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Rotation des Sonnensystems. Sonnensystem. Bildung von Planetensystemen

In welchem Sonnensystem leben wir? Die Antwort wird wie folgt lauten: Das ist unser Zentralgestirn, die Sonne und alle kosmischen Körper, die sich um sie drehen. Dies sind große und kleine Planeten sowie ihre Satelliten, Kometen, Asteroiden, Gase und kosmischer Staub.

Der Name des Sonnensystems wurde durch den Namen seines Sterns gegeben. Im weitesten Sinne wird unter „Solar“ oft ein beliebiges Sternensystem verstanden.

Wie ist das Sonnensystem entstanden?

Laut Wissenschaftlern entstand das Sonnensystem aus einer riesigen interstellaren Staub- und Gaswolke, die durch den Gravitationskollaps in einem separaten Teil davon entstanden ist. Infolgedessen bildete sich im Zentrum ein Protostern, der sich dann in einen Stern verwandelte - die Sonne und eine riesige protoplanetare Scheibe, aus der anschließend alle oben aufgeführten Komponenten des Sonnensystems gebildet wurden. Es wird angenommen, dass der Prozess vor etwa 4,6 Milliarden Jahren begonnen hat. Diese Hypothese wurde die Nebelhypothese genannt. Dank Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant und Pierre-Simon Laplace, die es bereits im 18. Jahrhundert vorschlugen, wurde es schließlich allgemein akzeptiert, aber im Laufe vieler Jahrzehnte wurde es verfeinert, neue Daten wurden unter Berücksichtigung der eingeführt Kenntnisse der modernen Wissenschaften. Es wird daher angenommen, dass aufgrund der Zunahme und Intensivierung der Kollisionen von Teilchen untereinander die Temperatur des Objekts anstieg und der Protostern nach Erreichen eines Werts von mehreren tausend Kelvin zu glühen begann. Als die Temperaturanzeige Millionen Kelvin erreichte, begann im Zentrum der zukünftigen Sonne eine thermonukleare Fusionsreaktion - die Umwandlung von Wasserstoff in Helium. Es wurde zu einem Stern.

Die Sonne und ihre Eigenschaften

Unsere Lichtwissenschaftler beziehen sich auf die Art der Gelben Zwerge (G2V) gemäß der Spektralklassifizierung. Dies ist der uns am nächsten gelegene Stern, sein Licht erreicht die Oberfläche des Planeten in nur 8,31 Sekunden. Von der Erde aus scheint die Strahlung einen gelben Farbton zu haben, obwohl sie in Wirklichkeit fast weiß ist.

Die Hauptbestandteile unserer Leuchte sind Helium und Wasserstoff. Darüber hinaus wurde dank Spektralanalyse festgestellt, dass Eisen, Neon, Chrom, Kalzium, Kohlenstoff, Magnesium, Schwefel, Silizium und Stickstoff auf der Sonne vorhanden sind. Dank der thermonuklearen Reaktion, die in ihren Tiefen ständig abläuft, erhält alles Leben auf der Erde die notwendige Energie. Sonnenlicht ist ein wesentlicher Bestandteil der Photosynthese, die Sauerstoff produziert. Ohne Sonnenlicht wäre es unmöglich, daher könnte sich keine Atmosphäre bilden, die für eine Protein-Lebensform geeignet ist.

Quecksilber

Dies ist der nächste Planet zu unserem Stern. Zusammen mit Erde, Venus und Mars gehört er zu den Planeten der sogenannten Erdgruppe. Merkur erhielt seinen Namen wegen der hohen Bewegungsgeschwindigkeit, die den Mythen zufolge den leichtfüßigen antiken Gott auszeichnete. Das Merkurjahr hat 88 Tage.

Der Planet ist klein, sein Radius beträgt nur 2439,7, und er ist kleiner als einige der großen Satelliten der Riesenplaneten Ganymed und Titan. Im Gegensatz zu ihnen ist Merkur jedoch ziemlich schwer (3,3 10 23 kg) und seine Dichte liegt nur geringfügig unter der der Erde. Dies ist auf das Vorhandensein eines schweren, dichten Eisenkerns auf dem Planeten zurückzuführen.

Es gibt keinen Wechsel der Jahreszeiten auf dem Planeten. Seine Wüstenoberfläche ähnelt der des Mondes. Es ist auch mit Kratern bedeckt, aber noch weniger bewohnbar. Auf der Tagseite des Merkur erreicht die Temperatur also +510 °C und auf der Nachtseite -210 °C. Dies sind die schärfsten Tropfen im gesamten Sonnensystem. Die Atmosphäre des Planeten ist sehr dünn und verdünnt.

Venus

Dieser Planet, benannt nach der antiken griechischen Liebesgöttin, ist der Erde in Bezug auf seine physikalischen Parameter – Masse, Dichte, Größe, Volumen – ähnlicher als andere im Sonnensystem. Lange galten sie als Zwillingsplaneten, doch im Laufe der Zeit stellte sich heraus, dass ihre Unterschiede enorm sind. Die Venus hat also überhaupt keine Satelliten. Seine Atmosphäre besteht zu fast 98 % aus Kohlendioxid, und der Druck auf der Planetenoberfläche übersteigt den der Erde um das 92-fache! Wolken über der Oberfläche des Planeten, die aus Schwefelsäuredampf bestehen, lösen sich nie auf, und die Temperatur erreicht hier +434 °C. Saurer Regen fällt auf den Planeten, Gewitter toben. Hier herrscht hohe vulkanische Aktivität. Leben kann nach unserem Verständnis auf der Venus nicht existieren; außerdem können absteigende Raumschiffe einer solchen Atmosphäre nicht lange standhalten.

Dieser Planet ist am Nachthimmel deutlich sichtbar. Dies ist das dritthellste Objekt für einen irdischen Beobachter, es leuchtet mit weißem Licht und übertrifft alle Sterne an Helligkeit. Die Entfernung zur Sonne beträgt 108 Millionen km. Es vollendet eine Umdrehung um die Sonne in 224 Erdentagen und um seine eigene Achse - in 243.

Erde und Mars

Dies sind die letzten Planeten der sogenannten terrestrischen Gruppe, deren Vertreter sich durch das Vorhandensein einer festen Oberfläche auszeichnen. In ihrer Struktur werden Kern, Mantel und Kruste unterschieden (nur Merkur hat sie nicht).

Mars hat eine Masse von 10 % der Masse der Erde, die wiederum 5,9726 10 24 kg beträgt. Sein Durchmesser beträgt 6780 km, fast die Hälfte unseres Planeten. Der Mars ist der siebtgrößte Planet im Sonnensystem. Im Gegensatz zur Erde, deren Oberfläche zu 71 % von Ozeanen bedeckt ist, ist der Mars vollständig trockenes Land. Wasser wurde unter der Oberfläche des Planeten in Form einer massiven Eisdecke konserviert. Seine Oberfläche hat aufgrund des hohen Gehalts an Eisenoxid in Form von Maghemit einen rötlichen Farbton.

Die Atmosphäre des Mars ist sehr verdünnt und der Druck auf der Oberfläche des Planeten ist 160-mal geringer als wir es gewohnt sind. Auf der Oberfläche des Planeten gibt es Einschlagskrater, Vulkane, Senken, Wüsten und Täler, und an den Polen gibt es Eiskappen, genau wie auf der Erde.

Der Marstag ist etwas länger als der Erdtag und das Jahr hat 668,6 Tage. Anders als die Erde, die einen Mond hat, hat der Planet zwei unregelmäßige Satelliten - Phobos und Deimos. Beide sind, wie der Mond zur Erde, ständig von der gleichen Seite zum Mars gedreht. Phobos nähert sich allmählich der Oberfläche seines Planeten, bewegt sich in einer Spirale und wird wahrscheinlich schließlich darauf fallen oder auseinanderfallen. Deimos hingegen bewegt sich allmählich vom Mars weg und könnte seine Umlaufbahn in ferner Zukunft verlassen.

Zwischen den Umlaufbahnen des Mars und des nächsten Planeten Jupiter liegt ein Asteroidengürtel, der aus kleinen Himmelskörpern besteht.

Jupiter und Saturn

Welcher Planet ist der größte? Im Sonnensystem gibt es vier Gasriesen: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Jupiter ist der größte von ihnen. Seine Atmosphäre besteht wie die der Sonne überwiegend aus Wasserstoff. Der fünfte Planet, benannt nach dem Donnergott, hat einen durchschnittlichen Radius von 69.911 km und eine 318-mal größere Masse als die Erde. Das Magnetfeld des Planeten ist 12-mal stärker als das der Erde. Seine Oberfläche ist unter undurchsichtigen Wolken verborgen. Welche Prozesse genau unter diesem dichten Schleier ablaufen können, können Wissenschaftler bisher nur schwer sagen. Es wird angenommen, dass es auf der Oberfläche des Jupiters einen kochenden Wasserstoffozean gibt. Astronomen betrachten diesen Planeten aufgrund einiger Ähnlichkeiten in seinen Parametern als "failed star".

Jupiter hat 39 Satelliten, von denen 4 – Io, Europa, Ganymed und Callisto – von Galileo entdeckt wurden.

Saturn ist etwas kleiner als Jupiter, er ist der zweitgrößte unter den Planeten. Dies ist der sechste, nächste Planet, der ebenfalls aus Wasserstoff mit Heliumverunreinigungen, einer kleinen Menge Ammoniak, Methan und Wasser besteht. Hier toben Orkane, deren Geschwindigkeit 1800 km/h erreichen kann! Das Magnetfeld von Saturn ist nicht so stark wie das von Jupiter, aber stärker als das der Erde. Sowohl Jupiter als auch Saturn sind an den Polen aufgrund der Rotation etwas abgeflacht. Saturn ist 95-mal schwerer als die Erde, aber seine Dichte ist geringer als die von Wasser. Es ist der Himmelskörper mit der geringsten Dichte in unserem System.

Ein Jahr auf dem Saturn dauert 29,4 Erdentage, ein Tag hat 10 Stunden 42 Minuten. (Jupiter hat ein Jahr - 11,86 Erde, einen Tag - 9 Stunden 56 Minuten). Es hat ein System von Ringen, die aus festen Partikeln unterschiedlicher Größe bestehen. Vermutlich könnten dies die Überreste des eingestürzten Satelliten des Planeten sein. Insgesamt hat Saturn 62 Satelliten.

Uranus und Neptun sind die letzten Planeten

Der siebte Planet des Sonnensystems ist Uranus. Er ist 2,9 Milliarden km von der Sonne entfernt. Uranus ist der drittgrößte unter den Planeten des Sonnensystems (durchschnittlicher Radius - 25.362 km) und der viertgrößte (übertrifft die Erde um das 14,6-fache). Ein Jahr dauert hier 84 Erdstunden, ein Tag - 17,5 Stunden. In der Atmosphäre dieses Planeten ist neben Wasserstoff und Helium ein erhebliches Volumen von Methan besetzt. Daher hat Uranus für einen irdischen Beobachter eine hellblaue Farbe.

Uranus ist der kälteste Planet im Sonnensystem. Die Temperatur seiner Atmosphäre ist einzigartig: -224 °C. Warum Uranus eine niedrigere Temperatur hat als Planeten, die weiter von der Sonne entfernt sind, ist Wissenschaftlern unbekannt.

Dieser Planet hat 27 Monde. Uranus hat dünne, flache Ringe.

Neptun, der achte Planet von der Sonne, belegt den vierten Platz in der Größe (durchschnittlicher Radius - 24.622 km) und den dritten Platz in der Masse (17 Erde). Für einen Gasriesen ist es relativ klein (nur viermal so groß wie die Erde). Auch seine Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, Helium und Methan. Gaswolken in ihren oberen Schichten bewegen sich mit einer Rekordgeschwindigkeit, der höchsten im Sonnensystem - 2000 km / h! Einige Wissenschaftler glauben, dass sich unter der Oberfläche des Planeten, unter der Dicke von gefrorenen Gasen und Wasser, die wiederum von der Atmosphäre verborgen werden, ein fester Steinkern verstecken kann.

Diese beiden Planeten haben eine ähnliche Zusammensetzung und werden daher manchmal als separate Kategorie klassifiziert - Eisriesen.

Kleinere Planeten

Als kleine Planeten werden Himmelskörper bezeichnet, die sich ebenfalls auf eigenen Bahnen um die Sonne bewegen, sich aber in unbedeutenden Größen von anderen Planeten unterscheiden. Früher waren nur Asteroiden in ihnen enthalten, aber in jüngerer Zeit, nämlich seit 2006, gehört Pluto, der zuvor in die Liste der Planeten im Sonnensystem aufgenommen wurde und der letzte, zehnte war, zu ihnen. Dies ist auf Änderungen in der Terminologie zurückzuführen. So gehören zu den Kleinplaneten jetzt nicht nur Asteroiden, sondern auch Zwergplaneten - Eris, Ceres, Makemake. Sie wurden nach Pluto Plutoide genannt. Die Umlaufbahnen aller bekannten Zwergplaneten liegen jenseits der Neptunbahn im sogenannten Kuipergürtel, der viel breiter und massiver ist als der Asteroidengürtel. Obwohl ihre Natur, wie die Wissenschaftler glauben, die gleiche ist: Es ist das "ungenutzte" Material, das nach der Entstehung des Sonnensystems übrig bleibt. Einige Wissenschaftler haben vermutet, dass der Asteroidengürtel die Trümmer des neunten Planeten Phaeton sind, der infolge einer globalen Katastrophe starb.

Es ist bekannt, dass Pluto hauptsächlich aus Eis und festem Gestein besteht. Der Hauptbestandteil seiner Eisdecke ist Stickstoff. Seine Pole sind mit ewigem Schnee bedeckt.

Dies ist nach modernen Vorstellungen die Reihenfolge der Planeten des Sonnensystems.

Parade der Planeten. Arten von Paraden

Dies ist ein sehr interessantes Phänomen für diejenigen, die sich für Astronomie interessieren. Es ist üblich, eine Parade von Planeten als eine solche Position im Sonnensystem zu bezeichnen, wenn einige von ihnen, die sich kontinuierlich entlang ihrer Umlaufbahnen bewegen, für einen irdischen Beobachter für kurze Zeit eine bestimmte Position einnehmen, als würden sie sich entlang einer Linie aufreihen.

Die sichtbare Planetenparade in der Astronomie ist eine besondere Position der fünf hellsten Planeten des Sonnensystems für Menschen, die sie von der Erde aus sehen - Merkur, Venus, Mars sowie zwei Riesen - Jupiter und Saturn. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abstand zwischen ihnen relativ gering und sie sind in einem kleinen Sektor des Himmels deutlich sichtbar.

Es gibt zwei Arten von Paraden. Ein großer ist sein Aussehen, wenn sich fünf Himmelskörper in einer Linie aufreihen. Klein - wenn es nur vier sind. Diese Phänomene können von verschiedenen Teilen der Welt aus sichtbar oder unsichtbar sein. Gleichzeitig ist eine große Parade ziemlich selten - einmal alle paar Jahrzehnte. Der Kleine ist alle paar Jahre einmal zu beobachten, und fast jedes Jahr gibt es die sogenannte Mini-Parade, an der nur drei Planeten teilnehmen.

Wissenswertes über unser Planetensystem

Die Venus, der einzige aller großen Planeten im Sonnensystem, dreht sich um ihre eigene Achse in entgegengesetzter Richtung zu ihrer Rotation um die Sonne.

Der höchste Berg auf den großen Planeten des Sonnensystems ist Olympus (21,2 km, Durchmesser - 540 km), ein erloschener Vulkan auf dem Mars. Vor nicht allzu langer Zeit wurde auf dem größten Asteroiden unseres Sternensystems, Vesta, ein Gipfel entdeckt, der Olympus in Bezug auf Parameter etwas übertrifft. Vielleicht ist es das höchste im Sonnensystem.

Die vier galiläischen Monde des Jupiter sind die größten im Sonnensystem.

Neben Saturn haben alle Gasriesen, einige Asteroiden und der Saturnmond Rhea Ringe.

Welches Sternensystem ist uns am nächsten? Das Sonnensystem ist dem Sternensystem des Dreifachsterns Alpha Centauri (4,36 Lichtjahre) am nächsten. Es wird angenommen, dass erdähnliche Planeten darin existieren können.

Für Kinder über Planeten

Wie kann man Kindern erklären, was das Sonnensystem ist? Dabei hilft ihr Modell, das mit den Kindern gebastelt werden kann. Um Planeten zu erstellen, können Sie Plastilin oder fertige Plastikkugeln (Gummikugeln) verwenden, wie unten gezeigt. Gleichzeitig ist es notwendig, das Verhältnis zwischen den Größen der "Planeten" zu beachten, damit das Modell des Sonnensystems wirklich hilft, die richtigen Vorstellungen über den Weltraum bei Kindern zu bilden.

Außerdem benötigen Sie Zahnstocher, die unsere Himmelskörper halten, und als Hintergrund können Sie ein dunkles Blatt Pappe mit kleinen Punkten verwenden, die mit Farbe aufgemalte Sterne imitieren. Mit Hilfe eines solchen interaktiven Spielzeugs können Kinder leichter verstehen, was das Sonnensystem ist.

Die Zukunft des Sonnensystems

Der Artikel beschrieb ausführlich, was das Sonnensystem ist. Trotz ihrer scheinbaren Stabilität entwickelt sich unsere Sonne, wie alles in der Natur, aber dieser Prozess dauert nach unseren Maßstäben sehr lange. Der Vorrat an Wasserstoffbrennstoff in seinen Eingeweiden ist riesig, aber nicht unendlich. Nach den Hypothesen von Wissenschaftlern wird es also in 6,4 Milliarden Jahren enden. Wenn es ausbrennt, wird der Sonnenkern dichter und heißer, und die äußere Hülle des Sterns wird immer breiter. Die Leuchtkraft des Sterns wird ebenfalls zunehmen. Es wird davon ausgegangen, dass dadurch in 3,5 Milliarden Jahren das Klima auf der Erde dem der Venus ähnlich sein wird und ein Leben darauf im üblichen Sinne für uns nicht mehr möglich sein wird. Es wird überhaupt kein Wasser mehr übrig sein, es wird unter dem Einfluss hoher Temperaturen in den Weltraum verdunsten. Anschließend wird die Erde laut Wissenschaftlern von der Sonne absorbiert und in ihren Tiefen aufgelöst.

Die Aussichten sind nicht sehr rosig. Der Fortschritt steht jedoch nicht still, und vielleicht werden neue Technologien es der Menschheit bis dahin ermöglichen, andere Planeten zu beherrschen, über denen andere Sonnen scheinen. Denn wie viele "Solar"-Systeme auf der Welt wissen die Wissenschaftler noch nicht. Es gibt wahrscheinlich unzählige von ihnen, und unter ihnen ist es durchaus möglich, einen für die menschliche Besiedlung geeigneten zu finden. Welche „Solar“-Anlage unser neues Zuhause wird, ist nicht so wichtig. Die menschliche Zivilisation wird erhalten bleiben und eine weitere Seite in ihrer Geschichte wird beginnen ...

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Erkunden Sie alles Planeten des Sonnensystems um die Namen, neue wissenschaftliche Fakten und interessante Eigenschaften der umgebenden Welten mit Fotos und Videos zu ordnen und zu erfahren.

Es gibt 8 Planeten im Sonnensystem: Merkur, Venus, Mars, Erde, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die ersten 4 gehören zum inneren Sonnensystem und gelten als terrestrische Planeten. Jupiter und Saturn sind große Planeten des Sonnensystems und Vertreter von Gasriesen (riesig und gefüllt mit Wasserstoff und Helium), während Uranus und Neptun Eisriesen sind (groß und vertreten durch schwerere Elemente).

Früher galt Pluto als neunter Planet, aber seit 2006 ist er in die Kategorie der Zwergplaneten aufgestiegen. Dieser Zwergplanet wurde zuerst von Clyde Tomb entdeckt. Jetzt ist es eines der größten Objekte im Kuipergürtel – eine Ansammlung von Eiskörpern am äußeren Rand unseres Systems. Pluto verlor seinen Planetenstatus, nachdem die IAU (International Astronomical Union) das Konzept selbst überarbeitet hatte.

Nach der Entscheidung der IAU ist ein Planet des Sonnensystems ein Körper, der eine Umlaufbahn um die Sonne durchführt, mit ausreichender Masse ausgestattet ist, um sich in Form einer Kugel zu bilden und die Umgebung von Fremdkörpern zu befreien. Pluto konnte die letzte Anforderung nicht erfüllen und wurde daher zu einem Zwergplaneten. Andere ähnliche Objekte sind Ceres, Makemake, Haumea und Eridu.

Mit einer kleinen Atmosphäre, rauen Oberflächenmerkmalen und 5 Monden gilt Pluto als der komplexeste Zwergplanet und einer der erstaunlichsten Planeten in unserem Sonnensystem.

Doch Wissenschaftler verlieren die Hoffnung nicht, den mysteriösen neunten Planeten zu finden – nachdem sie 2016 ein hypothetisches Objekt angekündigt hatten, das die Schwerkraft auf Körper aus dem Kuipergürtel beeinflusst. In Bezug auf die Parameter ist es 10-mal so schwer wie die Erde und 5.000-mal massereicher als Pluto. Nachfolgend finden Sie eine Liste der Planeten des Sonnensystems mit Fotos, Namen, Beschreibungen, detaillierten Eigenschaften und Wissenswertem für Kinder und Erwachsene.

Vielzahl von Planeten

Astrophysiker Sergei Popov über Gas- und Eisriesen, Doppelsternsysteme und einzelne Planeten:

Heiße planetare Koronen

Astronom Valery Shematovich über die Untersuchung von Gashüllen von Planeten, heißen Teilchen in der Atmosphäre und Entdeckungen auf Titan:

Durchmesser relativ zur Erde	Masse, relativ zur Erde	Bahnradius, a. e.	Umlaufzeit, Erdenjahre	Tag, relativ zur Erde	Dichte, kg/m³	Satelliten
0,382	0,06	0,38	0,241	58,6	5427	Nein
0,949	0,82	0,72	0,615	243	5243	Nein
1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	5515	1
0,53	0,11	1,52	1,88	1,03	3933	2
0,074	0,000013	2,76	4,6	0,46	~2000	Nein
11,2	318	5,20	11,86	0,414	1326	67
9,41	95	9,54	29,46	0,426	687	62
3,98	14,6	19,22	84,01	0,718	1270	27
3,81	17,2	30,06	164,79	0,671	1638	14
0,098	0,0017	39,2	248,09	6,3	2203	5
0,032	0,00066	42,1	281,1	0,03	~1900	2
0,033	0,00065	45,2	306,28	1,9	~1700	Nein
0,1	0,0019	68,03	561,34	1,1	~2400	1

Terrestrische Planeten des Sonnensystems

Die ersten 4 Planeten von der Sonne werden terrestrische Planeten genannt, weil ihre Oberfläche felsig ist. Pluto hat ebenfalls eine feste Oberflächenschicht (eingefroren), gehört aber zu den Zwergplaneten.

Gasriesenplaneten des Sonnensystems

4 Gasriesen leben im äußeren Sonnensystem, da sie ziemlich groß und gasförmig sind. Aber Uranus und Neptun sind anders, weil sie mehr Eis haben. Daher werden sie auch Eisriesen genannt. Eines haben jedoch alle Gasriesen gemeinsam: Sie bestehen alle aus Wasserstoff und Helium.

Die IAU hat die Definition eines Planeten vorgeschlagen:

Das Objekt muss sich um die Sonne drehen;
genug Masse haben, um die Form einer Kugel anzunehmen;
Befreien Sie Ihre Umlaufbahn von Fremdkörpern.

Pluto konnte die letztgenannte Anforderung nicht erfüllen, da er eine Umlaufbahn mit einer großen Anzahl von Körpern aus dem Kuipergürtel teilt. Aber nicht alle stimmten der Definition zu. Allerdings erschienen Zwergplaneten wie Eris, Haumea und Makemake auf der Bildfläche.

Ceres lebt auch zwischen Mars und Jupiter. Sie wurde 1801 bemerkt und als Planet betrachtet. Einige halten ihn immer noch für den 10. Planeten des Sonnensystems.

Zwergplaneten des Sonnensystems

Bildung von Planetensystemen

Astronom Dmitry Wiebe über Steinplaneten und Riesenplaneten, die Vielfalt der Planetensysteme und heiße Jupiter:

Planeten des Sonnensystems in der richtigen Reihenfolge

Unten sind die Eigenschaften der 8 Hauptplaneten des Sonnensystems in der Reihenfolge von der Sonne:

Der erste Planet von der Sonne ist Merkur

Merkur ist der erste Planet von der Sonne. Er dreht sich auf einer elliptischen Umlaufbahn mit einem Abstand von 46-70 Millionen km von der Sonne. Es verbringt 88 Tage auf einer Orbitalspanne und 59 Tage auf einer axialen Spanne. Aufgrund der langsamen Rotation umfasst ein Tag 176 Tage. Die axiale Neigung ist äußerst gering.

Mit einem Durchmesser von 4887 km erreicht der erste Planet der Sonne 5 % der Erdmasse. Oberflächengravitation - 1/3 der Erde. Der Planet ist praktisch frei von einer atmosphärischen Schicht, daher ist er tagsüber heiß und friert nachts. Die Temperaturmarke schwankt zwischen +430°C und -180°C.

Es gibt eine Krateroberfläche und einen Eisenkern. Aber das Magnetfeld ist der Erde unterlegen. Zunächst zeigten Radargeräte das Vorhandensein von Wassereis an den Polen an. Der Messenger bestätigte die Annahmen und fand Ablagerungen am Grund der Krater, die die ganze Zeit in Schatten getaucht sind.

Der erste Planet der Sonne befindet sich in der Nähe des Sterns, sodass er vor Sonnenaufgang und kurz nach Sonnenuntergang zu sehen ist.

Name: der Götterbote im römischen Pantheon.
Durchmesser: 4878 km.
Umlaufbahn: 88 Tage.
Tageslänge: 58,6 Tage.

Zweiter Planet von der Sonne - Venus

Venus ist der zweite Planet von der Sonne. Bewegt sich auf einer fast kreisförmigen Umlaufbahn in einer Entfernung von 108 Millionen km. Er kommt der Erde am nächsten und kann die Entfernung auf 40 Millionen km verringern.

Es verbringt 225 Tage auf einer Umlaufbahn, und eine axiale Drehung (im Uhrzeigersinn) dauert 243 Tage. Ein Tag umfasst 117 Erdentage. Die axiale Neigung beträgt 3 Grad.

Im Durchmesser (12100 km) konvergiert der zweite Planet von der Sonne fast mit der Erde und erreicht 80% der Erdmasse. Der Gravitationsindikator ist 90% der Erde. Der Planet hat eine dichte atmosphärische Schicht, in der der Druck 90-mal höher ist als der der Erde. Die Atmosphäre ist mit Kohlendioxid mit dicken Schwefelwolken gefüllt, was einen starken Treibhauseffekt erzeugt. Aus diesem Grund erwärmt sich die Oberfläche um 460 ° C (der heißeste Planet im System).

Die Oberfläche des zweiten Planeten von der Sonne ist vor direkter Beobachtung verborgen, aber Wissenschaftlern gelang es, mithilfe von Radar eine Karte zu erstellen. Geschützt von großen vulkanischen Ebenen mit zwei riesigen Kontinenten, Bergen und Tälern. Es gibt auch Einschlagskrater. Es wird ein schwaches Magnetfeld beobachtet.

Erkennung: Die Alten sahen ohne den Einsatz von Werkzeugen.
Name: Römische Göttin, verantwortlich für Liebe und Schönheit.
Durchmesser: 12104 km.
Umlaufbahn: 225 Tage.
Tageslänge: 241 Tage.

Dritter Planet von der Sonne - Erde

Die Erde ist der dritte Planet von der Sonne. Er ist der größte und dichteste der inneren Planeten. Die Umlaufbahn ist 150 Millionen km von der Sonne entfernt. Es hat einen einzigen Begleiter und entwickeltes Leben.

Der Orbitalvorbeiflug dauert 365,25 Tage, und die axiale Drehung dauert 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden. Die Länge des Tages beträgt 24 Stunden. Die axiale Neigung beträgt 23,4 Grad und der Durchmesserindex beträgt 12742 km.

Der dritte Planet von der Sonne wurde vor 4,54 Milliarden Jahren gebildet und der Mond war die meiste Zeit seines Bestehens in der Nähe. Es wird angenommen, dass der Satellit erschien, nachdem ein riesiges Objekt auf die Erde gekracht war und Material in die Umlaufbahn gezogen hatte. Es war der Mond, der die axiale Neigung der Erde stabilisierte und als Quelle der Gezeitenbildung diente.

Der Satellit hat einen Durchmesser von 3747 km (27% der Erde) und befindet sich in einer Entfernung von 362000-405000 km. Erleben des planetaren Gravitationseinflusses, wodurch er die axiale Rotation verlangsamte und in den Gravitationsblock gelangte (daher ist eine Seite zur Erde gedreht).

Der Planet wird durch ein starkes Magnetfeld, das von einem aktiven Kern (geschmolzenem Eisen) gebildet wird, vor Sternstrahlung geschützt.

Durchmesser: 12760 km.
Umlaufbahn: 365,24 Tage.
Tageslänge: 23 Stunden und 56 Minuten.

Der vierte Planet von der Sonne ist der Mars

Mars ist der vierte Planet von der Sonne. Der rote Planet bewegt sich auf einer exzentrischen Umlaufbahn - 230 Millionen km. Es verbringt 686 Tage auf einem Flug um die Sonne und einer axialen Rotation - 24 Stunden und 37 Minuten. Es ist um 25,1 Grad geneigt und ein Tag dauert 24 Stunden und 39 Minuten. Der Hang ähnelt der Erde, hat also Jahreszeiten.

Der Durchmesser des vierten Planeten von der Sonne (6792 km) ist halb so groß wie der der Erde, und die Masse erreicht 1/10 der Erde. Der Schwerkraftindikator beträgt 37%.

Der Mars ist als Magnetfeld ungeschützt, daher wurde die ursprüngliche Atmosphäre durch den Sonnenwind zerstört. Die Geräte zeichneten den Abfluss von Atomen in den Weltraum auf. Infolgedessen erreicht der Druck 1% des Erddrucks, und eine dünne atmosphärische Schicht wird durch 95% Kohlendioxid dargestellt.

Der vierte Planet von der Sonne ist extrem frostig, wo die Temperaturen im Winter auf -87 °C fallen und im Sommer auf -5 °C steigen. Es ist ein staubiger Ort mit gigantischen Stürmen, die die gesamte Oberfläche bedecken können.

Erkennung: Die Alten sahen ohne den Einsatz von Werkzeugen.
Titel: Römischer Kriegsgott.
Durchmesser: 6787 km.
Umlaufbahn: 687 Tage.
Tageslänge: 24 Stunden und 37 Minuten.

Fünfter Planet von der Sonne - Jupiter

Jupiter ist der fünfte Planet von der Sonne. Außerdem befindet sich vor Ihnen der größte Planet des Systems, der 2,5-mal massereicher ist als alle Planeten und 1/1000 der Sonnenmasse bedeckt.

Er ist 780 Millionen km von der Sonne entfernt und verbringt 12 Jahre auf einer Umlaufbahn. Es ist mit Wasserstoff (75 %) und Helium (24 %) gefüllt und kann einen felsigen Kern haben, der in flüssigen metallischen Wasserstoff getaucht ist und einen Durchmesser von 110.000 km hat. Der gesamte Planetendurchmesser beträgt 142.984 km.

In der oberen Schicht der Atmosphäre befinden sich 50-Kilometer-Wolken, dargestellt durch Ammoniakkristalle. Sie befinden sich in Bahnen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Breitengraden bewegen. Der Große Rote Fleck, ein großflächiger Sturm, scheint bemerkenswert zu sein.

Der fünfte Planet von der Sonne verbringt 10 Stunden auf einer axialen Rotation. Dies ist eine schnelle Geschwindigkeit, was bedeutet, dass der Äquatordurchmesser 9000 km größer ist als der Polardurchmesser.

Erkennung: Die Alten sahen ohne den Einsatz von Werkzeugen.
Name: der Hauptgott im römischen Pantheon.
Durchmesser: 139822 km.
Umlaufbahn: 11,9 Jahre.
Tageslänge: 9,8 Stunden.

Der sechste Planet von der Sonne ist Saturn

Saturn ist der sechste Planet von der Sonne. Saturn steht in Bezug auf die Größe im System an 2. Stelle, überschreitet den Erdradius um das 9-fache (57.000 km) und ist 95-mal massereicher.

Er ist 1400 Millionen km von der Sonne entfernt und verbringt 29 Jahre auf einem Orbitalflug. Gefüllt mit Wasserstoff (96%) und Helium (3%). Kann einen felsigen Kern in flüssigem metallischem Wasserstoff mit einem Durchmesser von 56.000 km haben. Die oberen Schichten werden durch flüssiges Wasser, Wasserstoff, Ammoniumhydrogensulfid und Helium repräsentiert.

Der Kern wird auf 11700°C erhitzt und produziert mehr Wärme, als der Planet von der Sonne erhält. Je höher wir steigen, desto tiefer sinkt der Grad. An der Spitze wird die Temperatur bei -180°C und 0°C in einer Tiefe von 350 km gehalten.

Die Wolkenschichten des sechsten Planeten von der Sonne ähneln dem Bild des Jupiter, aber sie sind schwächer und breiter. Es gibt auch den Großen Weißen Fleck, einen kurzen periodischen Sturm. Es verbringt 10 Stunden und 39 Minuten mit einer axialen Drehung, aber es ist schwierig, eine genaue Zahl anzugeben, da es keine festen Oberflächenmerkmale gibt.

Erkennung: Die Alten sahen ohne den Einsatz von Werkzeugen.
Name: Gott der Wirtschaft im römischen Pantheon.
Durchmesser: 120500 km.
Umlaufbahn: 29,5 Tage.
Tageslänge: 10,5 Stunden.

Der siebte Planet von der Sonne ist Uranus

Uranus ist der siebte Planet von der Sonne. Uranus ist ein Vertreter der Eisriesen und der drittgrößte im System. Im Durchmesser (50.000 km) ist es 4-mal größer als die Erde und 14-mal massiver.

Es ist 2900 Millionen km entfernt und verbringt 84 Jahre auf der Umlaufbahn. Überraschenderweise dreht sich der Planet entsprechend der axialen Neigung (97 Grad) buchstäblich auf die Seite.

Es wird angenommen, dass es einen kleinen felsigen Kern gibt, um den sich ein Mantel aus Wasser, Ammoniak und Methan konzentriert. Danach folgt eine Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium und Methan. Der siebte Planet von der Sonne zeichnet sich auch dadurch aus, dass er keine innere Wärme mehr abstrahlt, sodass die Temperaturmarke auf -224 ° C (der frostigste Planet) sinkt.

Entdeckung: 1781 von William Herschel bemerkt.
Name: Personifikation des Himmels.
Durchmesser: 51120 km.
Umlaufbahn: 84 Jahre alt.
Tageslänge: 18 Stunden.

Neptun ist der achte Planet von der Sonne. Seit 2006 ist Neptun offiziell der letzte Planet im Sonnensystem. Der Durchmesser beträgt 49.000 km, und in Bezug auf die Masse ist es 17-mal größer als die Erde.

Es ist 4500 Millionen km entfernt und verbringt 165 Jahre auf einem Orbitalflug. Aufgrund seiner Abgeschiedenheit gelangt nur 1% der Sonnenstrahlung (im Vergleich zur Erde) auf den Planeten. Die axiale Neigung beträgt 28 Grad, und die Drehung ist in 16 Stunden abgeschlossen.

Die Meteorologie des achten Planeten von der Sonne aus ist ausgeprägter als die von Uranus, sodass an den Polen starke Sturmaktionen in Form von dunklen Flecken zu sehen sind. Der Wind beschleunigt auf 600 m/s, die Temperaturmarke sinkt auf -220°C. Der Kern wird auf 5200°C erhitzt.

Entdeckung: 1846.
Titel: Römischer Gott des Wassers.
Durchmesser: 49530 km.
Umlaufbahn: 165 Jahre.
Tageslänge: 19 Stunden.

Dies ist eine kleine Welt, kleiner als der terrestrische Satellit. Die Umlaufbahn schneidet sich mit Neptun und in 1979-1999. er könnte in Bezug auf die Entfernung von der Sonne als der 8. Planet angesehen werden. Pluto wird mehr als zweihundert Jahre außerhalb der Umlaufbahn von Neptun bleiben. Die Umlaufbahn ist um 17,1 Grad zur Systemebene geneigt. Frosty World besuchte New Horizons im Jahr 2015.

Entdeckung: 1930 - Clyde Tombaugh.
Titel: Römischer Gott der Unterwelt.
Durchmesser: 2301 km.
Umlaufbahn: 248 Jahre.
Tageslänge: 6,4 Tage.

Der neunte Planet ist ein hypothetisches Objekt, das sich im äußeren System befindet. Seine Gravitation sollte das Verhalten transneptunischer Objekte erklären.

Theorien darüber, wie es dazu kam , sehr viele. Die erste davon war die berühmte Theorie des deutschen Philosophen Immanuel Kant aus dem Jahr 1755. Er glaubte, dass das Ereignis Sonnensystem aus irgendeiner Primärmaterie entstanden, davor war es frei im Raum verteilt.

Eine der nachfolgenden kosmogonischen Theorien ist die Theorie der "Katastrophen". Demnach ist unser Planet Erde nach einer Art äußerer Einwirkung entstanden, zum Beispiel das Zusammentreffen der Sonne mit einem anderen Stern, dieses Zusammentreffen könnte die Eruption eines Teils der Sonnensubstanz verursachen. Infolge des Glühens kühlte gasförmige Materie schnell ab und kondensierte, während sich viele kleine feste Partikel bildeten, deren Ansammlungen eine Art embryonaler Planeten waren.

Planeten des Sonnensystems

Der zentrale Körper in unserem System ist die Sonne. Bezieht sich auf die Sterne, gehört zur Klasse der gelben Zwerge. Die Sonne ist das massereichste Objekt in unserem Planetensystem. Der der Erde am nächsten gelegene Stern sowie der Hauptkörper in unserem Planetensystem. In unserem System sind die Planeten mehr oder weniger gewöhnlich. Nein, zum Beispiel fast nicht reflektierend. Bilder von Planeten werden oft in Innenzeichen verwendet.

Der allererste Planet von der Sonne in unserem Sonnensystem ist Merkur - er ist auch der kleinste terrestrische Planet in der Größe (neben Erde und Merkur umfasst er Mars und Venus).

Als nächstes, an zweiter Stelle in Folge, ist Venus. Als nächstes kommt die Erde, die Heimat der ganzen Menschheit. Unser Planet hat einen Satelliten - den Mond, der fast 80-mal leichter ist als die Erde. Der Mond ist der einzige Satellit der Erde, der die Erde umkreist. Nach der Sonne stellt er das hellste Objekt am Himmel dar. Der vierte Planet ist der Mars – dieser Wüstenplanet hat zwei Trabanten. Darauf folgt eine große Gruppe von Planeten – das sind die sogenannten Riesenplaneten.

Die Sonne und andere Planeten spielten dabei eine große Rolle. Es gab viele Religionen, die die Sonne verehrten. Und die Astrologie, die die Wirkung der Planeten auf den Menschen untersucht, beeinflusst noch immer viele Menschen. Früher galt die Astrologie als Wissenschaft, aber heutzutage betrachten viele sie.

Der größte und massereichste aller Riesen ist Jupiter, er ist unser Sonnensystem im Miniaturformat. Jupiter hat mehr als 40 Satelliten, die größten davon sind Ganymed, Io, Europa, Callisto. Diese Satelliten haben einen anderen Namen - Galilean, zu Ehren des Mannes, der sie entdeckt hat - Galileo Galilei.

Als nächstes kommt der Riesenplanet Uranus – er hat eine ungewöhnliche „auf der Seite liegende“ Position – weshalb Uranus einen ziemlich scharfen Wechsel der Jahreszeiten hat. Es hat 21 Satelliten und eine Besonderheit in Form einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung.

Der letzte Riesenplanet ist Neptun (Neptuns größter Satellit ist Triton). Alle Riesenplaneten haben eine Besonderheit in Form vieler Satelliten sowie eines Ringsystems.

Aber der am weitesten entfernte und letzte Planet im Sonnensystem ist Pluto, er ist auch der kleinste Planet in unserem System. Pluto hat einen Satelliten - Charon, er ist etwas kleiner als der Planet selbst.

SONNENSYSTEM
Die Sonne und die sie umkreisenden Himmelskörper - 9 Planeten, mehr als 63 Satelliten, vier Ringe von Riesenplaneten, Zehntausende von Asteroiden, eine Myriade von Meteoroiden von Felsbrocken bis zu Staubpartikeln sowie Millionen von Kometen. Im Raum zwischen ihnen bewegen sich Teilchen des Sonnenwinds - Elektronen und Protonen. Das gesamte Sonnensystem ist noch nicht erforscht: Beispielsweise wurden die meisten Planeten und ihre Satelliten nur kurz aus Vorbeiflugbahnen untersucht, nur eine Hemisphäre des Merkur fotografiert und es gab noch keine Expeditionen zu Pluto. Dennoch wurden mit Hilfe von Teleskopen und Raumsonden bereits viele wichtige Daten gesammelt.
Fast die gesamte Masse des Sonnensystems (99,87%) konzentriert sich auf die Sonne. Die Größe der Sonne übertrifft auch jeden Planeten in ihrem System bei weitem: Selbst Jupiter, der 11-mal größer als die Erde ist, hat einen 10-mal kleineren Radius als die Sonne. Die Sonne ist ein gewöhnlicher Stern, der aufgrund der hohen Oberflächentemperatur von selbst leuchtet. Die Planeten hingegen leuchten durch reflektiertes Sonnenlicht (Albedo), weil sie selbst ziemlich kalt sind. Sie befinden sich in folgender Reihenfolge von der Sonne aus: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto. Entfernungen im Sonnensystem werden normalerweise in Einheiten der durchschnittlichen Entfernung der Erde von der Sonne gemessen, die als astronomische Einheit bezeichnet wird (1 AE = 149,6 Millionen km). Zum Beispiel beträgt die durchschnittliche Entfernung von Pluto von der Sonne 39 AE, aber manchmal wird sie um 49 AE entfernt. Es ist bekannt, dass Kometen bei 50.000 AE davonfliegen. Die Entfernung von der Erde zum nächsten Stern eines Zentauren beträgt 272.000 AE oder 4,3 Lichtjahre (dh Licht, das sich mit einer Geschwindigkeit von 299.793 km / s bewegt, legt diese Entfernung in 4,3 Jahren zurück). Zum Vergleich: Licht reist in 8 Minuten von der Sonne zur Erde und in 6 Stunden zu Pluto.

Die Planeten umkreisen die Sonne auf fast kreisförmigen Bahnen, die ungefähr in der gleichen Ebene liegen, im Gegenuhrzeigersinn, vom Nordpol der Erde aus gesehen. Die Ebene der Erdbahn (die Ebene der Ekliptik) liegt nahe der Mittelebene der Umlaufbahnen der Planeten. Daher verlaufen die sichtbaren Bahnen der Planeten, der Sonne und des Mondes am Himmel in der Nähe der Ekliptiklinie, und sie selbst sind immer vor dem Hintergrund der Sternbilder des Tierkreises sichtbar. Bahnneigungen werden von der Ebene der Ekliptik aus gemessen. Neigungswinkel von weniger als 90° entsprechen einer Vorwärts-Orbitalbewegung (gegen den Uhrzeigersinn), und Winkel von mehr als 90° entsprechen einer Rückwärtsbewegung. Alle Planeten im Sonnensystem bewegen sich in Vorwärtsrichtung; Pluto hat die höchste Bahnneigung (17°). Viele Kometen bewegen sich in die entgegengesetzte Richtung, zum Beispiel beträgt die Bahnneigung des Halleyschen Kometen 162°. Die Bahnen aller Körper im Sonnensystem sind Ellipsen sehr ähnlich. Größe und Form einer Ellipsenbahn werden durch die große Halbachse der Ellipse (der durchschnittliche Abstand des Planeten von der Sonne) und die Exzentrizität charakterisiert, die von e = 0 für kreisförmige Bahnen bis e = 1 für extrem langgestreckte Bahnen variiert Einsen. Der Punkt auf der Umlaufbahn, der der Sonne am nächsten ist, heißt Perihel, der am weitesten entfernte Punkt heißt Aphel.
siehe auch ORBIT ; KEGELSCHNITTE . Aus Sicht eines irdischen Beobachters werden die Planeten des Sonnensystems in zwei Gruppen eingeteilt. Merkur und Venus, die der Sonne näher sind als die Erde, werden die unteren (inneren) Planeten genannt, und die weiter entfernten (von Mars bis Pluto) werden die oberen (äußeren) genannt. Die unteren Planeten haben einen begrenzenden Entfernungswinkel von der Sonne: 28° für Merkur und 47° für Venus. Wenn ein solcher Planet so weit wie möglich westlich (östlich) von der Sonne entfernt ist, spricht man von seiner größten westlichen (östlichen) Elongation. Wenn ein unterer Planet direkt vor der Sonne zu sehen ist, spricht man von einer unteren Konjunktion; wenn direkt hinter der Sonne - in überlegener Konjunktion. Wie der Mond durchlaufen diese Planeten alle Phasen der Beleuchtung durch die Sonne während der synodischen Periode Ps, der Zeit, die der Planet benötigt, um aus Sicht eines irdischen Beobachters in seine ursprüngliche Position relativ zur Sonne zurückzukehren. Die wahre Umlaufzeit eines Planeten (P) heißt siderisch. Für die niederen Planeten stehen diese Perioden im Verhältnis:
1/Ps = 1/P - 1/Po, wobei Po die Umlaufzeit der Erde ist. Für die oberen Planeten hat dieses Verhältnis eine andere Form: 1/Ps = 1/Po - 1/P Die oberen Planeten zeichnen sich durch einen begrenzten Phasenbereich aus. Der maximale Phasenwinkel (Sonne-Planet-Erde) beträgt 47° für Mars, 12° für Jupiter und 6° für Saturn. Wenn der obere Planet hinter der Sonne sichtbar ist, befindet er sich in Konjunktion, und wenn er sich in entgegengesetzter Richtung zur Sonne befindet, befindet er sich in Opposition. Ein Planet, der in einem Winkelabstand von 90° von der Sonne beobachtet wird, befindet sich in Quadratur (Ost oder West). Der Asteroidengürtel, der zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter verläuft, teilt das Planetensystem der Sonne in zwei Gruppen. Darin befinden sich die terrestrischen Planeten (Merkur, Venus, Erde und Mars), die sich darin ähneln, dass es sich um kleine, felsige und ziemlich dichte Körper handelt: Ihre durchschnittliche Dichte beträgt 3,9 bis 5,5 g / cm3. Sie rotieren relativ langsam um ihre Achse, haben keine Ringe und nur wenige natürliche Satelliten: den Erdmond und die Marsmenschen Phobos und Deimos. Außerhalb des Asteroidengürtels befinden sich die Riesenplaneten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Sie zeichnen sich durch große Radien, geringe Dichte (0,7-1,8 g/cm3) und tiefe Atmosphären aus, die reich an Wasserstoff und Helium sind. Jupiter, Saturn und möglicherweise andere Riesen haben keine feste Oberfläche. Alle rotieren schnell, haben viele Trabanten und sind von Ringen umgeben. Der ferne kleine Pluto und die großen Trabanten der Riesenplaneten ähneln in vielerlei Hinsicht den terrestrischen Planeten. Die alten Menschen kannten die mit bloßem Auge sichtbaren Planeten, d.h. alles Innere und Äußere bis zu Saturn. V. Herschel entdeckte 1781 Uranus. Der erste Asteroid wurde 1801 von J. Piazzi entdeckt. Durch die Analyse von Abweichungen in der Bewegung von Uranus entdeckten W. Le Verrier und J. Adams theoretisch Neptun; am berechneten Ort wurde er 1846 von I. Galle entdeckt. Der am weitesten entfernte Planet - Pluto - wurde 1930 von K. Tombo als Ergebnis einer langen Suche nach einem nicht-neptunischen Planeten entdeckt, die von P. Lovell organisiert wurde. Vier große Trabanten des Jupiter wurden 1610 von Galileo entdeckt. Seitdem wurden mit Hilfe von Teleskopen und Raumsonden zahlreiche Trabanten für alle äußeren Planeten gefunden. H. Huygens stellte 1656 fest, dass Saturn von einem Ring umgeben ist. Die dunklen Ringe des Uranus wurden 1977 von der Erde aus entdeckt, als die Bedeckung eines Sterns beobachtet wurde. Die transparenten Steinringe des Jupiter wurden 1979 von der interplanetaren Sonde Voyager 1 entdeckt. Seit 1983, in den Momenten der Bedeckung der Sterne, wurden in der Nähe von Neptun Anzeichen von inhomogenen Ringen festgestellt; 1989 wurde ein Bild dieser Ringe von Voyager 2 übertragen.
siehe auch
ASTRONOMIE UND ASTROPHYSIK;
TIERKREIS;
WELTRAUMSONDE ;
HIMMLISCHE SPHÄRE.
SONNE
Die Sonne befindet sich im Zentrum des Sonnensystems – ein typischer Einzelstern mit einem Radius von etwa 700.000 km und einer Masse von 2 * 10 30 kg. Die Temperatur der sichtbaren Sonnenoberfläche – der Photosphäre – beträgt ca. 5800 K. Die Dichte des Gases in der Photosphäre ist tausendmal geringer als die Dichte der Luft nahe der Erdoberfläche. Im Inneren der Sonne nehmen Temperatur, Dichte und Druck mit der Tiefe zu und erreichen 16 Millionen K, 160 g/cm3 bzw. 3,5*10 11 bar im Zentrum (der Luftdruck im Raum beträgt etwa 1 bar). Unter dem Einfluss hoher Temperaturen im Kern der Sonne wird Wasserstoff unter Freisetzung einer großen Wärmemenge in Helium umgewandelt; Dies verhindert, dass die Sonne unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbricht. Die im Kern freigesetzte Energie verlässt die Sonne hauptsächlich in Form von Photosphärenstrahlung mit einer Leistung von 3,86 * 10 26 W. Mit einer solchen Intensität emittiert die Sonne seit 4,6 Milliarden Jahren und hat in dieser Zeit 4 % ihres Wasserstoffs in Helium umgewandelt; Gleichzeitig wurden 0,03 % der Sonnenmasse in Energie umgewandelt. Modelle der Sternentwicklung deuten darauf hin, dass sich die Sonne jetzt in der Mitte ihres Lebens befindet (siehe auch KERNFUSION). Um die Häufigkeit verschiedener chemischer Elemente auf der Sonne zu bestimmen, untersuchen Astronomen die Absorptions- und Emissionslinien im Spektrum des Sonnenlichts. Absorptionslinien sind dunkle Lücken im Spektrum, die das Fehlen von Photonen einer bestimmten Frequenz darin anzeigen, die von einem bestimmten chemischen Element absorbiert werden. Emissionslinien oder Emissionslinien sind die helleren Teile des Spektrums, die auf einen Überschuss an Photonen hinweisen, die von einem chemischen Element emittiert werden. Die Frequenz (Wellenlänge) einer Spektrallinie zeigt an, welches Atom oder Molekül für ihr Auftreten verantwortlich ist; der Kontrast der Linie gibt die Menge an Licht emittierender oder absorbierender Substanz an; Die Breite der Linie ermöglicht es, Temperatur und Druck zu beurteilen. Die Untersuchung der dünnen (500 km) Photosphäre der Sonne ermöglicht es, die chemische Zusammensetzung ihres Inneren abzuschätzen, da die äußeren Regionen der Sonne durch Konvektion gut durchmischt sind, die Spektren der Sonne von hoher Qualität sind und die physikalische Prozesse, die für sie verantwortlich sind, sind ziemlich klar. Allerdings ist zu beachten, dass bisher erst die Hälfte der Linien im Sonnenspektrum identifiziert wurde. Die Zusammensetzung der Sonne wird von Wasserstoff dominiert. An zweiter Stelle steht Helium, dessen Name ("helios" auf Griechisch "Sonne") daran erinnert, dass es früher (1899) als auf der Erde spektroskopisch auf der Sonne entdeckt wurde. Da Helium ein Edelgas ist, reagiert es äußerst ungern mit anderen Atomen und zeigt sich auch nur ungern im optischen Spektrum der Sonne – nur eine Linie, obwohl viele weniger häufig vorkommende Elemente im Spektrum der Sonne zahlreich vertreten sind Linien. Hier ist die Zusammensetzung der „Sonnen“-Substanz: Auf 1 Million Wasserstoffatome kommen 98.000 Heliumatome, 851 Sauerstoff, 398 Kohlenstoff, 123 Neon, 100 Stickstoff, 47 Eisen, 38 Magnesium, 35 Silizium, 16 Schwefel, 4 Argon, 3 Aluminium, entsprechend 2 Atome Nickel, Natrium und Calcium, sowie ein wenig von allen anderen Elementen. Die Masse der Sonne besteht also zu etwa 71 % aus Wasserstoff und zu 28 % aus Helium; die restlichen Elemente machen etwas mehr als 1 % aus. Aus planetologischer Sicht ist bemerkenswert, dass einige Objekte des Sonnensystems fast die gleiche Zusammensetzung wie die Sonne haben (siehe den Abschnitt über Meteoriten weiter unten). So wie Wetterereignisse das Erscheinungsbild von Planetenatmosphären verändern, verändert sich auch das Erscheinungsbild der Sonnenoberfläche mit charakteristischen Zeiträumen von Stunden bis Jahrzehnten. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zwischen den Atmosphären der Planeten und der Sonne, nämlich dass die Bewegung von Gasen auf der Sonne durch ihr starkes Magnetfeld gesteuert wird. Sonnenflecken sind die Bereiche der Oberfläche der Leuchte, in denen das vertikale Magnetfeld so stark ist (200-3000 Gauss), dass es die horizontale Bewegung des Gases verhindert und dadurch die Konvektion unterdrückt. Dadurch sinkt die Temperatur in diesem Bereich um etwa 1000 K, und es erscheint ein dunkler zentraler Teil des Flecks - der "Schatten", umgeben von einem heißeren Übergangsbereich - dem "Halbschatten". Die Größe eines typischen Sonnenflecks ist etwas größer als der Durchmesser der Erde; so einen Spot gibt es seit mehreren Wochen. Die Anzahl der Sonnenflecken nimmt mit der Zyklusdauer von 7 bis 17 Jahren, im Durchschnitt 11,1 Jahre, entweder zu oder ab. Je mehr Flecken in einem Zyklus auftreten, desto kürzer ist normalerweise der Zyklus selbst. Die Richtung der magnetischen Polarität der Flecken kehrt sich von Zyklus zu Zyklus um, sodass der wahre Zyklus der Sonnenfleckenaktivität 22,2 Jahre beträgt. Zu Beginn jedes Zyklus erscheinen die ersten Flecken in hohen Breiten, ca. 40 °, und allmählich verschiebt sich die Zone ihrer Geburt zum Äquator auf einen Breitengrad von ca. 5°. siehe auch STERNE ; SONNE . Schwankungen in der Aktivität der Sonne haben fast keinen Einfluss auf die Gesamtleistung ihrer Strahlung (wenn sie sich nur um 1% ändern würde, würde dies zu gravierenden Klimaänderungen auf der Erde führen). Es gab viele Versuche, einen Zusammenhang zwischen Sonnenfleckenzyklen und dem Klima der Erde zu finden. Das bemerkenswerteste Ereignis in diesem Sinne ist das „Maunder-Minimum“: Ab 1645 gab es 70 Jahre lang fast keine Flecken auf der Sonne, und gleichzeitig erlebte die Erde die Kleine Eiszeit. Ob diese erstaunliche Tatsache ein Zufall war oder ob sie auf einen kausalen Zusammenhang hinweist, ist bis heute ungeklärt.
siehe auch
KLIMA;
METEOROLOGIE UND KLIMATOLOGIE. Es gibt 5 riesige rotierende Wasserstoff-Helium-Kugeln im Sonnensystem: Sonne, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. In den Tiefen dieser gigantischen Himmelskörper, die der direkten Forschung nicht zugänglich sind, konzentriert sich fast die gesamte Materie des Sonnensystems. Auch das Erdinnere ist uns nicht zugänglich, aber durch die Messung der Laufzeit von seismischen Wellen (langwellige Schallwellen), die durch Erdbeben im Erdkörper angeregt werden, erstellten Seismologen eine detaillierte Karte des Erdinneren: Sie erfuhren die Dimensionen und Dichte des Erdkerns und seines Mantels, und auch dreidimensionale Bilder mit Hilfe der seismischen Tomographie Bilder von sich bewegenden Platten seiner Kruste. Ähnliche Methoden lassen sich auf die Sonne anwenden, da auf ihrer Oberfläche Wellen mit einer Periode von ca. 5 Minuten, verursacht durch viele seismische Vibrationen, die sich in seinen Eingeweiden ausbreiten. Diese Prozesse werden von der Helioseismologie untersucht. Im Gegensatz zu Erdbeben, die kurze Wellenausbrüche erzeugen, erzeugt eine starke Konvektion im Inneren der Sonne ein konstantes seismisches Rauschen. Helioseismologen haben herausgefunden, dass sich die Materie unter der Konvektionszone, die die äußeren 14 % des Sonnenradius einnimmt, synchron mit einem Zeitraum von 27 Tagen dreht (über die Rotation des Sonnenkerns ist noch nichts bekannt). Oben, in der Konvektionszone selbst, erfolgt die Rotation synchron nur entlang Kegeln gleicher Breite und je weiter vom Äquator entfernt, desto langsamer: Die Äquatorregionen rotieren mit einem Zeitraum von 25 Tagen (vor der durchschnittlichen Rotation der Sonne) und der Polarregionen - mit einem Zeitraum von 36 Tagen (hinter der durchschnittlichen Rotation) . Jüngste Versuche, seismologische Methoden auf Gasriesenplaneten anzuwenden, haben zu keinem Ergebnis geführt, da Instrumente die resultierenden Schwingungen noch nicht fixieren können. Über der Photosphäre der Sonne befindet sich eine dünne heiße Schicht der Atmosphäre, die nur in seltenen Momenten von Sonnenfinsternissen zu sehen ist. Es ist eine mehrere tausend Kilometer dicke Chromosphäre, die ihren Namen wegen ihrer roten Farbe aufgrund der Emissionslinie von Wasserstoff Ha hat. Die Temperatur verdoppelt sich fast von der Photosphäre zur oberen Chromosphäre, aus der aus unbekannten Gründen die die Sonne verlassende Energie als Wärme freigesetzt wird. Oberhalb der Chromosphäre wird das Gas auf 1 Million K erhitzt. Diese Region, Korona genannt, erstreckt sich über etwa 1 Sonnenradius. Die Gasdichte in der Korona ist sehr gering, aber die Temperatur ist so hoch, dass die Korona eine starke Quelle für Röntgenstrahlen ist. Manchmal erscheinen riesige Formationen in der Atmosphäre der Sonne - eruptive Protuberanzen. Sie sehen aus wie Bögen, die sich von der Photosphäre bis in eine Höhe bis zum halben Sonnenradius erheben. Beobachtungen zeigen deutlich, dass die Form der Protuberanzen durch die magnetischen Feldlinien bestimmt wird. Ein weiteres interessantes und äußerst aktives Phänomen sind Sonneneruptionen, starke Auswürfe von Energie und Partikeln, die bis zu zwei Stunden anhalten. Der von einer solchen Sonneneruption erzeugte Photonenstrom erreicht die Erde mit Lichtgeschwindigkeit in 8 Minuten und der Strom von Elektronen und Protonen in wenigen Tagen. Sonneneruptionen treten an Orten auf, an denen sich die Richtung des Magnetfelds stark ändert, verursacht durch die Bewegung von Materie in Sonnenflecken. Die maximale Flare-Aktivität der Sonne tritt normalerweise ein Jahr vor dem Maximum des Sonnenfleckenzyklus auf. Eine solche Vorhersagbarkeit ist sehr wichtig, da eine Flut geladener Teilchen, die von einer starken Sonneneruption ausgeht, sogar bodengestützte Kommunikations- und Energienetze beschädigen kann, ganz zu schweigen von Astronauten und Weltraumtechnologie.

SOLAR PROMINENTS beobachtet in der Helium-Emissionslinie (Wellenlänge 304) von der Raumstation Skylab.

Aus der Plasmakorona der Sonne strömen ständig geladene Teilchen, der sogenannte Sonnenwind. Seine Existenz wurde schon vor dem Start von Weltraumflügen vermutet, da auffällig war, wie etwas Kometenschweife "abbläst". Beim Sonnenwind werden drei Komponenten unterschieden: eine Hochgeschwindigkeitsströmung (mehr als 600 km/s), eine Niedriggeschwindigkeitsströmung und instabile Strömungen von Sonneneruptionen. Röntgenbilder der Sonne haben gezeigt, dass sich regelmäßig riesige „Löcher“ – Regionen geringer Dichte – in der Korona bilden. Diese koronalen Löcher dienen als Hauptquelle für den Hochgeschwindigkeits-Sonnenwind. Im Bereich der Erdumlaufbahn beträgt die typische Geschwindigkeit des Sonnenwindes etwa 500 km/s und die Dichte etwa 10 Teilchen (Elektronen und Protonen) pro 1 cm3. Der Sonnenwindstrom interagiert mit planetaren Magnetosphären und Kometenschweifen und beeinflusst erheblich ihre Form und die darin ablaufenden Prozesse.
siehe auch
GEOMAGNETISMUS;
;
KOMET. Unter dem Druck des Sonnenwindes entstand im interstellaren Medium um die Sonne eine riesige Höhle, die Heliosphäre. An seiner Grenze – der Heliopause – sollte es eine Schockwelle geben, in der Sonnenwind und interstellares Gas zusammenstoßen und kondensieren, wobei sie gleichen Druck aufeinander ausüben. Vier Raumsonden nähern sich nun der Heliopause: Pioneer 10 und 11, Voyager 1 und 2. Keiner von ihnen traf sie in einer Entfernung von 75 AE. von der Sonne. Es ist ein sehr dramatischer Wettlauf gegen die Zeit: Pioneer 10 stellte 1998 den Betrieb ein, und die anderen versuchen, die Heliopause zu erreichen, bevor ihre Batterien leer sind. Voyager 1 fliegt den Berechnungen zufolge genau in die Richtung, aus der der interstellare Wind weht, und wird daher als erster die Heliopause erreichen.
PLANETEN: BESCHREIBUNG
Quecksilber. Es ist schwierig, Merkur mit einem Teleskop von der Erde aus zu beobachten: Er entfernt sich nicht in einem Winkel von mehr als 28 ° von der Sonne. Es wurde mit Radar von der Erde untersucht, und die interplanetare Sonde Mariner 10 fotografierte die Hälfte seiner Oberfläche. Merkur umkreist die Sonne in 88 Erdentagen auf einer ziemlich langgestreckten Umlaufbahn mit einem Abstand von der Sonne im Perihel von 0,31 AE. und am Aphel 0,47 a.u. Er dreht sich mit einer Periode von 58,6 Tagen um die Achse, genau gleich 2/3 der Umlaufzeit, also dreht sich jeder Punkt auf seiner Oberfläche nur einmal in 2 Merkurjahren in Richtung Sonne, d.h. ein sonniger Tag dort dauert 2 Jahre! Von den großen Planeten ist nur Pluto kleiner als Merkur. Aber in Bezug auf die durchschnittliche Dichte liegt Merkur an zweiter Stelle nach der Erde. Es hat wahrscheinlich einen großen metallischen Kern, der 75 % des Radius des Planeten ausmacht (er nimmt 50 % des Erdradius ein). Die Oberfläche des Merkur ähnelt der des Mondes: dunkel, völlig trocken und mit Kratern übersät. Die durchschnittliche Lichtreflexion (Albedo) der Merkuroberfläche beträgt etwa 10 %, etwa die gleiche wie die des Mondes. Wahrscheinlich ist seine Oberfläche auch mit Regolith bedeckt - gesintertem zerkleinertem Material. Die größte Aufprallformation auf Merkur ist das Caloris-Becken, 2000 km groß, das Mondmeeren ähnelt. Im Gegensatz zum Mond hat Merkur jedoch eigenartige Strukturen – mehrere Kilometer hohe Felsvorsprünge, die sich über Hunderte von Kilometern erstrecken. Vielleicht sind sie durch die Kompression des Planeten während der Abkühlung seines großen Metallkerns oder unter dem Einfluss starker Sonnenfluten entstanden. Die Oberflächentemperatur des Planeten beträgt tagsüber etwa 700 K und nachts etwa 100 K. Laut Radardaten kann bei ewiger Dunkelheit und Kälte Eis am Grund von Polarkratern liegen. Merkur hat praktisch keine Atmosphäre - nur eine extrem verdünnte Heliumhülle mit der Dichte der Erdatmosphäre in 200 km Höhe. Wahrscheinlich entsteht Helium beim Zerfall radioaktiver Elemente im Darm des Planeten. Merkur hat ein schwaches Magnetfeld und keine Satelliten.
Venus. Dies ist der zweite Planet von der Sonne und der erdnächste Planet - der hellste "Stern" an unserem Himmel; manchmal ist es sogar tagsüber sichtbar. Die Venus ist der Erde in vielerlei Hinsicht ähnlich: Ihre Größe und Dichte sind nur 5 % geringer als die der Erde; wahrscheinlich ähneln die Eingeweide der Venus denen der Erde. Die Oberfläche der Venus ist immer mit einer dicken Schicht gelblich-weißer Wolken bedeckt, aber mit Hilfe von Radargeräten wurde sie eingehend untersucht. Um die Achse dreht sich die Venus in der entgegengesetzten Richtung (vom Nordpol aus gesehen im Uhrzeigersinn) mit einer Periode von 243 Erdentagen. Seine Umlaufzeit beträgt 225 Tage; daher dauert ein venusianischer Tag (von Sonnenaufgang bis zum nächsten Sonnenaufgang) 116 Erdentage.
siehe auch RADAR ASTRONOMIE.

VENUS. Ein ultraviolettes Bild, das von der interplanetaren Station Pioneer Venus aufgenommen wurde, zeigt die Atmosphäre des Planeten, die dicht mit Wolken gefüllt ist, die in den Polarregionen heller sind (oben und unten im Bild).

Die Atmosphäre der Venus besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid (CO2) mit geringen Mengen an Stickstoff (N2) und Wasserdampf (H2O). Als geringe Verunreinigungen wurden Salzsäure (HCl) und Flusssäure (HF) gefunden. Der Druck an der Oberfläche beträgt 90 bar (wie im Erdmeer in 900 m Tiefe); die Temperatur beträgt Tag und Nacht über die gesamte Oberfläche etwa 750 K. Der Grund für eine so hohe Temperatur nahe der Venusoberfläche ist das, was man nicht ganz genau als „Treibhauseffekt“ bezeichnet: Die Sonnenstrahlen passieren relativ leicht die Wolken ihrer Atmosphäre und erwärmen die Oberfläche des Planeten, aber thermische Infrarotstrahlung ab die Oberfläche selbst entweicht nur mit großer Mühe durch die Atmosphäre zurück in den Weltraum. Die Wolken der Venus bestehen aus mikroskopisch kleinen Tröpfchen konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4). Die obere Wolkenschicht ist 90 km von der Oberfläche entfernt, die Temperatur beträgt dort ca. 200K; untere Schicht - 30 km, Temperatur ca. 430 K. Noch niedriger ist es so heiß, dass es keine Wolken gibt. Natürlich gibt es kein flüssiges Wasser auf der Oberfläche der Venus. Die Atmosphäre der Venus auf Höhe der oberen Wolkenschicht dreht sich in die gleiche Richtung wie die Oberfläche des Planeten, aber viel schneller, und macht in 4 Tagen eine Umdrehung; Dieses Phänomen wird als Superrotation bezeichnet, und es wurde noch keine Erklärung dafür gefunden. Automatische Stationen stiegen auf der Tag- und Nachtseite der Venus herab. Tagsüber wird die Oberfläche des Planeten durch gestreutes Sonnenlicht mit etwa der gleichen Intensität beleuchtet wie an einem bewölkten Tag auf der Erde. Auf der Venus wurden nachts viele Blitze gesehen. Die Venera-Stationen übermittelten Bilder von kleinen Bereichen an den Landeplätzen, wo felsiger Boden sichtbar ist. Insgesamt wurde die Topographie der Venus anhand von Radarbildern untersucht, die von den Orbitern Pioneer-Venera (1979), Venera-15 und -16 (1983) und Magellan (1990) übertragen wurden. Die kleinsten Details der besten von ihnen haben eine Größe von etwa 100 m. Im Gegensatz zur Erde gibt es auf der Venus keine klar definierten Kontinentalplatten, aber es werden mehrere globale Erhebungen festgestellt, zum Beispiel das Land Ishtar von der Größe Australiens. Auf der Oberfläche der Venus gibt es viele Meteoritenkrater und Vulkankuppeln. Offensichtlich ist die Kruste der Venus dünn, so dass die geschmolzene Lava nahe an die Oberfläche kommt und sich nach dem Fall von Meteoriten leicht darauf ergießt. Da es in der Nähe der Oberfläche der Venus weder Regen noch starke Winde gibt, erfolgt die Oberflächenerosion sehr langsam, und geologische Strukturen bleiben Hunderte von Millionen Jahren vom Weltraum aus sichtbar. Über das Innere der Venus ist wenig bekannt. Es hat wahrscheinlich einen Metallkern, der 50 % seines Radius einnimmt. Aber der Planet hat aufgrund seiner sehr langsamen Rotation kein Magnetfeld. Die Venus hat keine Satelliten.
Erde. Unser Planet ist der einzige, auf dem der größte Teil der Oberfläche (75%) mit flüssigem Wasser bedeckt ist. Die Erde ist ein aktiver Planet und vielleicht der einzige, dessen Oberflächenerneuerung auf die Plattentektonik zurückzuführen ist, die sich als mittelozeanische Rücken, Inselbögen und gefaltete Berggürtel manifestiert. Die Verteilung der Höhen der festen Erdoberfläche ist bimodal: Das durchschnittliche Niveau des Meeresbodens liegt 3900 m unter dem Meeresspiegel, und die Kontinente erheben sich im Durchschnitt um 860 m darüber (siehe auch ERDE). Seismische Daten zeigen folgenden Aufbau des Erdinneren: Kruste (30 km), Mantel (bis 2900 km Tiefe), metallischer Kern. Ein Teil des Kerns wird geschmolzen; Dort wird das Erdmagnetfeld erzeugt, das die geladenen Teilchen des Sonnenwinds (Protonen und Elektronen) einfängt und um die Erde herum zwei mit ihnen gefüllte toroidale Regionen bildet - Strahlungsgürtel (Van-Allen-Gürtel), die in Höhen von 4000 und 17000 km lokalisiert sind von der Erdoberfläche.
siehe auch GEOLOGIE; GEOMAGNETISMUS.
Die Erdatmosphäre besteht zu 78 % aus Stickstoff und zu 21 % aus Sauerstoff; es ist das Ergebnis einer langen Entwicklung unter dem Einfluss geologischer, chemischer und biologischer Prozesse. Vielleicht war die frühe Atmosphäre der Erde reich an Wasserstoff, der dann entwich. Die Entgasung der Eingeweide füllte die Atmosphäre mit Kohlendioxid und Wasserdampf. Aber der Dampf kondensierte in den Ozeanen und das Kohlendioxid wurde in Karbonatgestein eingeschlossen. (Es ist merkwürdig, dass, wenn das gesamte CO2 die Atmosphäre als Gas füllen würde, der Druck 90 bar betragen würde, wie auf der Venus. Und wenn das gesamte Wasser verdampfen würde, wäre der Druck 257 bar!). So blieb Stickstoff in der Atmosphäre und Sauerstoff erschien allmählich als Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität der Biosphäre. Schon vor 600 Millionen Jahren war der Sauerstoffgehalt der Luft 100-mal niedriger als heute (siehe auch ATMOSPHÄRE; OZEAN). Es gibt Hinweise darauf, dass sich das Klima der Erde sowohl im kurzen (10.000 Jahre) als auch im langen (100 Millionen Jahre) Maßstab verändert. Der Grund dafür können Änderungen in der Umlaufbahn der Erde, der Neigung der Rotationsachse, der Häufigkeit von Vulkanausbrüchen sein. Schwankungen in der Intensität der Sonneneinstrahlung sind nicht ausgeschlossen. In unserer Zeit wirken sich menschliche Aktivitäten auch auf das Klima aus: Emissionen von Gasen und Staub in die Atmosphäre.
siehe auch
SÄUREREDUZIERUNG ;
LUFTVERSCHMUTZUNG ;
WASSERVERSCHMUTZUNG ;
UMWELTZERSTÖRUNG.
Die Erde hat einen Satelliten - den Mond, dessen Ursprung noch nicht enträtselt ist.

Erde und Mond von der Raumsonde Lunar Orbiter.

Mond. Als einer der größten Satelliten steht der Mond nach Charon (Pluto-Satellit) an zweiter Stelle in Bezug auf die Massen des Satelliten und des Planeten. Sein Radius beträgt 3,7 und seine Masse ist 81-mal geringer als die der Erde. Die durchschnittliche Dichte des Mondes beträgt 3,34 g/cm3, was darauf hindeutet, dass er keinen nennenswerten metallischen Kern hat. Die Schwerkraft auf der Mondoberfläche ist 6-mal geringer als die der Erde. Der Mond umkreist die Erde auf einer Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,055. Die Neigung der Ebene seiner Umlaufbahn zur Ebene des Erdäquators variiert zwischen 18,3° und 28,6° und in Bezug auf die Ekliptik zwischen 4°59° und 5°19°. Die tägliche Rotation und Umlaufbahn des Mondes sind synchronisiert, sodass wir immer nur eine seiner Halbkugeln sehen. Kleine Wackelbewegungen (Librationen) des Mondes machen es zwar möglich, innerhalb eines Monats etwa 60 % seiner Oberfläche zu sehen. Der Hauptgrund für Librationen ist, dass die tägliche Rotation des Mondes mit konstanter Geschwindigkeit und die Umlaufbahn mit einer Variablen (aufgrund der Exzentrizität der Umlaufbahn) erfolgt. Teile der Mondoberfläche sind seit langem bedingt in "marin" und "kontinental" unterteilt. Die Meeresoberfläche sieht dunkler aus, liegt tiefer und ist viel weniger mit Meteoritenkratern bedeckt als die kontinentale Oberfläche. Die Meere sind mit Basaltlava überschwemmt, und die Kontinente bestehen aus anorthositischen Gesteinen, die reich an Feldspäten sind. Gemessen an der großen Anzahl von Kratern sind die Kontinentaloberflächen viel älter als die Meeresoberflächen. Intensiver Meteoritenbeschuss zersplitterte die obere Schicht der Mondkruste und verwandelte die äußeren paar Meter in ein Pulver namens Regolith. Astronauten und Robotersonden haben Proben von felsigem Boden und Regolith vom Mond mitgebracht. Die Analyse ergab, dass das Alter der Meeresoberfläche etwa 4 Milliarden Jahre beträgt. Folglich fällt der Zeitraum des intensiven Meteoritenbeschusses auf die ersten 0,5 Milliarden Jahre nach der Entstehung des Mondes vor 4,6 Milliarden Jahren. Danach blieb die Häufigkeit von Meteoriteneinschlägen und Kraterbildung praktisch unverändert und beträgt immer noch einen Krater mit einem Durchmesser von 1 km pro 105 Jahre.
siehe auch WELTRAUMFORSCHUNG UND NUTZUNG.
Mondgestein ist arm an flüchtigen Elementen (H2O, Na, K usw.) und Eisen, aber reich an feuerfesten Elementen (Ti, Ca usw.). Nur am Grund der Mond-Polkrater kann es zu Eisablagerungen wie auf Merkur kommen. Der Mond hat praktisch keine Atmosphäre und es gibt keine Hinweise darauf, dass der Mondboden jemals flüssigem Wasser ausgesetzt war. Es ist auch kein organisches Material darin - nur Spuren von kohligen Chondriten, die mit Meteoriten gefallen sind. Das Fehlen von Wasser und Luft sowie starke Schwankungen der Oberflächentemperatur (tagsüber 390 K und nachts 120 K) machen den Mond unbewohnbar. Die zum Mond gelieferten Seismometer ermöglichten es, etwas über das Mondinnere zu erfahren. Dort treten häufig schwache „Mondbeben“ auf, wahrscheinlich aufgrund des Gezeiteneinflusses der Erde. Der Mond ist ziemlich homogen, hat einen kleinen dichten Kern und eine etwa 65 km dicke Kruste aus leichteren Materialien, wobei die oberen 10 km der Kruste bereits vor 4 Milliarden Jahren von Meteoriten zertrümmert wurden. Große Einschlagsbecken sind gleichmäßig über die Mondoberfläche verteilt, aber die Dicke der Kruste auf der sichtbaren Seite des Mondes ist geringer, sodass sich 70 % der Meeresoberfläche darauf konzentrieren. Die Geschichte der Mondoberfläche ist allgemein bekannt: Nach dem Ende der Phase des intensiven Meteoritenbeschusses vor 4 Milliarden Jahren waren die Eingeweide noch etwa 1 Milliarde Jahre lang heiß genug, und basaltische Lava ergoss sich in die Meere. Dann veränderte nur ein seltener Meteoriteneinschlag das Gesicht unseres Satelliten. Aber der Ursprung des Mondes ist immer noch umstritten. Es könnte sich selbst bilden und dann von der Erde eingefangen werden; könnte sich zusammen mit der Erde als Satellit gebildet haben; schließlich konnte es sich während der Entstehungszeit von der Erde lösen. Die zweite Möglichkeit war bis vor kurzem beliebt, aber in den letzten Jahren wurde die Hypothese der Bildung des Mondes aus dem Material, das von der Urerde bei einer Kollision mit einem großen Himmelskörper ausgestoßen wird, ernsthaft in Betracht gezogen. Trotz der Unklarheit über die Entstehung des Erde-Mond-Systems lässt sich ihre weitere Entwicklung recht zuverlässig nachvollziehen. Die Gezeitenwechselwirkung beeinflusst die Bewegung von Himmelskörpern erheblich: Die tägliche Rotation des Mondes hat praktisch aufgehört (seine Periode ist gleich der Orbitalperiode), und die Rotation der Erde verlangsamt sich und überträgt ihren Drehimpuls auf die Orbitalbewegung von der Mond, der sich dadurch pro Jahr um etwa 3 cm von der Erde entfernt. Dies wird aufhören, wenn die Rotation der Erde mit der des Mondes übereinstimmt. Dann werden die Erde und der Mond ständig auf einer Seite zueinander gedreht (wie Pluto und Charon), und ihr Tag und Monat werden gleich 47 Tage sein; In diesem Fall entfernt sich der Mond um das 1,4-fache von uns. Diese Situation wird zwar nicht ewig dauern, da die Sonnenfluten nicht aufhören werden, die Rotation der Erde zu beeinflussen. siehe auch
MOND ;
HERKUNFT UND GESCHICHTE DES MONDES;
FLUSS UND FLUSS.
Mars. Der Mars ist der Erde ähnlich, aber fast halb so groß und hat eine etwas geringere durchschnittliche Dichte. Die Dauer der täglichen Rotation (24 h 37 min) und die Neigung der Achse (24°) unterscheiden sich fast nicht von denen auf der Erde. Für einen irdischen Beobachter erscheint Mars als rötlicher Stern, dessen Helligkeit sich merklich ändert; es ist maximal in Zeiten von Konfrontationen, die sich in etwas mehr als zwei Jahren wiederholen (z. B. im April 1999 und im Juni 2001). Mars ist besonders nah und hell in Zeiten großer Opposition, die auftritt, wenn er zum Zeitpunkt der Opposition in der Nähe des Perihels vorbeikommt; dies geschieht alle 15-17 Jahre (das nächste Mal im August 2003). Ein Teleskop auf dem Mars zeigt leuchtend orangefarbene Regionen und dunklere Regionen, deren Farbton sich mit den Jahreszeiten ändert. An den Polen liegen strahlend weiße Schneekappen. Die rötliche Farbe des Planeten ist mit einer großen Menge an Eisenoxiden (Rost) in seinem Boden verbunden. Die Zusammensetzung der dunklen Regionen ähnelt wahrscheinlich terrestrischen Basalten, während die hellen Regionen aus fein verteiltem Material bestehen.

OBERFLÄCHE DES MARS in der Nähe des Landeblocks "Viking-1". Große Steinfragmente haben eine Größe von etwa 30 cm.

Grundsätzlich wird unser Wissen über den Mars durch automatische Stationen gewonnen. Am produktivsten waren zwei Orbiter und zwei Lander der Viking-Expedition, die am 20. Juli und 3. September 1976 in den Gebieten Chris (22° N, 48° W) und Utopia (48° N) auf dem Mars landeten. 226° W), wobei Viking 1 bis November 1982 in Betrieb war. Beide landeten in klassisch hellen Gebieten und endeten in einer rötlichen Sandwüste, die mit dunklen Steinen übersät war. 4. Juli 1997 Sonde "Mars Pathfinder" (USA) zum Ares-Tal (19° N, 34° W), das erste automatisch selbstfahrende Fahrzeug, das gemischte Felsen und möglicherweise Kieselsteine entdeckte, die vom Wasser umgewälzt und mit Sand und Ton vermischt wurden , was auf starke Veränderungen des Marsklimas und das Vorhandensein großer Wassermengen in der Vergangenheit hinweist. Die verdünnte Atmosphäre des Mars besteht zu 95 % aus Kohlendioxid und zu 3 % aus Stickstoff. Geringe Mengen an Wasserdampf, Sauerstoff und Argon sind vorhanden. Der durchschnittliche Druck an der Oberfläche beträgt 6 mbar (d. h. 0,6 % der Erde). Bei einem so niedrigen Druck kann es kein flüssiges Wasser geben. Die durchschnittliche Tagestemperatur beträgt 240 K, das Maximum im Sommer am Äquator erreicht 290 K. Die täglichen Temperaturschwankungen betragen etwa 100 K. Das Klima des Mars ist also das Klima einer kalten, ausgetrockneten Hochgebirgswüste. In den hohen Breiten des Mars fallen die Temperaturen im Winter unter 150 K, und atmosphärisches Kohlendioxid (CO2) gefriert und fällt als weißer Schnee an die Oberfläche und bildet die Polkappe. Die periodische Kondensation und Sublimation der Polkappen verursacht saisonale Schwankungen des atmosphärischen Drucks um 30 %. Am Ende des Winters fällt die Grenze der Polkappe auf 45°-50° Breite ab, und im Sommer verbleibt davon ein kleines Gebiet (300 km Durchmesser am Südpol und 1000 km im Norden), wahrscheinlich bestehend aus Wassereis, dessen Dicke 1-2 km erreichen kann. Manchmal wehen starke Winde auf dem Mars und heben Wolken aus feinem Sand in die Luft. Besonders starke Staubstürme treten am Ende des Frühlings auf der Südhalbkugel auf, wenn der Mars das Perihel der Umlaufbahn passiert und die Sonnenwärme besonders hoch ist. Wochen- und sogar monatelang wird die Atmosphäre von gelbem Staub undurchsichtig. Orbiter "Vikings" übermittelten Bilder von mächtigen Sanddünen am Grund großer Krater. Staubablagerungen verändern das Erscheinungsbild der Marsoberfläche von Jahreszeit zu Jahreszeit so stark, dass es sogar von der Erde aus durch ein Teleskop sichtbar ist. In der Vergangenheit hielten einige Astronomen diese jahreszeitlichen Veränderungen der Oberflächenfarbe für Zeichen der Vegetation auf dem Mars. Die Geologie des Mars ist sehr vielfältig. Große Flächen der südlichen Hemisphäre sind mit alten Kratern bedeckt, die aus der Zeit des alten Meteoritenbeschusses (vor 4 Milliarden Jahren) übrig geblieben sind. Jahre zuvor). Ein Großteil der nördlichen Hemisphäre ist von jüngeren Lavaströmen bedeckt. Besonders interessant ist das Tharsis-Hochland (10° N, 110° W), auf dem sich mehrere riesige Vulkanberge befinden. Der höchste unter ihnen - der Olymp - hat an der Basis einen Durchmesser von 600 km und eine Höhe von 25 km. Obwohl es jetzt keine Anzeichen vulkanischer Aktivität gibt, übersteigt das Alter der Lavaströme 100 Millionen Jahre nicht, was im Vergleich zum Alter des Planeten mit 4,6 Milliarden Jahren wenig ist.

Obwohl uralte Vulkane auf die einst mächtige Aktivität des Marsinneren hindeuten, gibt es keine Anzeichen von Plattentektonik: Es gibt keine gefalteten Berggürtel und andere Anzeichen für eine Kompression der Kruste. Es gibt jedoch mächtige Riftverwerfungen, von denen sich die größte - die Mariner-Täler - von Tharsis nach Osten über 4000 km mit einer maximalen Breite von 700 km und einer Tiefe von 6 km erstreckt. Eine der interessantesten geologischen Entdeckungen, die anhand von Aufnahmen von Raumfahrzeugen gemacht wurden, waren die hunderte Kilometer langen verzweigten, gewundenen Täler, die an die ausgetrockneten Kanäle irdischer Flüsse erinnern. Dies deutet auf ein günstigeres Klima in der Vergangenheit hin, als Temperaturen und Drücke möglicherweise höher waren und Flüsse über die Marsoberfläche flossen. Die Lage der Täler in den südlichen, stark mit Kratern übersäten Regionen des Mars weist zwar darauf hin, dass es vor sehr langer Zeit Flüsse auf dem Mars gab, wahrscheinlich in den ersten 0,5 Milliarden Jahren seiner Entwicklung. Wasser liegt jetzt als Eis an den Polkappen an der Oberfläche und möglicherweise als Permafrostschicht unter der Oberfläche. Die innere Struktur des Mars ist kaum verstanden. Seine niedrige durchschnittliche Dichte weist auf das Fehlen eines signifikanten metallischen Kerns hin; jedenfalls wird es nicht geschmolzen, was aus dem fehlenden Magnetfeld auf dem Mars folgt. Das Seismometer auf dem Landeblock des Viking-2-Apparats zeichnete die seismische Aktivität des Planeten zwei Jahre lang nicht auf (das Seismometer funktionierte nicht auf dem Viking-1). Mars hat zwei kleine Satelliten - Phobos und Deimos. Beide sind unregelmäßig geformt, mit Meteoritenkratern bedeckt und wahrscheinlich Asteroiden, die in ferner Vergangenheit vom Planeten eingefangen wurden. Phobos umkreist den Planeten in einer sehr niedrigen Umlaufbahn und nähert sich unter dem Einfluss der Gezeiten weiterhin dem Mars; es würde später durch die Schwerkraft des Planeten zerstört werden.
Jupiter. Der größte Planet im Sonnensystem, Jupiter, ist 11-mal größer als die Erde und 318-mal massereicher als sie. Seine geringe durchschnittliche Dichte (1,3 g/cm3) weist auf eine sonnennahe Zusammensetzung hin: hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Die schnelle Rotation des Jupiters um seine Achse verursacht seine polare Kompression um 6,4 %. Ein Teleskop auf Jupiter zeigt Wolkenbänder parallel zum Äquator; Lichtzonen in ihnen sind mit rötlichen Gürteln durchsetzt. Es ist wahrscheinlich, dass die hellen Zonen Bereiche mit Aufwinden sind, wo die Spitzen von Ammoniakwolken sichtbar sind; rötliche Gürtel sind mit Fallwinden verbunden, deren helle Farbe durch Ammoniumhydrosulfat sowie Verbindungen von rotem Phosphor, Schwefel und organischen Polymeren bestimmt wird. Neben Wasserstoff und Helium wurden CH4, NH3, H2O, C2H2, C2H6, HCN, CO, CO2, PH3 und GeH4 in Jupiters Atmosphäre spektroskopisch nachgewiesen. Die Temperatur an den Spitzen der Ammoniakwolken beträgt 125 K, steigt aber mit der Tiefe um 2,5 K/km an. In einer Tiefe von 60 km sollte es eine Wasserwolkenschicht geben. Die Geschwindigkeiten der Wolkenbewegung in den Zonen und benachbarten Gürteln unterscheiden sich erheblich: Beispielsweise bewegen sich Wolken im Äquatorialgürtel 100 m / s schneller nach Osten als in benachbarten Zonen. Der Geschwindigkeitsunterschied verursacht starke Turbulenzen an den Grenzen von Zonen und Gürteln, was ihre Form sehr kompliziert macht. Eine der Manifestationen davon sind ovale rotierende Flecken, von denen der größte – der Große Rote Fleck – vor mehr als 300 Jahren von Cassini entdeckt wurde. Dieser Fleck (25.000-15.000 km) ist größer als die Erdscheibe; Es hat eine spiralförmige Zyklonstruktur und macht in 6 Tagen eine Umdrehung um seine Achse. Der Rest der Flecken ist kleiner und aus irgendeinem Grund ganz weiß.

Jupiter hat keine feste Oberfläche. Die obere Schicht des Planeten mit einer Länge von 25 % des Radius besteht aus flüssigem Wasserstoff und Helium. Darunter, wo der Druck 3 Millionen bar übersteigt und die Temperatur 10.000 K beträgt, geht Wasserstoff in den metallischen Zustand über. Es ist möglich, dass sich in der Nähe des Zentrums des Planeten ein flüssiger Kern aus schwereren Elementen mit einer Gesamtmasse von etwa 10 Erdmassen befindet. In der Mitte beträgt der Druck etwa 100 Millionen Bar und die Temperatur 20-30.000 K. Flüssiges metallisches Inneres und die schnelle Rotation des Planeten verursachten sein starkes Magnetfeld, das 15-mal stärker ist als das der Erde. Jupiters riesige Magnetosphäre mit mächtigen Strahlungsgürteln erstreckt sich über die Umlaufbahnen seiner vier großen Satelliten hinaus. Die Temperatur im Zentrum von Jupiter war immer niedriger als für das Auftreten thermonuklearer Reaktionen erforderlich. Aber Jupiters innere Wärmereserven, die aus der Entstehungsepoche übriggeblieben sind, sind groß. Auch jetzt, 4,6 Milliarden Jahre später, emittiert er etwa die gleiche Wärmemenge, wie er von der Sonne empfängt; In den ersten Millionen Jahren der Evolution war die Strahlungsleistung des Jupiters 104-mal höher. Da dies die Ära der Bildung großer Satelliten des Planeten war, ist es nicht verwunderlich, dass ihre Zusammensetzung von der Entfernung zum Jupiter abhängt: Die beiden ihm am nächsten liegenden - Io und Europa - haben eine ziemlich hohe Dichte (3,5 und 3,0 g / cm3), und die weiter entfernten - Ganymed und Callisto - enthalten viel Wassereis und sind daher weniger dicht (1,9 und 1,8 g/cm3).
Satelliten. Jupiter hat mindestens 16 Satelliten und einen schwachen Ring: Er ist 53.000 km von der oberen Wolkenschicht entfernt, hat eine Breite von 6.000 km und besteht anscheinend aus kleinen und sehr dunklen festen Teilchen. Die vier größten Jupitermonde werden Galileo genannt, weil sie 1610 von Galileo entdeckt wurden; unabhängig von ihm wurden sie im selben Jahr vom deutschen Astronomen Marius entdeckt, der ihnen ihre heutigen Namen gab - Io, Europa, Ganymed und Callisto. Der kleinste der Satelliten - Europa - ist etwas kleiner als der Mond und Ganymed ist größer als Merkur. Alle von ihnen sind durch ein Fernglas sichtbar.

Auf der Oberfläche von Io entdeckten die Voyager mehrere aktive Vulkane, die Materie Hunderte von Kilometern in die Luft schleuderten. Die Oberfläche von Io ist mit rötlichen Schwefelablagerungen und hellen Schwefeldioxidflecken bedeckt - Produkten von Vulkanausbrüchen. Als Gas bildet Schwefeldioxid eine extrem verdünnte Io-Atmosphäre. Die Energie der vulkanischen Aktivität wird aus dem Gezeiteneinfluss des Planeten auf den Satelliten gezogen. Die Umlaufbahn von Io verläuft durch Jupiters Strahlungsgürtel, und es ist seit langem bekannt, dass der Satellit stark mit der Magnetosphäre interagiert und darin Radioblitze verursacht. 1973 wurde entlang der Umlaufbahn von Io ein Torus aus leuchtenden Natriumatomen entdeckt; später wurden dort Schwefel-, Kalium- und Sauerstoffionen gefunden. Diese Substanzen werden durch energiereiche Protonen der Strahlungsgürtel entweder direkt von der Oberfläche von Io oder aus den gasförmigen Schwaden von Vulkanen herausgeschlagen. Obwohl Jupiters Gezeiteneinfluss auf Europa schwächer ist als auf Io, kann sein Inneres auch teilweise geschmolzen sein. Spektralstudien zeigen, dass Europa Wassereis auf seiner Oberfläche hat, und sein rötlicher Farbton ist wahrscheinlich auf die Schwefelverschmutzung durch Io zurückzuführen. Das fast vollständige Fehlen von Einschlagskratern weist auf die geologische Jugend der Oberfläche hin. Die Falten und Verwerfungen der Eisoberfläche von Europa ähneln den Eisfeldern der Polarmeere der Erde; wahrscheinlich gibt es auf Europa flüssiges Wasser unter einer Eisschicht. Ganymed ist der größte Mond im Sonnensystem. Seine Dichte ist gering; es ist wahrscheinlich halb Fels und halb Eis. Seine Oberfläche sieht seltsam aus und zeigt Anzeichen einer Krustenausdehnung, die möglicherweise den Prozess der unterirdischen Differenzierung begleitet. Die Abschnitte der alten Krateroberfläche sind durch jüngere Gräben getrennt, Hunderte von Kilometern lang und 1-2 km breit, die in einem Abstand von 10-20 km voneinander liegen. Es ist wahrscheinlich, dass es sich um jüngeres Eis handelt, das vor etwa 4 Milliarden Jahren durch das Ausströmen von Wasser durch Risse unmittelbar nach der Differenzierung entstanden ist. Callisto ähnelt Ganymed, aber es gibt keine Anzeichen von Fehlern auf seiner Oberfläche; alles ist sehr alt und stark verkratert. Die Oberfläche beider Satelliten ist mit Eis bedeckt, das mit regolithartigem Gestein durchsetzt ist. Aber wenn das Eis auf Ganymed etwa 50% beträgt, dann sind es auf Callisto weniger als 20%. Die Zusammensetzung der Gesteine von Ganymed und Callisto ähnelt wahrscheinlich der von kohligen Meteoriten. Jupiters Monde haben keine Atmosphäre, mit Ausnahme des verdünnten Vulkangases SO2 auf Io. Von Jupiters Dutzend kleineren Monden sind vier näher am Planeten als die galiläischen; Das größte von ihnen, Amalthea, ist ein unregelmäßig geformtes Kraterobjekt (Abmessungen 270*166*150 km). Seine dunkle Oberfläche - sehr rot - könnte von Io mit Grau bedeckt worden sein. Die äußeren kleinen Satelliten des Jupiter werden entsprechend ihrer Umlaufbahnen in zwei Gruppen eingeteilt: 4 näher am Planeten drehen sich in Vorwärtsrichtung (relativ zur Rotation des Planeten) und 4 weiter entfernte - in die entgegengesetzte Richtung. Sie sind alle klein und dunkel; sie wurden wahrscheinlich von Jupiter unter den Asteroiden der Trojanischen Gruppe eingefangen (siehe ASTEROID).
Saturn. Der zweitgrößte Riesenplanet. Dies ist ein Wasserstoff-Helium-Planet, aber die relative Häufigkeit von Helium in Saturn ist geringer als die von Jupiter; unten und seine durchschnittliche Dichte. Die schnelle Rotation des Saturn führt zu seiner großen Abflachung (11 %).

SATURN und seine Monde, fotografiert während der Passage der Raumsonde Voyager.

In einem Teleskop sieht die Saturnscheibe nicht so spektakulär aus wie Jupiter: Sie hat eine bräunlich-orange Farbe und schwach ausgeprägte Gürtel und Zonen. Der Grund dafür ist, dass die oberen Bereiche seiner Atmosphäre mit lichtstreuendem Ammoniaknebel (NH3) gefüllt sind. Saturn ist weiter von der Sonne entfernt, daher ist die Temperatur seiner oberen Atmosphäre (90 K) 35 K niedriger als die von Jupiter, und Ammoniak befindet sich in einem kondensierten Zustand. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur der Atmosphäre um 1,2 K/km, sodass die Wolkenstruktur der von Jupiter ähnelt: Unter der Ammoniumhydrosulfat-Wolkenschicht befindet sich eine Schicht aus Wasserwolken. Neben Wasserstoff und Helium wurden CH4, NH3, C2H2, C2H6, C3H4, C3H8 und PH3 in der Saturnatmosphäre spektroskopisch nachgewiesen. Auch Saturn ähnelt vom inneren Aufbau her dem Jupiter, obwohl er aufgrund seiner geringeren Masse im Zentrum einen geringeren Druck und eine niedrigere Temperatur hat (75 Millionen bar und 10.500 K). Das Magnetfeld des Saturn ist mit dem der Erde vergleichbar. Wie Jupiter erzeugt Saturn im Inneren doppelt so viel Wärme, wie er von der Sonne erhält. Dieses Verhältnis ist zwar größer als das von Jupiter, weil der doppelt so weit entfernte Saturn viermal weniger Wärme von der Sonne erhält.
Ringe des Saturn. Saturn ist von einem einzigartig mächtigen Ringsystem bis zu einer Entfernung von 2,3 Planetenradien umgeben. Sie sind leicht zu unterscheiden, wenn sie durch ein Teleskop betrachtet werden, und wenn sie aus nächster Nähe untersucht werden, zeigen sie eine außergewöhnliche Vielfalt: von einem massiven B-Ring bis zu einem schmalen F-Ring, von spiralförmigen Dichtewellen bis zu den völlig unerwarteten radial verlängerten „Speichen“, die von Voyagern entdeckt wurden . Die Partikel, die die Ringe des Saturn füllen, reflektieren das Licht viel besser als das Material der dunklen Ringe von Uranus und Neptun; Ihre Untersuchung in verschiedenen Spektralbereichen zeigt, dass es sich um "schmutzige Schneebälle" mit Abmessungen in der Größenordnung von einem Meter handelt. Die drei klassischen Ringe des Saturn werden in der Reihenfolge von außen nach innen mit den Buchstaben A, B und C bezeichnet. Ring B ist ziemlich dicht: Radiosignale von Voyager gingen kaum durch ihn hindurch. Die 4000 km lange Lücke zwischen den A- und B-Ringen, die als Cassini-Spaltung (oder Lücke) bezeichnet wird, ist nicht wirklich leer, aber in ihrer Dichte vergleichbar mit dem blassen C-Ring, der früher als Kreppring bezeichnet wurde. In der Nähe des äußeren Randes des A-Rings befindet sich eine weniger sichtbare Encke-Spalte. 1859 kam Maxwell zu dem Schluss, dass die Ringe des Saturn aus einzelnen Teilchen bestehen müssen, die den Planeten umkreisen. Ende des 19. Jahrhunderts Dies wurde durch spektrale Beobachtungen bestätigt, die zeigten, dass sich die inneren Teile der Ringe schneller drehen als die äußeren. Da die Ringe in der Ebene des Planetenäquators liegen, also um 27° zur Bahnebene geneigt sind, fällt die Erde in 29,5 Jahren zweimal in die Ebene der Ringe, und wir beobachten sie hochkant. In diesem Moment "verschwinden" die Ringe, was ihre sehr geringe Dicke beweist - nicht mehr als ein paar Kilometer. Detaillierte Bilder der Ringe, die von Pioneer 11 (1979) und Voyagers (1980 und 1981) aufgenommen wurden, zeigten eine viel komplexere Struktur als erwartet. Die Ringe sind in Hunderte von einzelnen Locken mit einer typischen Breite von mehreren hundert Kilometern unterteilt. Selbst in der Cassini-Lücke gab es mindestens fünf Ringe. Eine detaillierte Analyse zeigte, dass die Ringe sowohl in der Größe als auch möglicherweise in der Partikelzusammensetzung inhomogen sind. Die komplexe Struktur der Ringe ist wahrscheinlich auf den gravitativen Einfluss kleiner Satelliten in ihrer Nähe zurückzuführen, die zuvor nicht vermutet wurden. Der wohl ungewöhnlichste ist der dünnste F-Ring, der 1979 von Pioneer in einer Entfernung von 4000 km vom äußeren Rand des A-Rings entdeckt wurde. später stellte Voyager 2 fest, dass die Struktur des F-Rings viel einfacher war: Die „Stränge“ der Materie waren nicht mehr miteinander verflochten. Diese Struktur und ihre schnelle Entwicklung sind teilweise auf den Einfluss zweier kleiner Satelliten (Prometheus und Pandora) zurückzuführen, die sich an den äußeren und inneren Rändern dieses Rings bewegen; Sie werden "Wachhunde" genannt. Das Vorhandensein noch kleinerer Körper oder temporärer Materieansammlungen innerhalb des F-Rings selbst ist jedoch nicht ausgeschlossen.
Satelliten. Saturn hat mindestens 18 Monde. Die meisten von ihnen sind wahrscheinlich eisig. Einige haben sehr interessante Umlaufbahnen. Zum Beispiel haben Janus und Epimetheus fast die gleichen Umlaufradien. In der Umlaufbahn von Dione, 60 ° vor ihr (diese Position wird als führender Lagrange-Punkt bezeichnet), bewegt sich der kleinere Satellit Helena. Tethys wird von zwei kleinen Satelliten – Telesto und Calypso – an den voreilenden und nacheilenden Lagrange-Punkten seiner Umlaufbahn begleitet. Die Radien und Massen von sieben Satelliten des Saturn (Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan und Iapetus) wurden mit guter Genauigkeit gemessen. Alle von ihnen sind größtenteils eisig. Die kleineren haben eine Dichte von 1-1,4 g/cm3, was in etwa der Dichte von Wassereis mit mehr oder weniger Beimischung von Gestein entspricht. Ob sie Methan und Ammoniakeis enthalten, ist noch nicht klar. Die höhere Dichte von Titan (1,9 g/cm3) ist das Ergebnis seiner großen Masse, die eine Kompression des Inneren bewirkt. In Durchmesser und Dichte ist Titan Ganymed sehr ähnlich; Sie haben wahrscheinlich die gleiche interne Struktur. Titan ist der zweitgrößte Mond im Sonnensystem und insofern einzigartig, als er eine konstante starke Atmosphäre hat, die hauptsächlich aus Stickstoff und einer kleinen Menge Methan besteht. Der Druck an seiner Oberfläche beträgt 1,6 bar, die Temperatur 90 K. Unter solchen Bedingungen kann flüssiges Methan auf der Oberfläche von Titan sein. Die oberen Schichten der Atmosphäre bis zu einer Höhe von 240 km sind mit orangefarbenen Wolken gefüllt, die wahrscheinlich aus Partikeln organischer Polymere bestehen, die unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlen der Sonne synthetisiert wurden. Die restlichen Saturnmonde sind zu klein, um eine Atmosphäre zu haben. Ihre Oberflächen sind mit Eis bedeckt und stark verkratert. Nur auf der Oberfläche von Enceladus gibt es deutlich weniger Krater. Wahrscheinlich hält der Gezeiteneinfluss von Saturn seine Eingeweide in einem geschmolzenen Zustand, und Meteoriteneinschläge führen zu einem Ausgießen von Wasser und füllen die Krater. Einige Astronomen glauben, dass Partikel von der Oberfläche von Enceladus entlang seiner Umlaufbahn einen breiten E-Ring bildeten. Sehr interessant ist der Satellit Iapetus, bei dem die hintere (relativ zur Bahnbewegungsrichtung) Halbkugel mit Eis bedeckt ist und 50 % des einfallenden Lichts reflektiert, und die vordere Halbkugel so dunkel ist, dass sie nur 5 % des Lichts reflektiert ; es ist mit etwas wie der Substanz von kohligen Meteoriten bedeckt. Es ist möglich, dass das Material, das unter dem Einfluss von Meteoriteneinschlägen von der Oberfläche des äußeren Saturntrabanten Phoebe ausgeschleudert wird, auf die vordere Hemisphäre von Iapetus fällt. Prinzipiell ist das möglich, da sich Phoebe im Orbit in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Außerdem ist die Oberfläche von Phoebe recht dunkel, genaue Daten dazu gibt es aber noch nicht.
Uranus. Uranus ist aquamarin und sieht konturlos aus, weil seine obere Atmosphäre mit Nebel gefüllt ist, durch den die Sonde Voyager 2, die 1986 in seine Nähe flog, kaum ein paar Wolken sehen konnte. Die Achse des Planeten ist um 98,5° zur Bahnachse geneigt, d.h. liegt fast in der Bahnebene. Daher wird jeder der Pole für einige Zeit direkt zur Sonne gedreht und geht dann für ein halbes Jahr (42 Erdenjahre) in den Schatten. Die Atmosphäre von Uranus enthält hauptsächlich Wasserstoff, 12-15 % Helium und einige andere Gase. Die Temperatur der Atmosphäre beträgt etwa 50 K, obwohl sie in den oberen dünnen Schichten tagsüber auf 750 K und nachts auf 100 K ansteigt. Das Magnetfeld von Uranus ist etwas schwächer als das der Erde an der Oberfläche und seine Achse ist um 55 ° zur Rotationsachse des Planeten geneigt. Über die innere Struktur des Planeten ist wenig bekannt. Die Wolkenschicht erstreckt sich wahrscheinlich bis in eine Tiefe von 11.000 km, gefolgt von einem 8.000 km tiefen Heißwasserozean und darunter einem geschmolzenen Steinkern mit einem Radius von 7.000 km.
Ringe. 1976 wurden einzigartige Uranusringe entdeckt, die aus einzelnen dünnen Ringen bestehen, von denen der breiteste eine Dicke von 100 km hat. Die Ringe befinden sich im Abstandsbereich von 1,5 bis 2,0 Radien des Planeten von seinem Zentrum. Anders als die Ringe des Saturn bestehen die Ringe des Uranus aus großen dunklen Steinen. Es wird angenommen, dass sich in jedem Ring ein kleiner Satellit oder sogar zwei Satelliten bewegen, wie im F-Ring des Saturn.
Satelliten. 20 Monde des Uranus wurden entdeckt. Die größten - Titania und Oberon - mit einem Durchmesser von 1500 km. Es gibt 3 weitere große, mehr als 500 km groß, der Rest ist sehr klein. Die Oberflächenspektren von fünf großen Satelliten weisen auf eine große Menge Wassereis hin. Die Oberflächen aller Satelliten sind mit Meteoritenkratern bedeckt.
Neptun.Äußerlich ähnelt Neptun Uranus; sein Spektrum wird ebenfalls von Methan- und Wasserstoffbanden dominiert. Der Wärmefluss von Neptun übersteigt die Leistung der auf ihn einfallenden Sonnenwärme erheblich, was auf die Existenz einer internen Energiequelle hinweist. Vielleicht wird ein Großteil der inneren Wärme durch Gezeiten freigesetzt, die durch den massiven Mond Triton verursacht werden, der in einer Entfernung von 14,5 Planetenradien in die entgegengesetzte Richtung kreist. Voyager 2, der 1989 in einer Entfernung von 5000 km von der Wolkenschicht flog, entdeckte 6 weitere Satelliten und 5 Ringe in der Nähe von Neptun. In der Atmosphäre wurden der Große Dunkle Fleck und ein komplexes System von Wirbelströmen entdeckt. Die rosafarbene Oberfläche von Triton enthüllte erstaunliche geologische Details, einschließlich mächtiger Geysire. Der von Voyager entdeckte Satellit Proteus erwies sich als größer als Nereid, der bereits 1949 von der Erde aus entdeckt wurde.
Pluto. Pluto hat eine stark verlängerte und geneigte Umlaufbahn; im Perihel nähert es sich der Sonne bei 29,6 AE. und wird am Aphel bei 49,3 AE entfernt. Pluto passierte 1989 das Perihel; von 1979 bis 1999 war er der Sonne näher als Neptun. Aufgrund der großen Neigung von Plutos Umlaufbahn kreuzt sich seine Bahn jedoch nie mit Neptun. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur von Pluto beträgt 50 K, sie ändert sich von Aphel zu Perihel um 15 K, was bei solch niedrigen Temperaturen ziemlich auffällig ist. Insbesondere führt dies zum Auftreten einer verdünnten Methanatmosphäre während des Periheldurchgangs des Planeten, deren Druck jedoch 100.000-mal geringer ist als der Druck der Erdatmosphäre. Pluto kann eine Atmosphäre nicht lange halten, weil er kleiner als der Mond ist. Plutos Mond Charon braucht 6,4 Tage, um den Planeten zu umrunden. Seine Umlaufbahn ist sehr stark zur Ekliptik geneigt, so dass Finsternisse nur in seltenen Epochen des Erddurchgangs durch die Bahnebene von Charon auftreten. Die Helligkeit von Pluto ändert sich regelmäßig mit einem Zeitraum von 6,4 Tagen. Daher dreht sich Pluto synchron mit Charon und hat große Flecken auf der Oberfläche. Im Verhältnis zur Größe des Planeten ist Charon sehr groß. Pluto-Charon wird oft als „Doppelplanet“ bezeichnet. Früher galt Pluto als „entflohener“ Satellit von Neptun, aber nach der Entdeckung von Charon scheint dies unwahrscheinlich.
PLANETEN: VERGLEICHENDE ANALYSE
Interne Struktur. Die Objekte des Sonnensystems können hinsichtlich ihres inneren Aufbaus in 4 Kategorien eingeteilt werden: 1) Kometen, 2) kleine Körper, 3) terrestrische Planeten, 4) Gasriesen. Kometen sind einfache Eiskörper mit einer besonderen Zusammensetzung und Geschichte. Die Kategorie der kleinen Körper umfasst alle anderen Himmelsobjekte mit Radien von weniger als 200 km: interplanetare Staubkörner, Partikel von Planetenringen, kleine Satelliten und die meisten Asteroiden. Während der Entwicklung des Sonnensystems verloren sie alle die während der primären Akkretion freigesetzte Wärme und kühlten ab, da sie aufgrund des in ihnen stattfindenden radioaktiven Zerfalls nicht groß genug waren, um sich zu erwärmen. Planeten vom Typ Erde sind sehr unterschiedlich: vom "eisernen" Merkur bis zum mysteriösen Eissystem Pluto-Charon. Neben den größten Planeten wird die Sonne manchmal auch als Gasriese eingestuft. Der wichtigste Parameter, der die Zusammensetzung des Planeten bestimmt, ist die durchschnittliche Dichte (Gesamtmasse geteilt durch Gesamtvolumen). Sein Wert zeigt sofort an, um welche Art von Planet es sich handelt - "Stein" (Silikate, Metalle), "Eis" (Wasser, Ammoniak, Methan) oder "Gas" (Wasserstoff, Helium). Obwohl die Oberflächen von Merkur und Mond auffallend ähnlich sind, ist ihre innere Zusammensetzung völlig unterschiedlich, da die durchschnittliche Dichte von Merkur 1,6-mal höher ist als die des Mondes. Gleichzeitig ist die Masse von Quecksilber gering, was bedeutet, dass seine hohe Dichte hauptsächlich nicht auf die Verdichtung von Materie unter Einwirkung der Schwerkraft zurückzuführen ist, sondern auf eine besondere chemische Zusammensetzung: Quecksilber enthält 60-70% Metalle und 30 -40 Masse-% Silikate. Der Metallgehalt pro Masseneinheit von Merkur ist deutlich höher als der jedes anderen Planeten. Die Venus dreht sich so langsam, dass ihre äquatoriale Schwellung nur in Bruchteilen eines Meters (auf der Erde - 21 km) gemessen wird und überhaupt nichts über die innere Struktur des Planeten aussagen kann. Ihr Gravitationsfeld korreliert mit der Topographie der Oberfläche, im Gegensatz zur Erde, wo die Kontinente „schweben“. Es ist möglich, dass die Kontinente der Venus durch die Starrheit des Mantels fixiert sind, aber es ist möglich, dass die Topographie der Venus durch starke Konvektion in ihrem Mantel dynamisch aufrechterhalten wird. Die Erdoberfläche ist viel jünger als die Oberflächen anderer Körper im Sonnensystem. Grund dafür ist vor allem die intensive Bearbeitung des Krustenmaterials infolge der Plattentektonik. Auch die Erosion unter Einwirkung von flüssigem Wasser macht sich bemerkbar. Die Oberflächen der meisten Planeten und Monde werden von Ringstrukturen dominiert, die mit Einschlagskratern oder Vulkanen verbunden sind; Auf der Erde hat die Plattentektonik dazu geführt, dass die großen Hoch- und Tiefländer linear sind. Ein Beispiel sind Gebirgszüge, die sich dort erheben, wo zwei Platten kollidieren; ozeanische Gräben, die Stellen markieren, an denen eine Platte unter eine andere geht (Subduktionszonen); sowie mittelozeanische Rücken an den Stellen, an denen zwei Platten unter der Wirkung junger, aus dem Mantel austretender Kruste auseinanderlaufen (Ausbreitungszone). So spiegelt das Relief der Erdoberfläche die Dynamik ihres Inneren wider. Kleine Proben des oberen Erdmantels werden für Laboruntersuchungen verfügbar, wenn sie als Teil von Eruptivgestein an die Oberfläche steigen. Es sind ultramafische Einschlüsse bekannt (ultrabasisch, arm an Silikaten und reich an Mg und Fe), die Mineralien enthalten, die sich nur bei hohem Druck bilden (z. B. Diamant), sowie gepaarte Mineralien, die nur koexistieren können, wenn sie bei hohem Druck gebildet wurden. Diese Einschlüsse ermöglichten es, die Zusammensetzung des oberen Erdmantels bis in eine Tiefe von ca. 200km. Die mineralogische Zusammensetzung des tiefen Mantels ist nicht gut bekannt, da es noch keine genauen Daten zur Temperaturverteilung in der Tiefe gibt und die Hauptphasen von Tiefenmineralen im Labor nicht reproduziert wurden. Der Erdkern ist in einen äußeren und einen inneren unterteilt. Der äußere Kern überträgt keine transversalen seismischen Wellen und ist daher flüssig. In 5200 km Tiefe beginnt die Kernmaterie jedoch wieder Transversalwellen zu leiten, allerdings mit geringer Geschwindigkeit; das bedeutet, dass der innere Kern teilweise „eingefroren“ ist. Die Dichte des Kerns ist geringer als die einer reinen Eisen-Nickel-Flüssigkeit, wahrscheinlich aufgrund der Beimischung von Schwefel. Ein Viertel der Marsoberfläche wird vom Tharsis-Hügel eingenommen, der gegenüber dem durchschnittlichen Radius des Planeten um 7 km angestiegen ist. Darauf befinden sich die meisten Vulkane, bei deren Entstehung sich Lava über weite Strecken ausbreitete, was typisch für eisenreiches geschmolzenes Gestein ist. Einer der Gründe für die enorme Größe der Marsvulkane (die größten im Sonnensystem) ist, dass sich auf dem Mars im Gegensatz zur Erde keine Platten relativ zu heißen Taschen im Mantel bewegen, sodass Vulkane lange brauchen, um an einem Ort zu wachsen . Der Mars hat kein Magnetfeld und es wurde keine seismische Aktivität festgestellt. In seinem Boden befanden sich viele Eisenoxide, was auf eine schwache Differenzierung des Inneren hinweist.
Innere Wärme. Viele Planeten strahlen mehr Wärme ab, als sie von der Sonne erhalten. Die Menge an Wärme, die in den Eingeweiden des Planeten erzeugt und gespeichert wird, hängt von seiner Geschichte ab. Für einen neu entstehenden Planeten ist der Meteoritenbeschuss die Hauptwärmequelle; dann wird Wärme bei der Differenzierung des Inneren freigesetzt, wenn sich die dichtesten Bestandteile wie Eisen und Nickel zur Mitte hin absetzen und den Kern bilden. Jupiter, Saturn und Neptun (aber aus irgendeinem Grund nicht Uranus) strahlen immer noch die Wärme ab, die sie bei ihrer Entstehung vor 4,6 Milliarden Jahren gespeichert haben. Für terrestrische Planeten ist der Zerfall radioaktiver Elemente – Uran, Thorium und Kalium – eine wichtige Wärmequelle in der heutigen Zeit, die in geringen Mengen in der ursprünglichen Chondriten- (Sonnen-)Zusammensetzung vorhanden waren. Die Dissipation von Bewegungsenergie in Gezeitendeformationen – die sogenannte „Tidal Dissipation“ – ist die Hauptquelle der Erwärmung von Io und spielt eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung einiger Planeten, deren Rotation (z. B. Merkur) verlangsamt wurde unten durch Gezeiten.
Konvektion im Mantel. Wird die Flüssigkeit stark genug erhitzt, entsteht in ihr Konvektion, da Wärmeleitfähigkeit und Strahlung den lokal zugeführten Wärmestrom nicht bewältigen können. Es mag seltsam erscheinen zu sagen, dass das Innere terrestrischer Planeten wie eine Flüssigkeit von Konvektion bedeckt ist. Wissen wir nicht, dass sich nach seismologischen Daten Transversalwellen im Erdmantel ausbreiten und der Mantel folglich nicht aus flüssigem, sondern aus festem Gestein besteht? Aber nehmen wir gewöhnlichen Glaskitt: Bei langsamem Druck verhält er sich wie eine viskose Flüssigkeit, bei starkem Druck - wie ein elastischer Körper und beim Aufprall - wie ein Stein. Das heißt, um zu verstehen, wie sich Materie verhält, müssen wir berücksichtigen, auf welcher Zeitskala Prozesse ablaufen. Transversale seismische Wellen durchqueren das Innere der Erde innerhalb von Minuten. Auf einer in Millionen von Jahren gemessenen geologischen Zeitskala verformen sich Gesteine plastisch, wenn sie ständig einer erheblichen Belastung ausgesetzt werden. Es ist erstaunlich, dass sich die Erdkruste immer noch aufrichtet und zu ihrer früheren Form zurückkehrt, die sie vor der letzten Eiszeit hatte, die vor 10.000 Jahren endete. Nachdem N. Haskel das Alter der angehobenen Küsten Skandinaviens untersucht hatte, berechnete er 1935, dass die Viskosität des Erdmantels 1023-mal größer ist als die Viskosität von flüssigem Wasser. Aber auch gleichzeitig zeigt die mathematische Analyse, dass sich der Erdmantel in einem Zustand intensiver Konvektion befindet (eine solche Bewegung des Erdinneren könnte in einem beschleunigten Film gesehen werden, in dem eine Million Jahre in einer Sekunde vergehen). Ähnliche Berechnungen zeigen, dass Venus, Mars und in geringerem Maße auch Merkur und der Mond wahrscheinlich konvektive Mäntel haben. Wir fangen gerade erst an, die Natur der Konvektion in Gasriesenplaneten zu enträtseln. Es ist bekannt, dass Konvektionsbewegungen stark von der schnellen Rotation riesiger Planeten beeinflusst werden, aber es ist sehr schwierig, die Konvektion in einer rotierenden Kugel mit einer zentralen Anziehungskraft experimentell zu untersuchen. Die genauesten Experimente dieser Art wurden bisher in Schwerelosigkeit im erdnahen Orbit durchgeführt. Diese Experimente, zusammen mit theoretischen Berechnungen und numerischen Modellen, zeigten, dass Konvektion in Rohren auftritt, die entlang der Rotationsachse des Planeten gestreckt und entsprechend seiner Sphärizität gebogen sind. Solche konvektiven Zellen werden wegen ihrer Form "Bananen" genannt. Der Druck der Gasriesenplaneten variiert von 1 bar auf Höhe der Wolkenobergrenze bis etwa 50 Mbar im Zentrum. Daher befindet sich ihr Hauptbestandteil - Wasserstoff - auf verschiedenen Ebenen in verschiedenen Phasen. Bei Drücken über 3 Mbar wird gewöhnlicher molekularer Wasserstoff ähnlich wie Lithium zu einem flüssigen Metall. Berechnungen zeigen, dass Jupiter hauptsächlich aus metallischem Wasserstoff besteht. Und Uranus und Neptun haben anscheinend einen ausgedehnten Mantel aus flüssigem Wasser, das auch ein guter Leiter ist.
Ein Magnetfeld. Das äußere Magnetfeld des Planeten trägt wichtige Informationen über die Bewegung seines Inneren. Es ist das Magnetfeld, das den Bezugsrahmen vorgibt, in dem die Windgeschwindigkeit in der wolkigen Atmosphäre des Riesenplaneten gemessen wird; es weist darauf hin, dass im flüssigen Metallkern der Erde starke Strömungen existieren und in den Wassermänteln von Uranus und Neptun eine aktive Vermischung stattfindet. Im Gegenteil, das Fehlen eines starken Magnetfelds in Venus und Mars schränkt ihre innere Dynamik ein. Unter den terrestrischen Planeten hat das Magnetfeld der Erde eine herausragende Intensität, was auf einen aktiven Dynamoeffekt hindeutet. Das Fehlen eines starken Magnetfelds auf der Venus bedeutet nicht, dass sich ihr Kern verfestigt hat: Höchstwahrscheinlich verhindert die langsame Rotation des Planeten den Dynamoeffekt. Uranus und Neptun haben die gleichen magnetischen Dipole mit einer großen Neigung zu den Achsen der Planeten und einer Verschiebung relativ zu ihren Zentren; dies weist darauf hin, dass ihr Magnetismus in den Mänteln und nicht in den Kernen entsteht. Die Jupitermonde Io, Europa und Ganymed haben ihre eigenen Magnetfelder, während Callisto dies nicht tut. Restmagnetismus im Mond gefunden.
Atmosphäre. Die Sonne, acht der neun Planeten und drei der dreiundsechzig Satelliten haben eine Atmosphäre. Jede Atmosphäre hat ihre eigene spezielle chemische Zusammensetzung und ihr eigenes Verhalten, das „Wetter“ genannt wird. Atmosphären werden in zwei Gruppen eingeteilt: Bei terrestrischen Planeten bestimmt die dichte Oberfläche der Kontinente oder des Ozeans die Bedingungen an der unteren Grenze der Atmosphäre, und bei Gasriesen ist die Atmosphäre praktisch bodenlos. Bei terrestrischen Planeten erfährt eine dünne (0,1 km) Schicht der Atmosphäre in der Nähe der Oberfläche ständig eine Erwärmung oder Abkühlung von ihr und während der Bewegung - Reibung und Turbulenzen (aufgrund von unebenem Gelände); diese Schicht wird Oberflächen- oder Grenzschicht genannt. In der Nähe der Oberfläche neigt die molekulare Viskosität dazu, die Atmosphäre an den Boden zu „kleben“, sodass selbst eine leichte Brise einen starken vertikalen Geschwindigkeitsgradienten erzeugt, der Turbulenzen verursachen kann. Die Änderung der Lufttemperatur mit der Höhe wird durch konvektive Instabilität gesteuert, da die Luft von unten von einer warmen Oberfläche erwärmt wird, leichter wird und schwebt; Wenn es in Gebiete mit niedrigem Druck aufsteigt, dehnt es sich aus und strahlt Wärme in den Weltraum ab, wodurch es abkühlt, dichter wird und absinkt. Durch Konvektion stellt sich in den unteren Schichten der Atmosphäre ein adiabatisches vertikales Temperaturgefälle ein: In der Erdatmosphäre beispielsweise nimmt die Lufttemperatur mit der Höhe um 6,5 K/km ab. Diese Situation besteht bis zur Tropopause (griechisch „tropo“ – Wende, „Pause“ – Beendigung), die die untere Schicht der Atmosphäre, die sogenannte Troposphäre, begrenzt. Hier finden die Veränderungen statt, die wir Wetter nennen. In Erdnähe verläuft die Tropopause in Höhen von 8-18 km; am Äquator ist er 10 km höher als an den Polen. Aufgrund der exponentiellen Abnahme der Dichte mit der Höhe sind 80 % der Masse der Erdatmosphäre in der Troposphäre eingeschlossen. Es enthält auch fast den gesamten Wasserdampf und damit die Wolken, die das Wetter erzeugen. Auf der Venus absorbieren Kohlendioxid und Wasserdampf zusammen mit Schwefelsäure und Schwefeldioxid fast die gesamte von der Oberfläche emittierte Infrarotstrahlung. Dadurch entsteht ein starker Treibhauseffekt, d.h. führt dazu, dass die Oberflächentemperatur der Venus um 500 K höher ist als in einer für Infrarotstrahlung durchlässigen Atmosphäre. Die wichtigsten "Treibhausgase" auf der Erde sind Wasserdampf und Kohlendioxid, die die Temperatur um 30 K erhöhen. Auf dem Mars verursachen Kohlendioxid und atmosphärischer Staub einen schwachen Treibhauseffekt von nur 5 K. Die heiße Oberfläche der Venus verhindert die Freisetzung von Schwefel aus der Atmosphäre, indem er an das Oberflächengestein gebunden wird. Die untere Atmosphäre der Venus ist mit Schwefeldioxid angereichert, daher befindet sich in Höhen von 50 bis 80 km eine dichte Schicht aus Schwefelsäurewolken. Auch in der Erdatmosphäre findet sich eine unbedeutende Menge an schwefelhaltigen Stoffen, insbesondere nach starken Vulkanausbrüchen. Schwefel wurde in der Atmosphäre des Mars nicht nachgewiesen, daher sind seine Vulkane in der aktuellen Epoche inaktiv. Auf der Erde ändert sich eine stabile Temperaturabnahme mit der Höhe in der Troposphäre oberhalb der Tropopause in eine Temperaturzunahme mit der Höhe. Daher gibt es eine äußerst stabile Schicht, die sogenannte Stratosphäre (lat. stratum - Schicht, Bodenbelag). Die Existenz dauerhaft dünner Aerosolschichten und der lange Verbleib radioaktiver Elemente aus Atomexplosionen sind direkte Beweise für das Fehlen einer Vermischung in der Stratosphäre. In der terrestrischen Stratosphäre steigt die Temperatur weiter mit der Höhe bis zur Stratopause, die in einer Höhe von ca. 50km. Die Wärmequelle in der Stratosphäre sind die photochemischen Reaktionen des Ozons, dessen Konzentration in einer Höhe von ca. 25km. Ozon absorbiert ultraviolette Strahlung, sodass unterhalb von 75 km fast alles davon in Wärme umgewandelt wird. Die Chemie der Stratosphäre ist komplex. Ozon wird hauptsächlich über den äquatorialen Regionen gebildet, aber seine höchste Konzentration findet sich über den Polen; dies weist darauf hin, dass der Ozongehalt nicht nur von der Chemie, sondern auch von der Dynamik der Atmosphäre beeinflusst wird. Mars hat auch höhere Ozonkonzentrationen über den Polen, insbesondere über dem Winterpol. Die trockene Atmosphäre des Mars hat relativ wenige Hydroxylradikale (OH), die das Ozon abbauen. Die Temperaturprofile der Atmosphären der Riesenplaneten werden aus bodengestützten Beobachtungen planetarer Bedeckungen von Sternen und aus Sondendaten, insbesondere aus der Dämpfung von Funksignalen beim Eintritt der Sonde in den Planeten, ermittelt. Jeder Planet hat eine Tropopause und eine Stratosphäre, über denen die Thermosphäre, Exosphäre und Ionosphäre liegen. Die Temperatur der Thermosphären von Jupiter, Saturn und Uranus beträgt jeweils ca. 1000, 420 und 800 K. Die hohe Temperatur und die relativ geringe Schwerkraft auf Uranus ermöglichen es der Atmosphäre, sich bis zu den Ringen auszudehnen. Dies bewirkt eine Verzögerung und einen schnellen Abfall von Staubpartikeln. Da es in den Ringen des Uranus noch Staubspuren gibt, muss es dort eine Staubquelle geben. Obwohl die Temperaturstruktur der Troposphäre und Stratosphäre in den Atmosphären verschiedener Planeten viel gemeinsam hat, ist ihre chemische Zusammensetzung sehr unterschiedlich. Die Atmosphären von Venus und Mars bestehen hauptsächlich aus Kohlendioxid, stellen aber zwei extreme Beispiele atmosphärischer Entwicklung dar: Die Venus hat eine dichte und heiße Atmosphäre, während der Mars eine kalte und verdünnte hat. Es ist wichtig zu verstehen, ob die Erdatmosphäre irgendwann einen dieser beiden Typen annehmen wird und ob diese drei Atmosphären schon immer so unterschiedlich waren. Das Schicksal des ursprünglichen Wassers auf dem Planeten kann bestimmt werden, indem der Gehalt an Deuterium im Verhältnis zum leichten Wasserstoffisotop gemessen wird: Das D / H-Verhältnis legt eine Grenze für die Menge an Wasserstoff fest, die den Planeten verlässt. Die Wassermasse in der Atmosphäre der Venus beträgt jetzt 10-5 der Masse der Ozeane der Erde. Aber das D/H-Verhältnis auf der Venus ist 100-mal höher als auf der Erde. Wenn dieses Verhältnis zunächst auf Erde und Venus gleich war und die Wasserreserven auf der Venus während ihrer Evolution nicht wieder aufgefüllt wurden, dann bedeutet eine Verhundertfachung des D/H-Verhältnisses auf der Venus, dass auf der Venus einst hundertmal mehr Wasser vorhanden war als jetzt. Die Erklärung dafür wird normalerweise in der Theorie der "Treibhausverflüchtigung" gesucht, die besagt, dass die Venus nie kalt genug war, als dass Wasser auf ihrer Oberfläche kondensieren könnte. Füllte Wasser immer die Atmosphäre in Form von Dampf, so führte die Photodissoziation von Wassermolekülen zur Freisetzung von Wasserstoff, dessen leichtes Isotop aus der Atmosphäre in den Weltraum entwich und das restliche Wasser mit Deuterium angereichert wurde. Von großem Interesse ist der starke Unterschied zwischen den Atmosphären von Erde und Venus. Es wird angenommen, dass die modernen Atmosphären terrestrischer Planeten durch Entgasung der Eingeweide entstanden sind; dabei wurden hauptsächlich Wasserdampf und Kohlendioxid freigesetzt. Auf der Erde wurde Wasser im Ozean konzentriert und Kohlendioxid in Sedimentgesteinen gebunden. Aber die Venus ist näher an der Sonne, dort ist es heiß und es gibt kein Leben; Kohlendioxid blieb also in der Atmosphäre. Wasserdampf unter Einwirkung von Sonnenlicht dissoziiert in Wasserstoff und Sauerstoff; Wasserstoff entwich ins Weltall (auch die Erdatmosphäre verliert schnell Wasserstoff) und es stellte sich heraus, dass Sauerstoff in Gesteinen gebunden war. Zwar könnte der Unterschied zwischen diesen beiden Atmosphären tiefer ausfallen: Es gibt noch keine Erklärung dafür, dass in der Atmosphäre der Venus viel mehr Argon vorhanden ist als in der Atmosphäre der Erde. Die Oberfläche des Mars ist jetzt eine kalte und trockene Wüste. Während der wärmsten Zeit des Tages kann die Temperatur leicht über dem normalen Gefrierpunkt von Wasser liegen, aber der niedrige atmosphärische Druck lässt das Wasser auf der Marsoberfläche nicht in flüssigem Zustand zu: Das Eis verwandelt sich sofort in Dampf. Es gibt jedoch mehrere Schluchten auf dem Mars, die trockenen Flussbetten ähneln. Einige von ihnen scheinen von kurzzeitigen, aber katastrophal starken Wasserströmungen durchschnitten zu sein, während andere tiefe Schluchten und ein ausgedehntes Netz von Tälern aufweisen, was auf die wahrscheinliche langfristige Existenz von Tieflandflüssen in den frühen Perioden der Marsgeschichte hinweist. Es gibt auch morphologische Hinweise darauf, dass die alten Krater des Mars viel stärker durch Erosion zerstört werden als die jungen, und dies ist nur möglich, wenn die Atmosphäre des Mars viel dichter war als jetzt. In den frühen 1960er Jahren wurde angenommen, dass die Polkappen des Mars aus Wassereis bestehen. Aber 1966 betrachteten R. Leighton und B. Murray die Wärmebilanz des Planeten und zeigten, dass Kohlendioxid in großen Mengen an den Polen kondensieren sollte und ein Gleichgewicht von festem und gasförmigem Kohlendioxid zwischen den Polkappen und den Polarkappen aufrechterhalten werden sollte Atmosphäre. Es ist merkwürdig, dass das saisonale Wachstum und die Verringerung der Polkappen zu Druckschwankungen in der Marsatmosphäre um 20% führen (in den Kabinen alter Düsenflugzeuge betrugen beispielsweise die Druckabfälle während des Starts und der Landung ebenfalls etwa 20%). Weltraumfotografien der Polkappen des Mars zeigen erstaunliche Spiralmuster und abgestufte Terrassen, die die Sonde Mars Polar Lander (1999) erforschen sollte, aber einen Landefehler erlitt. Es ist nicht genau bekannt, warum der Druck der Marsatmosphäre so stark gesunken ist, wahrscheinlich von wenigen Bar in den ersten Milliarden Jahren auf heute 7 mbar. Es ist möglich, dass die Verwitterung von Oberflächengestein Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt und Kohlenstoff in Karbonatgestein gebunden hat, wie es auf der Erde geschehen ist. Bei einer Oberflächentemperatur von 273 K könnte dieser Prozess die Kohlendioxidatmosphäre des Mars mit einem Druck von mehreren Bar in nur 50 Millionen Jahren zerstören; Offensichtlich hat es sich während der gesamten Geschichte des Sonnensystems als sehr schwierig erwiesen, auf dem Mars ein warmes und feuchtes Klima aufrechtzuerhalten. Ein ähnlicher Prozess wirkt sich auch auf den Kohlenstoffgehalt in der Erdatmosphäre aus. Etwa 60 bar Kohlenstoff sind heute im Karbonatgestein der Erde gebunden. Offensichtlich enthielt die Erdatmosphäre in der Vergangenheit viel mehr Kohlendioxid als heute, und die Temperatur der Atmosphäre war höher. Der Hauptunterschied zwischen der Entwicklung der Atmosphäre von Erde und Mars besteht darin, dass auf der Erde die Plattentektonik den Kohlenstoffkreislauf unterstützt, während sie auf dem Mars in Felsen und Polkappen „eingesperrt“ ist.
Zirkumplanetare Ringe. Es ist merkwürdig, dass jeder der Riesenplaneten Ringsysteme hat, aber kein einziger terrestrischer Planet. Diejenigen, die Saturn zum ersten Mal durch ein Teleskop betrachten, rufen oft aus: "Nun, genau wie auf dem Bild!", Wenn sie seine erstaunlich hellen und klaren Ringe sehen. Die Ringe der restlichen Planeten sind jedoch in einem Teleskop fast unsichtbar. Jupiters blasser Ring erfährt eine mysteriöse Wechselwirkung mit seinem Magnetfeld. Uranus und Neptun sind jeweils von mehreren dünnen Ringen umgeben; Die Struktur dieser Ringe spiegelt ihre resonante Wechselwirkung mit nahen Satelliten wider. Die drei Ringbögen von Neptun sind für Forscher besonders interessant, da sie sowohl in radialer als auch in azimutaler Richtung deutlich begrenzt sind. Eine große Überraschung war die Entdeckung der schmalen Ringe des Uranus bei der Beobachtung seiner Bedeckung eines Sterns im Jahr 1977. Tatsache ist, dass es viele Phänomene gibt, die schmale Ringe in nur wenigen Jahrzehnten merklich erweitern könnten: Das sind gegenseitige Kollisionen von Teilchen , der Poynting-Robertson-Effekt (Strahlungsbremsung) und Plasmabremsung. Aus praktischer Sicht haben sich schmale Ringe, deren Position mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, als sehr praktischer Indikator für die Umlaufbahn von Teilchen erwiesen. Die Präzession der Uranusringe ermöglichte es, die Massenverteilung innerhalb des Planeten aufzuklären. Wer schon einmal mit einem Auto mit verstaubter Windschutzscheibe der aufgehenden oder untergehenden Sonne entgegenfahren musste, weiß, dass Staubpartikel das Licht in Fallrichtung stark streuen. Aus diesem Grund ist es schwierig, Staub in Planetenringen zu erkennen, indem man sie von der Erde aus beobachtet, d.h. von der Seite der Sonne. Aber jedes Mal, wenn die Raumsonde am äußeren Planeten vorbeiflog und zurück „schaute“, bekamen wir Bilder der Ringe im Durchlicht. Auf solchen Aufnahmen von Uranus und Neptun wurden bisher unbekannte Staubringe entdeckt, die viel breiter sind als die seit langem bekannten schmalen Ringe. Rotierende Scheiben sind das wichtigste Thema der modernen Astrophysik. Viele dynamische Theorien, die zur Erklärung der Struktur von Galaxien entwickelt wurden, können auch zur Untersuchung von Planetenringen verwendet werden. So sind die Ringe des Saturn zu einem Objekt geworden, um die Theorie der selbstgravitativen Scheiben zu testen. Die Eigengravitationseigenschaft dieser Ringe wird durch das Vorhandensein sowohl spiralförmiger Dichtewellen als auch spiralförmiger Biegewellen in ihnen angezeigt, die in den detaillierten Bildern sichtbar sind. Das in Saturns Ringen gefundene Wellenpaket wurde der starken horizontalen Resonanz des Planeten mit seinem Mond Iapetus zugeschrieben, der spiralförmige Dichtewellen in der äußeren Cassini-Teilung anregt. Über den Ursprung der Ringe wurden viele Vermutungen angestellt. Wichtig ist, dass sie innerhalb der Roche-Zone liegen, d.h. in einer solchen Entfernung vom Planeten, wo die gegenseitige Anziehungskraft der Teilchen geringer ist als die Differenz der Anziehungskräfte zwischen ihnen durch den Planeten. Innerhalb der Roche-Zone können verstreute Partikel keinen Satelliten des Planeten bilden. Vielleicht ist die Substanz der Ringe seit der Entstehung des Planeten selbst "unbeansprucht" geblieben. Aber vielleicht sind dies Spuren einer kürzlichen Katastrophe - einer Kollision zweier Satelliten oder der Zerstörung eines Satelliten durch die Gezeitenkräfte des Planeten. Wenn Sie die gesamte Substanz der Saturnringe sammeln, erhalten Sie einen Körper mit einem Radius von ca. 200km. In den Ringen anderer Planeten gibt es viel weniger Substanz.
KLEINE KÖRPER DES SONNENSYSTEMS
Asteroiden. Viele kleine Planeten – Asteroiden – umkreisen die Sonne hauptsächlich zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter. Astronomen nahmen den Namen „Asteroid“ an, weil sie in einem Teleskop wie schwache Sterne aussehen (Aster ist griechisch für „Stern“). Zuerst dachten sie, dass dies Fragmente eines großen Planeten waren, der einmal existierte, aber dann wurde klar, dass Asteroiden nie einen einzigen Körper bildeten; höchstwahrscheinlich konnte sich diese Substanz aufgrund des Einflusses von Jupiter nicht zu einem Planeten vereinigen. Schätzungen zufolge beträgt die Gesamtmasse aller Asteroiden in unserer Zeitrechnung nur 6 % der Masse des Mondes; die Hälfte dieser Masse ist in den drei größten enthalten - 1 Ceres, 2 Pallas und 4 Vesta. Die Zahl in der Asteroidenbezeichnung gibt die Reihenfolge an, in der er entdeckt wurde. Asteroiden mit genau bekannten Umlaufbahnen werden nicht nur Seriennummern, sondern auch Namen zugewiesen: 3 Juno, 44 Nisa, 1566 Icarus. Die genauen Elemente der Umlaufbahnen von mehr als 8.000 von bisher 33.000 entdeckten Asteroiden sind bekannt. Es gibt mindestens zweihundert Asteroiden mit einem Radius von mehr als 50 km und etwa tausend - mehr als 15 km. Es wird geschätzt, dass ungefähr eine Million Asteroiden einen Radius von mehr als 0,5 km haben. Das größte von ihnen ist Ceres, ein ziemlich dunkles und schwer zu beobachtendes Objekt. Um Oberflächendetails auch großer Asteroiden mit bodengestützten Teleskopen unterscheiden zu können, sind spezielle Methoden der adaptiven Optik erforderlich. Die Umlaufradien der meisten Asteroiden liegen zwischen 2,2 und 3,3 AE, diese Region wird als „Asteroidengürtel“ bezeichnet. Aber es ist nicht vollständig mit Asteroidenbahnen gefüllt: in Abständen von 2,50, 2,82 und 2,96 AE. Sie sind nicht da; diese "Fenster" wurden unter dem Einfluss von Störungen durch Jupiter gebildet. Alle Asteroiden kreisen in Vorwärtsrichtung, aber die Umlaufbahnen vieler von ihnen sind merklich verlängert und geneigt. Einige Asteroiden haben sehr seltsame Umlaufbahnen. Also bewegt sich eine Gruppe von Trojanern in der Umlaufbahn des Jupiter; Die meisten dieser Asteroiden sind sehr dunkel und rot. Die Asteroiden der Amur-Gruppe haben Umlaufbahnen, die der Umlaufbahn des Mars entsprechen oder diese kreuzen; darunter 433 Eros. Asteroiden der Apollo-Gruppe kreuzen die Erdumlaufbahn; darunter 1533 Ikarus, der Sonne am nächsten. Offensichtlich erleben diese Asteroiden früher oder später eine gefährliche Annäherung an die Planeten, die in einer Kollision oder einer schwerwiegenden Änderung der Umlaufbahn endet. Als besondere Klasse schließlich wurden in letzter Zeit die Asteroiden der Aton-Gruppe herausgestellt, deren Umlaufbahnen fast ausschließlich innerhalb der Erdumlaufbahn liegen. Sie sind alle sehr klein. Die Helligkeit vieler Asteroiden ändert sich periodisch, was für rotierende unregelmäßige Körper natürlich ist. Ihre Rotationszeiten liegen im Bereich von 2,3 bis 80 Std. und betragen im Durchschnitt knapp 9 Std. Asteroiden verdanken ihre unregelmäßige Form zahlreichen gegenseitigen Kollisionen. Beispiele für eine exotische Form sind 433 Eros und 643 Hector, bei denen das Verhältnis der Achsenlängen 2,5 erreicht. In der Vergangenheit ähnelte wahrscheinlich das gesamte Innere des Sonnensystems dem Haupt-Asteroidengürtel. Jupiter, der sich in der Nähe dieses Gürtels befindet, stört die Bewegung von Asteroiden mit seiner Anziehungskraft stark, erhöht ihre Geschwindigkeit und führt zu einer Kollision, was sie häufiger zerstört als vereint. Wie ein unfertiger Planet gibt uns der Asteroidengürtel die einzigartige Gelegenheit, Teile der Struktur zu sehen, bevor sie im fertigen Körper des Planeten verschwinden. Durch die Untersuchung des von Asteroiden reflektierten Lichts lässt sich viel über die Zusammensetzung ihrer Oberfläche lernen. Die meisten Asteroiden werden aufgrund ihres Reflexionsvermögens und ihrer Farbe drei Gruppen zugeordnet, die den Meteoritengruppen ähneln: Typ C-Asteroiden haben eine dunkle Oberfläche wie kohlige Chondriten (siehe Meteoriten unten), Typ S ist heller und röter und Typ M ähnelt Eisen -Nickelmeteoriten. Zum Beispiel sieht 1 Ceres wie kohlige Chondrite aus und 4 Vesta sieht aus wie Basalt-Eukrite. Dies weist darauf hin, dass der Ursprung der Meteoriten mit dem Asteroidengürtel verbunden ist. Die Oberfläche von Asteroiden ist mit fein zerkleinertem Gestein bedeckt - Regolith. Es ist ziemlich seltsam, dass es nach dem Einschlag von Meteoriten an der Oberfläche bleibt - schließlich hat ein 20 km langer Asteroid eine Schwerkraft von 10-3 g und die Geschwindigkeit, mit der er die Oberfläche verlässt, beträgt nur 10 m/s. Neben der Farbe sind heute viele charakteristische infrarote und ultraviolette Spektrallinien bekannt, die zur Klassifizierung von Asteroiden verwendet werden. Nach diesen Daten werden 5 Hauptklassen unterschieden: A, C, D, S und T. Die Asteroiden 4 Vesta, 349 Dembowska und 1862 Apollo passten nicht in diese Klassifizierung: Jeder von ihnen nahm eine Sonderstellung ein und wurde zum Prototyp des Neuen Klassen V, R und Q, die jetzt andere Asteroiden enthält. Aus der großen Gruppe der C-Asteroiden wurden später die Klassen B, F und G unterschieden.Die moderne Klassifikation umfasst 14 Arten von Asteroiden, die (in absteigender Reihenfolge der Mitgliederzahl) mit den Buchstaben S, C, M, D bezeichnet werden. F, P, G, E, B, T, A, V, Q, R. Da die Albedo von C-Asteroiden niedriger ist als die von S-Asteroiden, erfolgt eine Beobachtungsselektion: Dunkle C-Asteroiden sind schwieriger zu erkennen. In Anbetracht dessen sind C-Asteroiden die zahlreichste Art. Aus einem Vergleich der Spektren von Asteroiden verschiedener Typen mit den Spektren reiner Mineralien wurden drei große Gruppen gebildet: primitiv (C, D, P, Q), metamorph (F, G, B, T) und magmatisch (S, M, E, A, V, R). Die Oberfläche primitiver Asteroiden ist reich an Kohlenstoff und Wasser; metamorphe enthalten weniger Wasser und flüchtige Stoffe als primitive; Eruptive sind mit komplexen Mineralien bedeckt, die wahrscheinlich aus der Schmelze entstanden sind. Die innere Region des Asteroidenhauptgürtels ist reich an magmatischen Asteroiden besiedelt, im mittleren Teil des Gürtels überwiegen metamorphe Asteroiden und an der Peripherie primitive Asteroiden. Dies weist darauf hin, dass es während der Entstehung des Sonnensystems im Asteroidengürtel einen starken Temperaturgradienten gab. Die Klassifizierung von Asteroiden anhand ihrer Spektren gruppiert die Körper nach ihrer Oberflächenzusammensetzung. Aber wenn wir die Elemente ihrer Umlaufbahnen (die große Halbachse, Exzentrizität, Neigung) betrachten, dann werden die dynamischen Familien von Asteroiden unterschieden, die erstmals 1918 von K. Hirayama beschrieben wurden. Die bevölkerungsreichsten von ihnen sind die Familien von Themis, Eos und Koroniden. Wahrscheinlich ist jede Familie ein Schwarm von Fragmenten einer relativ neuen Kollision. Eine systematische Untersuchung des Sonnensystems führt uns zu der Erkenntnis, dass größere Kollisionen eher die Regel als die Ausnahme sind und dass auch die Erde dagegen nicht immun ist.
Meteoriten. Ein Meteoroid ist ein kleiner Körper, der um die Sonne kreist. Ein Meteorit ist ein Meteoroid, der in die Atmosphäre des Planeten geflogen ist und dort glühend heiß wurde. Und wenn sein Überrest auf die Oberfläche des Planeten fiel, wird er Meteorit genannt. Ein Meteorit gilt als „gefallen“, wenn es Augenzeugen gibt, die seinen Flug in der Atmosphäre beobachtet haben; andernfalls heißt es "gefunden". Es gibt viel mehr „gefundene“ Meteoriten als „gefallene“. Oft werden sie von Touristen oder Bauern gefunden, die auf dem Feld arbeiten. Da Meteoriten eine dunkle Farbe haben und im Schnee gut sichtbar sind, sind die Eisfelder der Antarktis, wo bereits Tausende von Meteoriten gefunden wurden, ein ausgezeichneter Ort, um nach ihnen zu suchen. Zum ersten Mal wurde 1969 von einer Gruppe japanischer Geologen, die Gletscher untersuchten, ein Meteorit in der Antarktis entdeckt. Sie fanden 9 Fragmente, die nebeneinander lagen, aber zu vier verschiedenen Arten von Meteoriten gehörten. Es stellte sich heraus, dass Meteoriten, die an verschiedenen Stellen auf das Eis gefallen sind, sich dort sammeln, wo die Eisfelder, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehreren Metern pro Jahr bewegen, aufhören und auf Bergketten ruhen. Der Wind zerstört und trocknet die oberen Eisschichten (Trockensublimation tritt auf - Ablation) und Meteoriten konzentrieren sich auf der Oberfläche des Gletschers. Solches Eis hat eine bläuliche Farbe und ist leicht von der Luft zu unterscheiden, was Wissenschaftler verwenden, wenn sie Orte untersuchen, die für das Sammeln von Meteoriten vielversprechend sind. Ein bedeutender Meteoriteneinschlag ereignete sich 1969 in Chihuahua (Mexiko). Das erste von vielen großen Fragmenten wurde in der Nähe eines Hauses im Dorf Pueblito de Allende gefunden, und der Tradition folgend wurden alle gefundenen Fragmente dieses Meteoriten unter dem Namen Allende vereint. Der Fall des Allende-Meteoriten fiel mit dem Start des Apollo-Mondprogramms zusammen und gab Wissenschaftlern die Möglichkeit, Methoden zur Analyse außerirdischer Proben zu erarbeiten. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass einige Meteoriten, die weiße Fragmente enthalten, die in dunkleres Muttergestein eingebettet sind, Mondfragmente sind. Der Allende-Meteorit gehört zu den Chondriten, einer wichtigen Untergruppe der Steinmeteorite. Sie werden so genannt, weil sie Chondren enthalten (von griech. chondros, Korn) – die ältesten kugelförmigen Teilchen, die in einem protoplanetaren Nebel kondensierten und dann Teil späterer Gesteine wurden. Solche Meteoriten ermöglichen es, das Alter des Sonnensystems und seine anfängliche Zusammensetzung abzuschätzen. Die kalzium- und aluminiumreichen Einschlüsse des Allende-Meteoriten, die aufgrund ihres hohen Siedepunktes als erste kondensierten, haben ein durch radioaktiven Zerfall gemessenes Alter von 4,559 ± 0,004 Milliarden Jahren. Dies ist die genaueste Schätzung des Alters des Sonnensystems. Darüber hinaus tragen alle Meteoriten "historische Aufzeichnungen", die durch den langfristigen Einfluss von galaktischer kosmischer Strahlung, Sonnenstrahlung und Sonnenwind auf sie verursacht wurden. Indem wir die durch kosmische Strahlung verursachten Schäden untersuchen, können wir sagen, wie lange der Meteorit in der Umlaufbahn blieb, bevor er in den Schutz der Erdatmosphäre fiel. Eine direkte Verbindung zwischen Meteoriten und der Sonne folgt aus der Tatsache, dass die elementare Zusammensetzung der ältesten Meteoriten - Chondrite - genau die Zusammensetzung der solaren Photosphäre wiederholt. Die einzigen Elemente, deren Gehalt sich unterscheidet, sind flüchtige Stoffe wie Wasserstoff und Helium, die aus Meteoriten während ihrer Abkühlung reichlich verdampften, sowie Lithium, das bei Kernreaktionen auf der Sonne teilweise „ausgebrannt“ wurde. Die Begriffe "Sonnenzusammensetzung" und "Chondritenzusammensetzung" werden in der Beschreibung des oben erwähnten "Rezeptes für Sonnenmaterie" austauschbar verwendet. Steinmeteorite, deren Zusammensetzung sich von der Sonne unterscheidet, werden Achondriten genannt.
Kleine Scherben. Der sonnennahe Raum ist mit kleinen Partikeln gefüllt, deren Quellen die kollabierenden Kometenkerne und Kollisionen von Körpern sind, hauptsächlich im Asteroidengürtel. Die kleinsten Teilchen nähern sich allmählich der Sonne infolge des Poynting-Robertson-Effekts (er besteht darin, dass der Druck des Sonnenlichts auf ein sich bewegendes Teilchen nicht genau entlang der Sonne-Teilchen-Linie gerichtet ist, sondern aufgrund einer Lichtaberration zurück abgelenkt und verlangsamt somit die Bewegung des Teilchens). Der Fall kleiner Partikel auf die Sonne wird durch ihre ständige Reproduktion kompensiert, so dass sich in der Ebene der Ekliptik immer Staub ansammelt, der die Sonnenstrahlen streut. In den dunkelsten Nächten ist es als Zodiakallicht sichtbar, das sich in einem breiten Band entlang der Ekliptik im Westen nach Sonnenuntergang und im Osten vor Sonnenaufgang erstreckt. In der Nähe der Sonne geht das Tierkreislicht in eine falsche Korona (F-Krone, von falsch - falsch) über, die nur während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar ist. Mit zunehmendem Winkelabstand zur Sonne nimmt die Helligkeit des Tierkreislichts schnell ab, am Antisonnenpunkt der Ekliptik nimmt sie jedoch wieder zu und bildet einen Gegenstrahl; Dies liegt daran, dass kleine Staubpartikel das Licht intensiv zurückreflektieren. Von Zeit zu Zeit treten Meteoroiden in die Erdatmosphäre ein. Ihre Bewegungsgeschwindigkeit ist so hoch (durchschnittlich 40 km/s), dass fast alle, außer den kleinsten und größten, in einer Höhe von etwa 110 km ausbrennen und lange leuchtende Schweife hinterlassen - Meteore oder Sternschnuppen . Viele Meteoroiden sind mit den Umlaufbahnen einzelner Kometen verbunden, daher werden Meteore häufiger beobachtet, wenn die Erde zu bestimmten Jahreszeiten in der Nähe solcher Umlaufbahnen vorbeizieht. Zum Beispiel gibt es jedes Jahr um den 12. August herum viele Meteore, wenn die Erde den Perseidenschauer überquert, der mit Partikeln verbunden ist, die vom Kometen 1862 III verloren gegangen sind. Ein weiterer Schauer – Orioniden – in der Region um den 20. Oktober ist mit dem Staub des Halleyschen Kometen verbunden.
siehe auch METEOR. Partikel, die kleiner als 30 Mikrometer sind, können in der Atmosphäre langsamer werden und zu Boden fallen, ohne verbrannt zu werden; solche Mikrometeoriten werden für Laboranalysen gesammelt. Wenn Partikel von wenigen Zentimetern oder mehr aus einer ausreichend dichten Substanz bestehen, dann verbrennen sie auch nicht vollständig und fallen als Meteoriten auf die Erdoberfläche. Mehr als 90 % von ihnen sind aus Stein; nur ein Spezialist kann sie von terrestrischen Gesteinen unterscheiden. Die restlichen 10 % der Meteoriten sind Eisen (tatsächlich bestehen sie aus einer Legierung aus Eisen und Nickel). Meteoriten gelten als Bruchstücke von Asteroiden. Eisenmeteoriten waren einst in der Zusammensetzung der Kerne dieser Körper, die durch Kollisionen zerstört wurden. Es ist möglich, dass einige lose und flüchtige Meteoriten von Kometen abstammen, aber das ist unwahrscheinlich; höchstwahrscheinlich verglühen große Kometenpartikel in der Atmosphäre, und nur kleine bleiben übrig. Wenn man bedenkt, wie schwierig es für Kometen und Asteroiden ist, die Erde zu erreichen, wird deutlich, wie nützlich es ist, Meteoriten zu untersuchen, die unabhängig voneinander aus den Tiefen des Sonnensystems auf unserem Planeten "angekommen" sind.
siehe auch METEORIT.
Kometen. Normalerweise kommen Kometen aus der äußersten Peripherie des Sonnensystems und werden für kurze Zeit zu äußerst spektakulären Koryphäen; Zu dieser Zeit ziehen sie allgemeine Aufmerksamkeit auf sich, aber vieles von ihrer Natur ist noch unklar. Ein neuer Komet taucht normalerweise unerwartet auf, und daher ist es fast unmöglich, eine Raumsonde darauf vorzubereiten, ihn zu treffen. Natürlich können Sie sich langsam vorbereiten und eine Sonde zu einem der Hunderte von periodischen Kometen schicken, deren Umlaufbahnen bekannt sind; aber alle diese Kometen, die sich wiederholt der Sonne genähert haben, sind schon alt geworden, haben ihre flüchtigen Substanzen fast vollständig verloren und sind blass und inaktiv geworden. Nur ein periodischer Komet ist noch aktiv – der Halleysche Komet. Ihre 30 Auftritte wurden seit 240 v. Chr. regelmäßig aufgezeichnet. und benannte den Kometen zu Ehren des Astronomen E. Halley, der sein Erscheinen 1758 vorhersagte. Halleys Komet hat eine Umlaufzeit von 76 Jahren und eine Perihelentfernung von 0,59 AE. und Aphel 35 AE Als es im März 1986 die Ebene der Ekliptik überquerte, eilte ihm eine Armada von Raumfahrzeugen mit fünfzig wissenschaftlichen Instrumenten entgegen. Besonders wichtige Ergebnisse lieferten zwei sowjetische Sonden „Vega“ und die europäische „Giotto“, die erstmals Bilder eines Kometenkerns übermittelten. Sie zeigen eine sehr unebene Oberfläche, die mit Kratern bedeckt ist, und zwei Gasstrahlen, die auf der Sonnenseite des Kerns sprudeln. Der Kern des Halleyschen Kometen war größer als erwartet; Seine Oberfläche, die nur 4 % des einfallenden Lichts reflektiert, ist eine der dunkelsten im Sonnensystem.

Pro Jahr werden etwa zehn Kometen beobachtet, von denen erst ein Drittel früher entdeckt wurde. Sie werden oft nach der Dauer der Umlaufzeit klassifiziert: kurzzeitig (3 ANDERE PLANETENSYSTEME
Aus modernen Ansichten über die Entstehung von Sternen folgt, dass die Geburt eines Sterns vom Sonnentyp von der Bildung eines Planetensystems begleitet sein muss. Auch wenn dies nur für Sterne gilt, die der Sonne völlig ähnlich sind (also Einzelsterne der Spektralklasse G), dann sollten in diesem Fall mindestens 1% der Sterne in der Galaxie (und das sind etwa 1 Milliarde Sterne) sein Planetensysteme haben. Eine genauere Analyse zeigt, dass alle Sterne Planeten haben können, die kühler als der Spektraltyp F sind, sogar solche, die in Doppelsternsystemen enthalten sind.

Tatsächlich gab es in den letzten Jahren Berichte über die Entdeckung von Planeten um andere Sterne. Gleichzeitig sind die Planeten selbst nicht sichtbar: Ihre Anwesenheit wird durch die leichte Bewegung des Sterns erkannt, die durch seine Anziehungskraft auf den Planeten verursacht wird. Die Umlaufbahn des Planeten lässt den Stern "schwanken" und seine Radialgeschwindigkeit ändert sich periodisch, was an der Position der Linien im Spektrum des Sterns gemessen werden kann (Doppler-Effekt). Bis Ende 1999 wurde die Entdeckung von Planeten vom Jupiter-Typ bei etwa 30 Sternen gemeldet, darunter 51 Peg, 70 Vir, 47 UMa, 55 Cnc, t Boo, u And, 16 Cyg usw. All dies sind Sterne in der Nähe des Sonne, und die Entfernung zum nächsten von ihnen (Gliese 876) nur 15 St. Jahre. Zwei Radiopulsare (PSR 1257+12 und PSR B1628-26) haben ebenfalls Planetensysteme mit Massen in der Größenordnung der Erde. Mit Hilfe der optischen Technologie ist es noch nicht möglich, solche leichten Planeten in normalen Sternen zu erkennen. Um jeden Stern herum können Sie die Ökosphäre angeben, in der die Oberflächentemperatur des Planeten die Existenz von flüssigem Wasser ermöglicht. Die solare Ökosphäre erstreckt sich von 0,8 bis 1,1 AE. Es enthält die Erde, aber Venus (0,72 AE) und Mars (1,52 AE) fallen nicht. Wahrscheinlich fallen in jedem Planetensystem nicht mehr als 1-2 Planeten in die Ökosphäre, auf der die Bedingungen für das Leben günstig sind.
DYNAMIK DER ORBITALEN BEWEGUNG
Die Bewegung der Planeten gehorcht mit hoher Genauigkeit den drei Gesetzen von I. Kepler (1571-1630), die er aus Beobachtungen ableitet: 1) Die Planeten bewegen sich in Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht. 2) Der Radius-Vektor, der die Sonne und den Planeten verbindet, überstreicht in gleichen Zeitintervallen gleiche Flächen der Umlaufbahn des Planeten. 3) Das Quadrat der Umlaufzeit ist proportional zur dritten Potenz der großen Halbachse der Ellipsenbahn. Keplers zweites Gesetz folgt direkt aus dem Drehimpulserhaltungssatz und ist das allgemeinste der drei. Newton fand heraus, dass das erste Keplersche Gesetz gültig ist, wenn die Anziehungskraft zwischen zwei Körpern umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist, und das dritte Gesetz – wenn diese Kraft auch proportional zur Masse der Körper ist. J. Bertrand bewies 1873, dass sich die Körper im Allgemeinen nur in zwei Fällen nicht spiralförmig umeinander bewegen: wenn sie nach dem Newtonschen Abstandsgesetz oder nach dem direkten Proportionalitätsgesetz von Hooke (das die Elastizität von beschreibt) angezogen werden Federn). Eine bemerkenswerte Eigenschaft des Sonnensystems ist, dass die Masse des Zentralsterns viel größer ist als die Masse aller Planeten, sodass die Bewegung jedes Mitglieds des Planetensystems im Rahmen des Problems mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann die Bewegung zweier sich gegenseitig anziehender Körper - der Sonne und des einzigen Planeten daneben. Seine mathematische Lösung ist bekannt: Wenn die Geschwindigkeit des Planeten nicht zu hoch ist, bewegt er sich auf einer geschlossenen periodischen Umlaufbahn, die genau berechnet werden kann. Das Problem der Bewegung von mehr als zwei Körpern, allgemein als "N-Körper-Problem" bezeichnet, ist aufgrund ihrer chaotischen Bewegung in nicht geschlossenen Umlaufbahnen viel schwieriger. Diese Zufälligkeit der Bahnen ist grundlegend wichtig und ermöglicht zum Beispiel zu verstehen, wie Meteoriten aus dem Asteroidengürtel zur Erde gelangen.
siehe auch
KEPLERS GESETZE;
HIMMLISCHE MECHANIK;
ORBIT. 1867 stellte D. Kirkwood als erster fest, dass sich leere Räume ("Schraffuren") im Asteroidengürtel in solchen Abständen von der Sonne befinden, wo die durchschnittliche Bewegung in Kommensurabilität (in ganzzahligen Begriffen) mit der Bewegung des Jupiter ist. Mit anderen Worten, Asteroiden meiden Umlaufbahnen, in denen die Umlaufzeit um die Sonne ein Vielfaches der Umlaufzeit des Jupiters wäre. Die beiden größten Luken von Kirkwood fallen auf die Proportionen 3:1 und 2:1. In der Nähe der 3:2-Kommensurabilität gibt es jedoch einen Überschuss an Asteroiden, die gemäß diesem Merkmal in die Gilda-Gruppe eingeteilt werden. Es gibt auch einen Überschuss an Asteroiden der Trojaner-Gruppe bei einer 1:1-Kommensurabilität, die sich in der Umlaufbahn des Jupiters 60° vor und 60° hinter ihm bewegen. Die Situation mit den Trojanern ist klar - sie werden in der Nähe der stabilen Lagrange-Punkte (L4 und L5) in der Umlaufbahn des Jupiter gefangen, aber wie sind die Kirkwood-Luken und die Gilda-Gruppe zu erklären? Wenn es nur Schraffuren auf den Angleichungen gäbe, dann könnte man die von Kirkwood selbst vorgeschlagene einfache Erklärung akzeptieren, dass die Asteroiden durch den periodischen Einfluss von Jupiter aus den Resonanzregionen herausgeschleudert werden. Aber jetzt scheint dieses Bild zu einfach. Numerische Berechnungen haben gezeigt, dass chaotische Umlaufbahnen Regionen des Weltraums in der Nähe der 3:1-Resonanz durchdringen und dass Asteroidenfragmente, die in diese Region fallen, ihre Umlaufbahnen von kreisförmigen zu langgestreckten elliptischen ändern und sie regelmäßig in den zentralen Teil des Sonnensystems bringen. In solchen Umlaufbahnen, die Planetenwege kreuzen, leben Meteoroiden nicht lange (nur wenige Millionen Jahre), bevor sie auf den Mars oder die Erde stürzen, und mit einem kleinen Fehlschlag werden sie an die Peripherie des Sonnensystems geschleudert. Die Hauptquelle für Meteoriten, die auf die Erde fallen, sind also die Luken von Kirkwood, durch die die chaotischen Umlaufbahnen von Asteroidenfragmenten verlaufen. Natürlich gibt es viele Beispiele für hochgeordnete Resonanzbewegungen im Sonnensystem. Genau so bewegen sich planetennahe Satelliten, zum Beispiel der Mond, der der Erde immer mit der gleichen Hemisphäre zugewandt ist, da seine Umlaufzeit mit der axialen zusammenfällt. Ein Beispiel für eine noch höhere Synchronisation ist das Pluto-Charon-System, in dem nicht nur auf dem Satelliten, sondern auch auf dem Planeten „ein Tag gleich einem Monat ist“. Die Merkurbewegung hat Zwischencharakter, deren axiale Rotation und Umlaufbahn in einem resonanten Verhältnis von 3:2 stehen. Allerdings verhalten sich nicht alle Körper so einfach: Beispielsweise dreht sich in einem nicht kugelförmigen Hyperion unter dem Einfluss der Anziehungskraft des Saturn die Rotationsachse zufällig um. Die Entwicklung der Satellitenumlaufbahnen wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Da die Planeten und Satelliten keine Punktmassen, sondern ausgedehnte Objekte sind und außerdem die Gravitationskraft von der Entfernung abhängt, werden verschiedene Körperteile des Satelliten, die in unterschiedlichen Entfernungen vom Planeten entfernt sind, auf unterschiedliche Weise von ihm angezogen; das gleiche gilt für die Anziehungskraft, die von der Seite des Satelliten auf den Planeten wirkt. Dieser Kräfteunterschied verursacht die Gezeiten des Meeres und verleiht den synchron rotierenden Satelliten eine leicht abgeflachte Form. Der Satellit und der Planet verursachen gegenseitig Gezeitendeformationen, und dies beeinflusst ihre Umlaufbahnbewegung. Die mittlere Bewegungsresonanz von 4:2:1 der Jupitermonde Io, Europa und Ganymed, die erstmals von Laplace in seinen Celestial Mechanics (Bd. 4, 1805) im Detail untersucht wurde, wird als Laplace-Resonanz bezeichnet. Nur wenige Tage vor der Annäherung von Voyager 1 an Jupiter, am 2. März 1979, veröffentlichten die Astronomen Peale, Kassen und Reynolds "Io's tidal dissipation Melting", das aktiven Vulkanismus auf diesem Satelliten aufgrund seiner führenden Rolle bei der Aufrechterhaltung eines 4:2 vorhersagte: 1 Resonanz. Voyager 1 entdeckte tatsächlich aktive Vulkane auf Io, so mächtig, dass auf den Bildern der Satellitenoberfläche kein einziger Meteoritenkrater zu sehen ist: Seine Oberfläche ist so schnell von Eruptionen bedeckt.
BILDUNG DES SONNENSYSTEMS
Die Frage, wie das Sonnensystem entstanden ist, ist vielleicht die schwierigste in der Planetenwissenschaft. Um die Frage zu beantworten, haben wir noch immer nur wenige Daten, die helfen würden, die komplexen physikalischen und chemischen Prozesse wiederherzustellen, die in dieser fernen Ära stattfanden. Eine Theorie über die Entstehung des Sonnensystems muss viele Fakten erklären, einschließlich seines mechanischen Zustands, seiner chemischen Zusammensetzung und seiner zeitlichen Isotopendaten. In diesem Fall ist es wünschenswert, sich auf reale Phänomene zu verlassen, die in der Nähe von sich bildenden und jungen Sternen beobachtet werden.
mechanischer Zustand. Die Planeten umkreisen die Sonne in der gleichen Richtung auf fast kreisförmigen Bahnen, die fast in der gleichen Ebene liegen. Die meisten von ihnen drehen sich in der gleichen Richtung wie die Sonne um ihre Achse. All dies weist darauf hin, dass der Vorgänger des Sonnensystems eine rotierende Scheibe war, die auf natürliche Weise durch die Kompression eines selbstgravitativen Systems unter Erhaltung des Drehimpulses und der daraus resultierenden Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit entsteht. (Der Drehimpuls oder Winkelimpuls eines Planeten ist das Produkt seiner Masse mal seiner Entfernung von der Sonne und seiner Umlaufgeschwindigkeit. Der Impuls der Sonne wird durch ihre axiale Drehung bestimmt und ist ungefähr gleich dem Produkt ihrer Masse mal ihrer Radius mal Rotationsgeschwindigkeit; die axialen Momente der Planeten sind vernachlässigbar.) Die Sonne enthält in sich 99 % der Masse des Sonnensystems, aber nur ca. 1% ihres Drehimpulses. Die Theorie sollte erklären, warum der größte Teil der Masse des Systems in der Sonne konzentriert ist und der überwiegende Teil des Drehimpulses in den äußeren Planeten liegt. Die verfügbaren theoretischen Modelle zur Entstehung des Sonnensystems deuten darauf hin, dass sich die Sonne anfangs viel schneller drehte als heute. Dann wurde der Drehimpuls von der jungen Sonne auf die äußeren Teile des Sonnensystems übertragen; Astronomen glauben, dass Gravitations- und Magnetkräfte die Rotation der Sonne verlangsamt und die Bewegung der Planeten beschleunigt haben. Seit zwei Jahrhunderten ist eine ungefähre Regel für die regelmäßige Verteilung der Planetenabstände von der Sonne (die Titius-Bode-Regel) bekannt, aber es gibt keine Erklärung dafür. In den Satellitensystemen der äußeren Planeten lassen sich die gleichen Gesetzmäßigkeiten nachweisen wie im gesamten Planetensystem; wahrscheinlich hatten die Prozesse ihrer Entstehung viel gemeinsam.
siehe auch BODE-GESETZ.
Chemische Zusammensetzung. Im Sonnensystem gibt es einen starken Gradienten (Unterschied) der chemischen Zusammensetzung: Planeten und Satelliten in Sonnennähe bestehen aus feuerfesten Materialien, und die Zusammensetzung entfernter Körper enthält viele flüchtige Elemente. Das bedeutet, dass es während der Entstehung des Sonnensystems einen großen Temperaturgradienten gab. Moderne astrophysikalische Modelle der chemischen Kondensation deuten darauf hin, dass die ursprüngliche Zusammensetzung der protoplanetaren Wolke der Zusammensetzung des interstellaren Mediums und der Sonne nahe kam: in Bezug auf die Masse bis zu 75 % Wasserstoff, bis zu 25 % Helium und weniger als 1 % aller anderen Elemente. Diese Modelle erklären erfolgreich die beobachteten Variationen in der chemischen Zusammensetzung im Sonnensystem. Die chemische Zusammensetzung entfernter Objekte kann anhand ihrer durchschnittlichen Dichte sowie der Spektren ihrer Oberfläche und Atmosphäre beurteilt werden. Dies könnte viel genauer durch die Analyse von Proben planetarer Materie erfolgen, aber bisher haben wir nur Proben vom Mond und von Meteoriten. Durch das Studium von Meteoriten beginnen wir, die chemischen Prozesse im Urnebel zu verstehen. Der Prozess der Agglomeration großer Planeten aus kleinen Teilchen ist jedoch noch unklar.
Isotopendaten. Die Isotopenzusammensetzung von Meteoriten weist darauf hin, dass die Entstehung des Sonnensystems vor 4,6 ± 0,1 Milliarden Jahren stattfand und nicht länger als 100 Millionen Jahre dauerte. Anomalien in den Isotopen von Neon, Sauerstoff, Magnesium, Aluminium und anderen Elementen weisen darauf hin, dass beim Zusammenbruch der interstellaren Wolke, die das Sonnensystem hervorbrachte, die Explosionsprodukte einer nahe gelegenen Supernova in sie gelangten.
siehe auch ISOTOPEN ; SUPERNOVA .
Sternentstehung. Sterne entstehen im Prozess des Zusammenbruchs (Kompression) von interstellaren Gas- und Staubwolken. Dieser Prozess wurde noch nicht im Detail untersucht. Es gibt Beobachtungsbeweise, dass Schockwellen von Supernova-Explosionen interstellare Materie komprimieren und Wolken dazu anregen können, zu Sternen zu kollabieren.
siehe auch Gravitationskollaps. Bevor ein junger Stern einen stabilen Zustand erreicht, durchläuft er eine Phase der Gravitationskontraktion durch den protostellaren Nebel. Grundlegende Informationen über dieses Stadium der Sternentwicklung erhält man durch die Untersuchung junger T-Tauri-Sterne. Anscheinend befinden sich diese Sterne immer noch in einem Kompressionszustand und ihr Alter übersteigt 1 Million Jahre nicht. Normalerweise liegen ihre Massen zwischen 0,2 und 2 Sonnenmassen. Sie zeigen Anzeichen starker magnetischer Aktivität. Die Spektren einiger T-Tauri-Sterne enthalten verbotene Linien, die nur in Gas geringer Dichte erscheinen; Dies sind wahrscheinlich Überreste eines protostellaren Nebels, der den Stern umgibt. T-Tauri-Sterne sind durch schnelle Schwankungen der Ultraviolett- und Röntgenstrahlung gekennzeichnet. Viele von ihnen haben starke Infrarotstrahlung und Spektrallinien von Silizium - dies deutet darauf hin, dass die Sterne von Staubwolken umgeben sind. Schließlich haben T-Tauri-Sterne starke Sternwinde. Es wird angenommen, dass die Sonne in der frühen Phase ihrer Entwicklung auch das Stadium des T-Stiers durchlief und dass während dieser Zeit flüchtige Elemente aus den inneren Regionen des Sonnensystems vertrieben wurden. Einige Sterne, die sich mit mäßiger Masse bilden, zeigen einen starken Anstieg der Leuchtkraft und des Schalenauswurfs in weniger als einem Jahr. Solche Phänomene werden FU Orion Flares genannt. Mindestens einmal erlebte ein T-Tauri-Stern einen solchen Ausbruch. Es wird angenommen, dass die meisten jungen Sterne eine FU Orionic Flare-Phase durchlaufen. Viele sehen die Ursache des Ausbruchs darin, dass von Zeit zu Zeit Materie aus der ihn umgebenden Gas-Staub-Scheibe auf den jungen Stern akkretiert. Wenn auch die Sonne früh in ihrer Entwicklung einen oder mehrere orionische FU-Typ-Flares erlebte, muss dies einen starken Einfluss auf flüchtige Stoffe im zentralen Sonnensystem gehabt haben. Beobachtungen und Berechnungen zeigen, dass sich in der Nähe eines entstehenden Sterns immer Reste protostellarer Materie befinden. Es kann einen Begleitstern oder ein Planetensystem bilden. Tatsächlich bilden viele Sterne Binär- und Mehrfachsysteme. Wenn die Masse des Begleiters jedoch 1% der Sonnenmasse (10 Jupitermassen) nicht überschreitet, erreicht die Temperatur in seinem Kern niemals den Wert, der für das Auftreten thermonuklearer Reaktionen erforderlich ist. Ein solcher Himmelskörper wird Planet genannt.
Theorien der Formation. Wissenschaftliche Theorien zur Entstehung des Sonnensystems lassen sich in drei Kategorien einteilen: Gezeiten, Akkretion und Nebel. Letztere ziehen derzeit das meiste Interesse auf sich. Die Gezeitentheorie, die anscheinend zuerst von Buffon (1707-1788) vorgeschlagen wurde, verbindet die Entstehung von Sternen und Planeten nicht direkt. Es wird angenommen, dass ein anderer Stern, der an der Sonne vorbeiflog, durch Gezeitenwechselwirkung einen Materiestrahl aus ihr (oder aus sich selbst) herauszog, aus dem die Planeten entstanden. Diese Idee stößt auf viele physikalische Probleme; Beispielsweise sollte heiße Materie, die von einem Stern ausgestoßen wird, versprüht und nicht kondensiert werden. Heute ist die Gezeitentheorie unpopulär, weil sie die mechanischen Eigenschaften des Sonnensystems nicht erklären kann und seine Geburt als zufälliges und äußerst seltenes Ereignis darstellt. Die Akkretionstheorie legt nahe, dass die junge Sonne das Material des zukünftigen Planetensystems eingefangen hat, als sie durch eine dichte interstellare Wolke flog. Tatsächlich findet man junge Sterne normalerweise in der Nähe großer interstellarer Wolken. Im Rahmen der Akkretionstheorie ist es jedoch schwierig, den Gradienten der chemischen Zusammensetzung im Planetensystem zu erklären. Die von Kant Ende des 18. Jahrhunderts vorgeschlagene Nebelhypothese ist heute die am weitesten entwickelte und allgemein akzeptierte. Seine Hauptidee ist, dass die Sonne und die Planeten gleichzeitig aus einer einzigen rotierenden Wolke entstanden sind. Beim Schrumpfen verwandelte es sich in eine Scheibe, in deren Mitte sich die Sonne und an der Peripherie die Planeten bildeten. Beachten Sie, dass sich diese Idee von Laplaces Hypothese unterscheidet, wonach die Sonne zuerst aus einer Wolke entstand und dann, als sie komprimiert wurde, die Zentrifugalkraft Gasringe vom Äquator abriss, die später zu Planeten kondensierten. Die Laplace-Hypothese steht vor physikalischen Schwierigkeiten, die seit 200 Jahren nicht überwunden wurden. Die erfolgreichste moderne Version der Nebeltheorie wurde von A. Cameron und Kollegen erstellt. In ihrem Modell war der protoplanetare Nebel etwa doppelt so massereich wie das aktuelle Planetensystem. Während der ersten 100 Millionen Jahre hat die sich bildende Sonne aktiv Materie ausgestoßen. Ein solches Verhalten ist charakteristisch für junge Sterne, die nach dem Namen des Prototyps T-Tauri-Sterne genannt werden. Die Verteilung von Druck und Temperatur der Nebelmaterie in Camerons Modell stimmt gut mit dem Gradienten der chemischen Zusammensetzung des Sonnensystems überein. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass die Sonne und die Planeten aus einer einzigen, zusammenbrechenden Wolke entstanden sind. In seinem zentralen Teil, wo die Dichte und Temperatur höher waren, blieben nur feuerfeste Substanzen erhalten, und an der Peripherie blieben auch flüchtige Substanzen erhalten; dies erklärt den Gradienten der chemischen Zusammensetzung. Nach diesem Modell muss die Bildung eines Planetensystems die frühe Entwicklung aller Sterne wie der Sonne begleiten.
Planetenwachstum. Es gibt viele Szenarien für das Wachstum von Planeten. Vielleicht entstanden die Planeten durch zufällige Kollisionen und Zusammenkleben kleiner Körper, die Planetesimale genannt werden. Aber vielleicht haben sich kleine Körper aufgrund der Instabilität der Schwerkraft auf einmal in großen Gruppen zu größeren vereint. Es ist nicht klar, ob sich die Planeten in einer gasförmigen oder gaslosen Umgebung angesammelt haben. In einem Gasnebel werden Temperaturabfälle geglättet, aber wenn ein Teil des Gases zu Staubpartikeln kondensiert und das restliche Gas vom Sternwind weggefegt wird, nimmt die Transparenz des Nebels stark zu und es entsteht ein starker Temperaturgradient im System. Es ist immer noch nicht ganz klar, was die charakteristischen Zeiten der Gaskondensation zu Staubpartikeln, der Ansammlung von Staubkörnern in Planetesimalen und der Akkretion von Planetesimalen in Planeten und ihren Satelliten sind.
LEBEN IM SONNENSYSTEM
Es wurde vermutet, dass das Leben im Sonnensystem einst jenseits der Erde existierte und vielleicht jetzt existiert. Das Aufkommen der Weltraumtechnologie ermöglichte es, mit der direkten Prüfung dieser Hypothese zu beginnen. Merkur war zu heiß und ohne Atmosphäre und Wasser. Die Venus ist auch sehr heiß - Blei wird auf ihrer Oberfläche geschmolzen. Die Möglichkeit von Leben in der oberen Wolkenschicht der Venus, wo die Bedingungen viel milder sind, ist nichts weiter als eine Fantasie. Der Mond und die Asteroiden sehen völlig steril aus. Große Hoffnungen ruhten auf dem Mars. Vor 100 Jahren durch ein Teleskop gesehen, gaben Systeme aus dünnen geraden Linien – „Kanäle“ – damals Anlass, von künstlichen Bewässerungsanlagen auf der Marsoberfläche zu sprechen. Aber jetzt wissen wir, dass die Bedingungen auf dem Mars für das Leben ungünstig sind: kalte, trockene, sehr verdünnte Luft und infolgedessen starke ultraviolette Strahlung der Sonne, die die Oberfläche des Planeten sterilisiert. Instrumente der Wikinger-Landeblöcke haben keine organische Substanz im Boden des Mars entdeckt. Es gibt zwar Anzeichen dafür, dass sich das Klima auf dem Mars erheblich verändert hat und einst möglicherweise günstiger für das Leben war. Es ist bekannt, dass es in ferner Vergangenheit Wasser auf der Oberfläche des Mars gab, da detaillierte Aufnahmen des Planeten Spuren der Wassererosion zeigen, die an Schluchten und ausgetrocknete Flussbetten erinnern. Langfristige Schwankungen des Marsklimas können mit einer Änderung der Neigung der Polachse in Verbindung gebracht werden. Bei einem leichten Anstieg der Temperatur des Planeten kann die Atmosphäre 100-mal dichter werden (aufgrund der Verdunstung von Eis). Es ist also möglich, dass es einst Leben auf dem Mars gab. Diese Frage werden wir erst nach eingehender Untersuchung von Marsbodenproben beantworten können. Aber ihre Lieferung zur Erde ist eine schwierige Aufgabe. Glücklicherweise gibt es starke Beweise dafür, dass von den Tausenden von Meteoriten, die auf der Erde gefunden wurden, mindestens 12 vom Mars stammten. Sie werden SNC-Meteoriten genannt, weil die ersten von ihnen in der Nähe der Siedlungen Shergotty (Shergotti, Indien), Nakhla (Nakla, Ägypten) und Chassigny (Chassignoy, Frankreich) gefunden wurden. Der in der Antarktis gefundene Meteorit ALH 84001 ist viel älter als die anderen und enthält polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, möglicherweise biologischen Ursprungs. Es wird angenommen, dass es vom Mars auf die Erde kam, da das Verhältnis der Sauerstoffisotope darin nicht das gleiche ist wie in terrestrischen Gesteinen oder Nicht-SNC-Meteoriten, sondern das gleiche wie im Meteoriten EETA 79001, der Gläser mit Einschlüssen von Blasen enthält , bei der sich die Zusammensetzung der Edelgase von der Erde unterscheidet, aber der Atmosphäre des Mars entspricht. Obwohl es in den Atmosphären von Riesenplaneten viele organische Moleküle gibt, ist es schwer zu glauben, dass dort Leben existieren könnte, wenn es keine feste Oberfläche gibt. Viel interessanter in diesem Sinne ist der Saturn-Satellit Titan, der nicht nur eine Atmosphäre mit organischen Bestandteilen hat, sondern auch eine feste Oberfläche, auf der sich Syntheseprodukte ansammeln können. Allerdings ist die Temperatur dieser Oberfläche (90 K) besser für die Sauerstoffverflüssigung geeignet. Daher wird die Aufmerksamkeit der Biologen mehr auf den Jupitermond Europa gelenkt, obwohl er keine Atmosphäre hat, aber anscheinend einen Ozean aus flüssigem Wasser unter seiner eisigen Oberfläche hat. Einige Kometen enthalten mit ziemlicher Sicherheit komplexe organische Moleküle, die auf die Entstehung des Sonnensystems zurückgehen. Aber Leben auf einem Kometen ist schwer vorstellbar. Also, bis wir Beweise dafür haben, dass Leben im Sonnensystem irgendwo außerhalb der Erde existiert. Man kann Fragen stellen: Welche Fähigkeiten haben wissenschaftliche Instrumente im Zusammenhang mit der Suche nach außerirdischem Leben? Kann eine moderne Raumsonde das Vorhandensein von Leben auf einem fernen Planeten entdecken? Könnte zum Beispiel die Raumsonde Galileo Leben und Intelligenz auf der Erde entdeckt haben, als sie zweimal in Gravitationsmanövern an ihr vorbeiflog? Auf den von der Sonde übertragenen Bildern der Erde war es nicht möglich, Anzeichen von intelligentem Leben zu erkennen, aber die von den Galileo-Empfängern eingefangenen Signale unserer Radio- und Fernsehsender wurden zu offensichtlichen Beweisen für seine Anwesenheit. Sie unterscheiden sich völlig von der Strahlung natürlicher Radiosender – Polarlichter, Plasmaoszillationen in der irdischen Ionosphäre, Sonneneruptionen – und verraten sofort die Anwesenheit einer technischen Zivilisation auf der Erde. Und wie manifestiert sich unvernünftiges Leben? Die Galileo-Fernsehkamera nahm Bilder der Erde in sechs schmalen Spektralbändern auf. In den 0,73- und 0,76-µm-Filtern erscheinen einige Landbereiche aufgrund der starken Absorption von rotem Licht grün, was für Wüsten und Felsen nicht typisch ist. Der einfachste Weg, dies zu erklären, ist, dass sich auf der Oberfläche des Planeten ein Träger eines nichtmineralischen Pigments befindet, das rotes Licht absorbiert. Wir wissen mit Sicherheit, dass diese ungewöhnliche Lichtabsorption auf Chlorophyll zurückzuführen ist, das Pflanzen für die Photosynthese verwenden. Kein anderer Körper im Sonnensystem hat eine so grüne Farbe. Darüber hinaus zeichnete das Galileo-Infrarotspektrometer das Vorhandensein von molekularem Sauerstoff und Methan in der Erdatmosphäre auf. Das Vorhandensein von Methan und Sauerstoff in der Erdatmosphäre weist auf biologische Aktivität auf dem Planeten hin. Wir können also schlussfolgern, dass unsere interplanetaren Sonden in der Lage sind, Anzeichen von aktivem Leben auf der Oberfläche von Planeten zu erkennen. Aber wenn sich Leben unter Europas Eispanzer verbirgt, wird es ein vorbeifliegendes Fahrzeug wahrscheinlich nicht entdecken.
Geographisches Wörterbuch

Das Planetensystem, Solar genannt, umfasst die zentrale Leuchte - die Sonne - sowie viele Weltraumobjekte unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen Status. Dieses System entstand durch die Verdichtung einer Staub- und Gaswolke vor mehr als 4 Milliarden Jahren. Der Hauptteil der Masse des Sonnenplaneten konzentriert sich auf die Sonne. Acht große Planeten umkreisen den Stern in fast kreisförmigen Bahnen, die sich innerhalb einer flachen Scheibe befinden.

Als innere Planeten des Sonnensystems gelten Merkur, Venus, Erde und Mars (in der Reihenfolge der Entfernung von der Sonne). Diese Himmelskörper werden als terrestrische Planeten klassifiziert. Die größten Planeten sind Jupiter und Saturn. Abgerundet wird die Serie durch Uranus und Neptun, die am weitesten vom Zentrum entfernt sind. Ganz am Rand des Systems dreht sich der Zwergplanet Pluto.

Die Erde ist der dritte Planet im Sonnensystem. Wie andere große Körper dreht es sich in einer geschlossenen Umlaufbahn um die Sonne und gehorcht der Schwerkraft des Sterns. Die Sonne zieht Himmelskörper an sich und hindert sie daran, sich dem Zentrum des Systems zu nähern oder in den Weltraum zu fliegen. Zusammen mit den Planeten kreisen kleinere Körper um die zentrale Leuchte - Meteore, Kometen, Asteroiden.

Merkmale des Planeten Erde

Die durchschnittliche Entfernung von der Erde zum Zentrum des Sonnensystems beträgt 150 Millionen km. Der Standort des dritten Planeten erwies sich als äußerst günstig für die Entstehung und Entwicklung von Leben. Die Erde erhält einen winzigen Teil der Wärme von der Sonne, aber diese Energie reicht völlig aus, damit lebende Organismen auf dem Planeten existieren können. Auf Venus und Mars, den nächsten Nachbarn der Erde, sind die Bedingungen in dieser Hinsicht weniger günstig.

Unter den Planeten der sogenannten terrestrischen Gruppe zeichnet sich die Erde durch die größte Dichte und Größe aus. Einzigartig ist die Zusammensetzung der lokalen Atmosphäre, die freien Sauerstoff enthält. Das Vorhandensein einer mächtigen Hydrosphäre verleiht der Erde auch ihre Besonderheit. Diese Faktoren sind zu einer der Hauptbedingungen für die Existenz biologischer Formen geworden. Wissenschaftler glauben, dass die Bildung der inneren Struktur der Erde aufgrund von tektonischen Prozessen, die in ihren Tiefen stattfinden, noch andauert.

In unmittelbarer Nähe der Erde befindet sich der Mond, ihr natürlicher Satellit. Dies ist das einzige Weltraumobjekt, das Menschen bisher besucht haben. Die durchschnittliche Entfernung zwischen der Erde und ihrem Satelliten beträgt etwa 380.000 km. Die Mondoberfläche ist mit Staub und Gesteinsbrocken bedeckt. Auf dem Erdtrabanten gibt es keine Atmosphäre. Es ist möglich, dass in ferner Zukunft das Territorium des Mondes von der terrestrischen Zivilisation beherrscht wird.

Typ