Глава 9. Солнечная система. Планеты и их спутники.
Солнечная система представляет собой совокупность планет и малых тел обращающихся вокруг центральной звезды — нашего Солнца. О Солнце и нашем спутнике Луне мы поговорим отдельно, также отдельный раздел я посвящу малым телам солнечной системы. Сегодня же мы поговорим о планетах. Все планеты можно поделить на две условные группы — внутренние планеты и внешние планеты — по расположению от Солнца, до орбиты Земли или после.
Сразу оговорим несколько основных понятий, касающихся тел солнечной системы и их орбит. Для измерения расстояний в Солнечной системе используют астрономическую единицу. Она равна среднему расстоянию от Земли до Солнца, которое составляет 149 597 870 км. Чтобы пройти это расстояние свету, летящему с самой большой известной на сегодня скоростью 300 000 километров в секунду, требуется около 8,3 минут. Таким образом мы видим наше Солнце таким каким оно было 8,3 минуты назад.
Самая ближайшая к Солнцу точка орбиты любого из тел Солнечной системы называется перигелием, а самая удаленная афелием. Расстояния этих точек от Солнца соответственно перигелийным расстоянием q и афелийным расстоянием Q. Оба этих элемента орбиты небесного тела (q и Q) измеряются в астрономических единицах (сокр. — а.е.). Период обращения вокруг Солнца P измеряется в земных годах (1 земной год равен около 365,25 сут.). Помимо этих элементов орбиты существуют еще несколько других, полностью описывающих вид орбиты нашего рассматриваемого тела, но это тема для отдельного разговора.
Итак, начнем с внутренних планет — т.е. тех планет, орбиты которых лежат к Солнцу ближе чем земная. К ним относятся (в порядке удаления от Солнца) Меркурий и Венера.
Обе внутренние планеты имеют период наилучшей своей видимости с Земли когда достигают момента элонгации — наибольшего удаления от Солнца на небосклоне. Существуют западная и восточная элонгации планет. Когда наступает западная элонгация внутренняя планета находится к западу от Солнца и, соответственно, видна на небе перед восходом Солнца по утрам. Когда планета в восточной элонгации она видна к востоку от Солнца и наблюдается на вечернем небе сразу после захода Солнца. Если внутренняя планета находится между Землей и Солнцем, то это положение называется нижним соединением, если же за Солнцем относительно Земли, то говорят, что она в верхнем соединении. Во время соединений планета не видна, наше яркое дневное светило мешает ее наблюдениям. Таким образом, мы видим, что на небе внутренние планеты не удаляются далеко от Солнца, и видны либо вечером на закате, либо по утрам на восходе. У обеих планет в телескоп видна смена фаз (как у Луны). Т.е. вы можете увидеть не только целую окружность диска, но и узкий серпик или «половинку» диска.
Теперь рассмотрим обе планеты подробнее.
Меркурий, период обращения которого вокруг Солнца равен 88 суткам (0,24 г.), является самой ближайшей к Солнцу из планет (в среднем около 0,39 а.е. или 58 миллионов километров), и по размерам — 4879 км, самой маленькой из них. На фотографиях, сделанных с космических аппаратов, он демонстрирует пейзаж очень похожий на лунный — поверхность сплошь усыпанную кратерами. Перепад температур же на планете очень велик — днем температура на поверхности достигает +400 градусов, а ночью поверхность охлаждается до -180 градусов Цельсия.
В телескоп Меркурий виден как небольшой диск диаметром от 4,5 секунд до 13 секунд дуги в зависимости от удаления от Земли. Детали же на нем угадываются смутно даже в достаточно большие телескопы. Блеск Меркурий меняется в среднем от -2,4 зв.величины до 5,5 зв.величины.
Самой яркой планетой на нашем небосклоне является, безусловно, Венера. В максимальном блеске она достигает -4,7 звездной величины. Диаметр ее диска, наблюдаемого в телескоп, колеблется от 66 секунд дуги в ближайшем к Земле положении до 9,7 секунд в наиболее удаленном.
Период обращения Венеры вокруг Солнца равен 225 суткам (0,62 г.), а расстояние ее от Солнца равно 108 млн. км (0,72 а.е.). Диаметр же Венеры всего на 650 км меньше земного и равен 12100 км. На Венере очень солидная атмосфера и с Земли мы видим только облачный слой и смутно — изменения в нем. Под толстым слоем облаков создается «парниковый эффект» и температура на планете достигает больших значений. Наши аппараты серии «Венера» зафиксировали на поверхности значения температуры в +475 градусов Цельсия, давления — около 90 атмосфер. Облака Венеры состоят не из водяного пара, как на Земле, а из 80% серной кислоты и углекислого газа. Более жуткие условия довольно сложно представить. Так что условия на поверхности планеты близки к критическим, что достаточно затрудняет изучение «утренней звезды» космическими аппаратами.
К внешним планетам относятся все планеты орбиты которых находятся от Солнца дальше земной. Это, в порядке удаления от Солнца, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Конфигурации внешних планет отличаются от таковых у внутренних. Наилучшие условия видимости у них наступают в противостоянии, когда планета оказывается на нашем небе в стороне противоположной Солнцу. А в пространстве это выглядит так — Солнце, Земля и планета лежат на одной прямой именно в такой последовательности. Когда же внутренняя планета оказывается на нашем небе за Солнцем, наступает соединение и соответственно период невидимости. Эти конфигурации можно проследить на схеме -
Марс, среднее расстояние которого от Солнца составляет около 1,5 а.е. (220 миллионов километров), по своим размерам и массе сильно уступает нашей Земле. Его диаметр равен 6780 километров, а масса составляет 0,11 земной. Период обращения Марса вокруг Солнца равен 1,88 года. Видимый блеск планеты колеблется от -2,9 звездной величины при наибольших сближениях, называемых великими противостояниями, до 2,0 звездной величины на максимальном удалении. Диаметр диска планеты, видимый с Земли, составляет в этом случае, соответственно, от 26 секунд дуги до 3,5 секунд в наихудших условия для видимости планеты.
У Марса имеется пара маленьких спутников — Фобос и Деймос, размерами 27км на 18км и 15 на 10 соответственно. Они имеют небольшой блеск 12 и 13 зв.величины и расположены довольно близко к Марсу (удаление 1 минута и 25 секунд дуги от планеты) из-за чего тонут в сиянии диска планеты, поэтому для их наблюдения нужен довольно солидный прибор и некоторая сноровка. Открыты оба спутника были Асафом Холлом в 1877 году.
Марс имеет сильно разреженную атмосферу и детали его поверхности доступны наблюдениям в любительские приборы. На планете заметны детали рельефа, можно наблюдать сезонное изменения размеров полярных шапок. Шапки состоят по последним данным из замерзшего углекислого газа и водяного льда. Толщина их может достигать нескольких километров. Температура на поверхности планеты колеблется от -153 градусов Цельсия на полюсе зимой до +20 на экваторе в полдень. Средняя температура составляет -50 градусов. Основная составляющая марсианской сильно разреженной атмосферы — углекислый газ (95%). Поверхность Марса покрыта слоем пород состоящих в основном из кремнезема с примесями производных железа, что придает планете знаменитый красноватый цвет. На Марсе много кратеров, есть вулканы. Там находится высочайшая известная в Солнечной системе гора Олимп высотой 27 км. Марс активно исследовался и продолжает исследоваться космическими аппаратами. Так что, наверняка, нас еще ждет много новых интересных сведений о «красной» планете.
Следующая планета в нашем обзоре — Юпитер, является самой большой из планет Солнечной системы. Её средний диаметр составляет около 139 800 километров, а по массе она в 318 раз больше Земли. Блеск Юпитера меняется в пределах от -2,9 до -1,6 зв.величины. Период обращения планеты по орбите составляет 11,86 лет. Среднее расстояние от Солнца до Юпитера 5,2 астрономических единицы или 778,6 миллионов километров. Планета даже в любительский телескоп представляет собой замечательное зрелище — можно наблюдать грандиозную систему полос газового гиганта, интересные детали в них, знаменитое Большой Красное пятно. Диаметр видимого диска у него может достигать 50 секунд дуги.
У Юпитера несколько десятков спутников. Из них для небольших телескопов доступных четыре основных — «галилеевых» спутника Юпитера, названных так по имени Галилео Галилея, одним из первых наблюдавшего их в свой небольшой телескоп в 1610 году. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Даже за одну ночь можно заметить изменение их положения относительно планеты, поэтому наблюдение спутников — не менее интересное занятие, чем наблюдение самого Юпитера. В системе спутников можно наблюдать прохождения спутников и движение тени от них по диску планеты, взаимные покрытия и затмения спутников, попадание спутников в тень планеты и т.д.
Сам Юпитер — огромный газовый шар, атмосфера которого состоит в основном из водорода и гелия, есть также незначительное количество других элементов — метана, сероводорода, аммиака, воды и т.д.
Чтобы стать звездой Юпитеру потребовалось бы быть всего лишь в 80 раз массивнее. Поэтому планету-гигант иногда называют неродившейся звездой. Как самая массивная планета Солнечной системы Юпитер оказывает существенное гравитационное влияние на различные тела нашей планетной системы, особенно это заметно на примере малых тел — комет, астероидов.
Следующая по расстоянию от Солнца планета — Сатурн. Она удалена от центрального светила на расстояние 9,5 а.е., это 1 миллиард 420 миллионов километров. Блеск Сатурна меняется от 1,5 до -0,25 звездной величины, а видимый диаметр диска в максимуме достигает 20 секунд дуги. Сатурн знаменит своей грандиозной системой колец, которая заметна даже с небольшими увеличениями. Сами кольца состоят из множества мелких частиц вытянувшихся в такой своеобразный кажущийся сплошным диск. В любительские приборы заметны так называемые «щели» — деления — узкие просветы в кольцах, наблюдать которые необходимо с достаточно большим увеличением и, естественно, при спокойной атмосфере.
На самом диске планеты в любительские приборы можно отыскать некоторые детали, но их меньше и они менее контрастны в небольшие приборы, чем на Юпитере. Но, вместе с кольцом, Сатурн все же являет собой незабываемое зрелище при первом взгляде на него в телескоп.
Период обращения Сатурна равен 29,7 лет. Диаметр планеты равен 120 500 км, а по массе она в 95 раз больше Земли.
Сатурн, как и Юпитер относится к газовым гигантам. Он состоит на 96 процентов из водорода, 3 процента приходится на гелий и лишь 1 процент составляют все остальные элементы. У планеты более шести десятков спутников, самый яркий из которых — Титан, заметен даже в бинокль — по блеску около 8 зв. величины. По своему диаметру Титан достаточно велик 5120 км — это больше, чем планета Меркурий. Также в любительские приборы можно попробовать отыскать Диону, Рею, Тефию и Япет — по блеску они около десятой — одиннадцатой зв. величины (последний в максимуме блеска). Япет меняет свой блеск и, кроме того, его орбита еще и наклонена к плоскости экватора планеты на 15,5 градусов. Остальные перечисленные спутники обращаются в экваториальной плоскости планеты.
Седьмая по счету от Солнца планета носит название Уран. Если все предыдущие планеты были известны людям еще с древности, то эта планета была открыта уже в телескопическую эру в 1781 году Вильямом Гершелем. Среднее расстояние Урана от Солнца составляет 19,2 а.е. или 2 миллиарда 877 миллионов километров, а период обращения равен 84 годам. При диаметре планеты 51 120 км, масса ее составляет 14,6 земных. Характерной особенностью Урана является то, что наклон оси планеты составляет 97.8 градусов, т.е. планета обращается вокруг Солнца как бы «лежа на боку».
Блеск Урана на нашем небе колеблется между пятой и шестой звездными величинами, т.е. отыскать планету можно даже в подзорную трубу. Но чтобы различить диск планеты нам понадобится уже телескоп с увеличением не менее 80 крат, так как видимый диаметр Урана даже в максимуме не более 4 угловых секунд.
По составу Уран как и все планеты-гиганты состоит из газов, преимущественно водорода (83 процента). Из остальных компонентов — 15 процентов составляет гелий, около 2х процентов метан.
Из трех десятков спутников планеты для наблюдений в небольшие телескопы не доступен ни один.
Последняя из планет — восьмая, носит имя бога морей Нептуна. Планета была открыта в 1846 году Иоганном Галее и Генрихом Д’Арре, благодаря математическим расчетам, основанным на отклонениях в движении Урана, проведенным Урбеном Леверье.
Нептун находится от Солнца на расстоянии в 30 астрономических единиц или 4,5 миллиарда километров. По размерам это самая маленькая из планет-гигантов, ее диаметр — 49530 км. По массе Нептун немного больше Урана — 17 земных.
Планета видна с Земли как слабая звездочка блеском около восьмой звездной величины, таким образом для ее поиска необходима хорошая подзорная труба или бинокль и звездная карта. Чтобы различить голубоватый диск планеты, диаметр которого около 2х секунд дуги, необходим телескоп с увеличением не меньше 120 крат.
Атмосфера Нептуна, как и Урана, состоит из газов — 80 процентов водорода, около 19 гелия и процент с долями приходится на метан.
У Нептуна полтора десятка спутников. К сожалению, в небольшие телескопы они не видны.
Мы рассмотрели с Вами все планеты Солнечной системы. Другим телам Солнечной системы я посвящу отдельные главы. ( по материалам http://blog.astronomypage.ru )
