия на поверхности хотя и достаточно суровые по земным меркам, но не настолько, чтобы ученые могли бы полностью исключить возможность развития здесь жизни. На момент написания этой книги ответ на этот вопрос пока, увы, не получен.
3.2.4. Юпитер
Это самая большая планета Солнечной системы. Радиус Юпитера в 11 раз больше радиуса Земли, а масса больше земной в 320 раз. Сутки на Юпитере продолжаются всего 10 часов, так быстро вращается эта планета вокруг своей оси. Ось вращения почти перпендикулярна к плоскости эклиптики. Поэтому на Юпитере при вращении вокруг Солнца не происходит смены времен года. Сам юпитерианский год длится около 12 земных лет.
Так как сила притяжения вблизи Юпитера намного больше, чем на Земле, то и его газовая оболочка – атмосфера – является во много раз более мощной, чем земная. В атмосфере Юпитера постоянно наблюдаются облачные образования в виде сероватых полос, расположенных параллельно экватору планеты (см. рис. 6 на вкладке). Лучше всего проявляются ближайшие к экватору тропические полосы, полосы в умеренных широтах выражены слабее, а зоны вблизи полюсов имеют равномерную серую окраску. Внутри полос наблюдаются различного вида неоднородности, которые часто соединяются друг с другом перемычками. На краях полос имеются мелкие детали, углубления и выступы. Вид и структура полос постоянно меняются. Однако в тропической зоне южного полушария Юпитера наблюдается постоянно присутствующее образование, обнаруженное астрономами еще в XVII в. Оно носит название Большого Красного Пятна и имеет эллиптическую форму. Оно настолько велико, что его наибольший поперечник в четыре раза больше поперечника Земли. С
Юпитер не только самая большая планета в Солнечной системе, но и первая из дальних планет, имеющих большие отличия от планет земного типа. Для нас это удивительный, непохожий на все, что мы знаем, мир. Строение Юпитера вызывает много споров. Многочисленные исследования показали, что атмосфера, состоящая в основном из водорода и гелия с небольшой примесью метана и аммиака, скрывает под собой целый океан жидкого водорода, глубиной несколько тысяч километров. Водород переходит в жидкость под давлением всего столба атмосферных газов, которое во много раз превышает обычное атмосферное давление на поверхности нашей планеты. Ниже расположена еще более странная для нас оболочка из металлического водорода. Оказывается, при сверхвысоком давлении даже самый легкий из газов – водород – может стать твердым и даже перейти в металлическое состояние. На Земле это никогда и нигде самопроизвольно не происходит, потому что сила тяжести Земли не может создать такое давление в слоях, где присутствует водород (в виде химических соединений или чистого вещества). Металлический водород можно получить только в специальных лабораториях, на специальных установках и в очень небольших количествах, это очень сложная технологическая задача. На Юпитере под слоем твердого водорода находятся центральные области планеты, где, как предполагают ученые, расположено твердое железосиликатное ядро, радиус которого не более 1/8 полного радиуса Юпитера. Существуют модели, согласно которым под газовой оболочкой Юпитера скрывается поверхность, покрытая сплошной коркой водяного льда или даже жидким океаном, масса которого в 30 раз превышает массу Земли. Внутренние области Юпитера сильно разогреты, температура там может достигать нескольких тысяч градусов. Тепловое излучение неизбежно выходит наружу, это сказывается на повышении температуры внешней части атмосферы, что удается зарегистрировать при астрономических наблюдениях Юпитера. Существуют и другие гипотезы о строении внутренних областей Юпитера, но однозначного ответа, какая из точек зрения является верной, пока найти не удается.
3.2.5. Сатурн
Рассказы астрономов о Сатурне часто начинаются с демонстрации необычной картинки: в огромном резервуаре с водой как пробка плавает Сатурн. Смысл этой сказочной картины в том, что средняя плотность вещества Сатурна очень невелика, меньше плотности воды. Поэтому, если бы удалось его погрузить в воду в земных условиях, что, конечно же, возможно только в сказке, то он бы всплыл на поверхность.
Сатурн, благодаря своим знаменитым кольцам, самая эффектная планета Солнечной системы (см. рис. 7 на вкладке). От Солнца он расположен в 2 раза дальше, чем Юпитер, его радиус в 9,5 раза больше земного. Вращение вокруг своей оси, как и у Юпитера, очень быстрое, сатурнианские сутки длятся чуть больше 10 часов. Атмосфера Сатурна содержит в основном водород, гелий и метан. Считается, что и сам Сатурн состоит тоже из водорода и гелия (поэтому его плотность невелика: и водород, и гелий – самые легкие из всех существующих веществ). Наблюдательные данные свидетельствуют, что толщина газовой атмосферы Сатурна близка к 1000 км. Жидкая смесь водорода с гелием расположена ниже и образует всепланетный океан. На глубине около половины радиуса планеты при очень высоких давлении и температуре, так же как и на Юпитере, идет слой металлического водорода. Железосиликатное ядро, расположенное еще глубже, подогревает всю планету и ее атмосферу.
Яркие кольца Сатурна были открыты еще в XVII в. Последние исследования с Земли и с космических аппаратов показали, что кажущиеся сплошными кольца Сатурна в действительности распадаются на множество узких и тонких колечек. Выяснилось, что кольца – не уникальная особенность Сатурна, и другие планеты-гиганты также обладают кольцами, только намного менее яркими, чем кольца Сатурна. Поэтому с Земли они не видны. Но с автоматических станций «Вояджер» обнаружены два кольца вокруг Юпитера. Оправдались также предсказания о существовании колец вокруг Урана и Нептуна. Кольца Сатурна (и всех других планет-гигантов) состоят из покрытых льдом камней, размер которых редко больше 10 м в поперечнике. Толщина колец Сатурна удивительно мала по космическим меркам, всего 2 км, поэтому на снимках, сделанных с Земли, они кажутся совсем плоскими.