Наука

Космические аппараты, которые изучают планеты в наши дни:

Планета Меркурий

Из планет земной группы, пожалуй, меньше всего исследователи обращали внимание на Меркурий. В отличие от Марса и Венеры, Меркурий в этой группе меньше всего напоминает Землю . Это самая мелкая планета Солнечной Системы и самая близкая к Солнцу.

Фотографии поверхности планеты, сделанные беспилотным космическим аппаратом "Мессанджер" в 2011 и 2012 годах

К Меркурию пока были направлены только 2 космических аппарата - "Маринер-10" (НАСА) и "Мессанджер" (НАСА). Первый аппарат еще в 1974-75 годах обогнул планету трижды и максимально приблизился к Меркурию на расстояние 320 километров.

Благодаря этой миссии были получены тысячи полезных фотографий, были сделаны выводы относительно ночной и дневной температур, рельефа, атмосферы Меркурия. Также было измерено его магнитное поле.

Космический аппарат "Маринер-10" перед запуском

Информации, полученной с помощью корабля "Маринер-10" , оказалось недостаточно, поэтому в 2004 году американцы запустили для исследования Меркурия второй аппарат – "Мессанджер" , который добрался до орбиты планеты 18 марта 2011 года .

Работа над космическим аппаратом "Мессанджер" в Космическом центре Кеннеди, Флорида, США

Несмотря на то, что Меркурий относительно недалекая от Земли планета, чтобы выйти на ее орбиту, космическому кораблю "Мессанджер" понадобилось более 6 лет . Это связано с тем, что напрямую от Земли к Меркурию добраться невозможно из-за большой скорости Земли, поэтому ученым следует разрабатывать сложные гравитационные маневры .

Космический аппарат "Мессанджер" в полете (компьютерное изображение)

"Мессанджер" до сих пор находится на орбите Меркурия и продолжает делать открытия, хотя миссия была рассчитана на меньший срок . Задача ученых при работе с аппаратом выяснить, какова геологическая история Меркурия, какое магнитное поле имеет планета, какова структура ее ядра, какие необычные материалы находятся на полюсах и так далее.

В конце ноября 2012 года с помощью аппарата "Мессанджер" исследователи смогли сделать невероятное и довольно неожиданное для себя открытие: на полюсах Меркурия имеется вода в виде льда .

Кратеры одного из полюсов Меркурия, где была обнаружена вода

Странность этого явления заключается в том, что, так как планета расположена очень близко от Солнца, температура на ее поверхности может подниматься до 400 градусов Цельсия ! Однако из-за наклона оси полюса планеты расположены в тени, где низкие температуры сохраняются, поэтому лед не тает.

Будущие полеты к Меркурию

В настоящее время разрабатывается новая миссия для исследований Меркурия под названием "BepiColombo" , которая является совместной работой Европейского космического агентства (ЕКА) и агентства JAXA из Японии. Этот корабль планируется запустить в 2015 году , хотя окончательно добраться до цели он сможет только через 6 лет .

Проект "BepiColombo" будет включать два космических аппарата, у каждого из которых свои задачи

Россияне также планируют запустить к Меркурию свой корабль "Меркурий-П" в 2019 году . Впрочем, дата запуска, скорее всего, будет отодвинута . Эта межпланетная станция с посадочным аппаратом станет первым кораблем, который приземлится на поверхность самой близкой планет от Солнца.

Планета Венера

Внутренняя планета Венера, соседка Земли, интенсивно исследовалась с помощью космических миссий, начиная с 1961 года . С этого года к планете стали направляться советские космические аппараты – "Венера" и "Вега" .

Сравнение планет Венеры и Земли

Полеты к Венере

Одновременно планету исследовали американцы с помощью аппаратов "Мариер", "Пионер-Венера-1", "Пионер-Венера-2", "Магеллан" . Европейское космическое агентство в настоящее время работает с аппаратом "Венера-экспресс" , который действует с 2006 года. В 2010 году на Венеру отправился корабль японцев "Акацуки" .

Аппарат "Венера-экспресс" добрался до пункта назначения в апреле 2006 года . Планировалось, что этот корабль выполнит миссию за 500 дней или за 2 венерианских года, однако со временем миссия была продлена.

Космический аппарат "Венера-Экспресс" в работе по представлениям художника

Целью этого проекта было более подробно изучить сложный химический состав планеты, характеристики планеты, взаимодействие между атмосферой и поверхностью и многое другое. Также ученые хотят больше узнать об истории планеты и понять, почему же столь похожая на Землю планета пошла совершенно другим эволюционным путем.

"Венера-Экспресс" во время строительства

Японский космический аппарат "Акацуки" , известный так же под названием PLANET-C , был запущен в мае 2010 года , но после приближения к Венере в декабре , не смог выйти на ее орбиту.

Что делать с этим аппаратом пока не ясно, но ученые не теряют надежды, что он все-таки сможет выполнить свою задачу, пусть и с большим опозданием. Скорее всего, корабль не вышел на орбиту из-за проблем с клапаном в топливопроводе, из-за чего двигатель остановился раньше срока.

Новые космические корабли

В ноябре 2013 года планируется запуск "Европейского исследователя Венеры" – зонда Европейского космического агентства, который готовится для исследования атмосферы нашей соседки. Проект будет включать два спутника, которые, обращаясь вокруг планеты на разных орбитах, будут собирать необходимую информацию.

Поверхность Венеры раскалена, и земные корабли должны обладать хорошей защитой

Также в 2016 году Россия планирует послать на Венеру космический корабль "Венера-Д" для исследования атмосферы и поверхности с целью выяснить, куда пропала вода с этой планеты.

Спускаемый аппарат и аэростатный зонд должны будут проработать на поверхности Венеры около недели.

Планета Марс

Сегодня Марс изучают и исследуют интенсивнее всего и не только потому, что эта планета находится так близко от Земли, но и потому что условия на Марсе больше всего приближены к земным , поэтому внеземную жизнь в первую очередь ищут именно там.

В настоящее время на Марсе работают три орбитальных спутника и 2 марсохода , а до них Марс посещало огромное количество земных космических аппаратов, некоторые из которых, к сожалению, терпели неудачу.

В октябре 2001 года орбитальный аппарат НАСА "Марс Одиссей" вышел на орбиту Красной планеты. Он позволил выдвинуть предположение, что под поверхностью Марса могут находиться залежи воды в виде льда. Это подтвердилось в 2008 году после долгих лет изучения планеты.

Зонд "Марс Одиссей" (компьютерное изображение)

Аппарат "Марс Одиссей" успешно работает и сегодня, что является рекордом по длительности работ таких аппаратов.

В 2004 году на разных участках планеты в кратер Гусева и на плато Меридиана соответственно приземлились марсоходы "Спирит" и "Оппортьюнити" , которые должны были найти оказательства существования в прошлом жидкой воды на Марсе.

Марсоход "Спирит" застрял в песке после 5 лет успешной работы, и в конечном итоге связь с ним прервалась с марта 2010 . Из-за слишком суровой зимы на Марсе температура была недостаточная, чтобы поддерживать энергию батарей. Второй марсоход проекта "Оппортьюнити" также оказался довольно живучим и работает на Красной планете до сих пор.

Панорама кратера Эребус, снятая марсоходом "Оппортьюнити" в 2005 году

С 6 августа 2012 года на поверхности Марса работает еще один новейший марсоход НАСА "Кьюриосити" , который в несколько раз больше и тяжелее предыдущих марсоходов. Его задачей является анализ марсианской почвы и компонентов атмосферы. Но главной задачей аппарата является установить, есть ли жизнь на Марсе , или, возможно, она была в тут в прошлом. Также задачей является получить подробную информацию о геологии Марса и о его климате.

Сравнение марсоходов от меньшего к большему: "Соджорнер", "Оппотьюнити" и "Кьюриосити"

Также с помощью марсохода "Кьюриосити" исследователи хотят провести подготовку для полета человека на Красную планету . В ходе миссии были обнаружены следы кислорода и хлора в атмосфере Марса, а также были найдены следы высохшей реки.

Марсоход "Кьюриосити" в работе. Февраль 2013 года

Пару недель назад марсоходу удалось пробуравить небольшую скважину в грунте Марса, который оказался внутри вовсе не красным, а серым. Пробы грунта с небольшой глубины были взяты марсоходом для проведения анализа.

С помощью бура в грунте было сделано отверстие глубиной 6,5 сантиметров и взяты пробы для анализа

Миссии на Марс в будущем

В ближайшем будущем исследователи различных космических агентств планируют еще несколько миссий на Марс , целью которых является получение более подробной информации о Красной планете. Среди них межпланетный зонд "МАВЕН" (НАСА), который отправится к Красной планете в ноябре 2013 года .

Европейская передвижная лаборатория планируется отправиться на Марс в 2018 году , которая продолжит работу "Кьюриосити" , займется бурением грунта и анализом образцов.

Российская автоматическая межпланетная станция "Фобос-Грунт 2" планируется к запуску в 2018 году и также собирается взять образцы грунта с Марса, чтобы привезти их на Землю.

Работа над аппаратом "Фобос-Грунт 2" после неудачной попытки запустить "Фобос-Грунт-1"

Как известно, за орбитой Марса располагается пояс астероидов , который отделяет планеты земного типа от остальных внешних планет. Космических аппаратов к дальним уголкам нашей Солнечной системы было отправлено очень мало, что связано с огромными затратами энергии и другими сложностями полетов на такие огромные расстояния.

В основном к дальним планетам космические миссии готовили американцы. В 70-х годах прошлого века наблюдался парад планет , который случается очень редко, поэтому такую возможность облететь сразу все планеты упустить было нельзя.

Планета Юпитер

К Юпитеру были пока запущены исключительно аппараты НАСА. В конце 1980-х - начале 1990-х годов СССР планировали свои миссии, однако из-за распада Союза они так и не были реализованы.

Первыми аппаратами, которые подлетели к Юпитеру были "Пионер-10" и "Пионер-11" , которые приблизились к планете гиганту в 1973-74 годах. В 1979-м году снимки высокого разрешения были сделаны аппаратами "Вояджерами" .

Последним аппаратом, который находился на орбите Юпитера, был аппарат "Галлилео" , миссия которого началась в 1989 , а закончилась в 2003 году . Этот аппарат был первым, который вышел на орбиту планеты, а не просто пролетал мимо. Он помог изучить атмосферу газового гиганта изнутри, его спутники, а также помог наблюдать падение осколков кометы Шумейкерова-Леви 9 , которая врезалась в Юпитер в июле 1994 года .

Космический аппарат "Галилео" (компьютерное изображение)

С помощью аппарата "Галлилео" удалось зафиксировать сильные грозы и молнии в атмосфере Юпитера, которые сильнее земных в тысячу раз! Также аппарат заснял Большое красное пятно Юпитера , которое астрономы заменили еще 300 лет назад . Диаметр этого гигантского шторма по размерам превышает диаметр Земли.

Были также сделаны открытия, связанные со спутниками Юпитера – весьма интересными объектами. Например, "Галлилео" помог установить, что под поверхностью спутника Европы имеется океан жидкой воды , а у спутника Ио есть свое магнитное поле .

Юпитер и его спутники

После завершения миссии "Галлилео" расплавили в верхних слоях атмосферы Юпитера.

Полет к Юпитеру

В 2011 году НАСА запустила к Юпитеру новый аппарат – космическую станцию "Юнону" , которая должна добраться до планеты и выйти на орбиту в 2016 году . Ее целью является помощь в исследовании магнитного поля планеты, а также "Юнона" должна выяснить, имеется ли у Юпитера твердое ядро , или это всего лишь гипотеза.

Космический аппарат "Юнона" доберется до цели только через 3 года

В прошлом году Европейское космическое агентство объявило о намерении подготовить к 2022 году новую европейско-российскую миссию по изучению Юпитера и его спутников Ганимеда, Каллисто и Европы . В планы также входит посадка аппарата на спутник Ганимед в 2030 году .

Планета Сатурн

Впервые к планете Сатурн на близкое расстояние подлетел аппарат "Пионер-11" и произошло это в 1979 году . Через год планету посетил "Вояджер-1" , а еще через год – "Вояджер-2" . Эти три аппарата пролетали мимо Сатурна, но успели сделать множество полезных для исследователей изображений.

Были получены детальные снимки знаменитых колец Сатурна, было обнаружено магнитное поле планеты, а также были замечены мощные штормы в атмосфере.

Сатурн и его спутник Титан

7 лет понадобилось автоматической космической станции "Кассини-Гюйгенс" , чтобы в июле 2007 года выйти на орбиту планеты. Этот аппарат, состоящий из двух элементов, должен был, помимо самого Сатурна, изучить и его крупнейший спутник Титан , что и было успешно выполнено.

Космический аппарат "Кассини-Гюйгенс" (компьютерное изображение)

Спутник Сатурна Титан

Было доказано существование жидкости и атмосферы на спутнике Титан. Ученые выдвинули предположение, что на спутнике вполне могут существовать простейшие формы жизни , впрочем, это еще необходимо доказать.

Фото спутника Сатурна Титан

Сначала планировалось, что миссия "Кассини" будет осуществляться до 2008 года , но позже она несколько раз продлевалась. В ближайшем будущем планируются новые совместные миссии американцев и европейцев к Сатурну и его спутникам Титану и Энцеладу .

Планеты Уран и Нептун

Эти далекие планеты, которые не видны невооруженным глазом, астрономы изучают в основном с Земли с помощью телескопов . Единственный аппарат, который приблизился к ним, был "Вояджер-2" , который, посетив Сатурн, направился к Урану и Нептуну.

Сначала "Вояджер-2" пролетел мимо Урана в 1986 году и сделал фотографии вблизи. Уран оказался совсем невыразительным: на нем не были замечены штормы или облачные полосы, которые есть у других планет-гигантов.

Аппарат "Вояджер-2", пролетающий мимо Урана (компьютерное изображение)

С помощью космического аппарата "Вояджер-2" удалось обнаружить массу деталей, включая кольца Урана, новые спутники . Все что нам сегодня известно об этой планете, известно благодаря "Вояджеру-2" , который на огромной скорости пронесся мимо Урана и сделал несколько снимков.

Аппарат "Вояджер-2", пролетающий мимо Нептуна (компьютерное изображение)

В 1989 году "Вояджер-2" добрался до Нептуна, сделав фотографии планеты и его спутника. Тогда же подтвердилось, что у планеты имеется магнитное поле и Большое темное пятно , которое представляет собой устойчивый шторм. Также у Нептуна были обнаружены слабые кольца и новые спутники.

Новые аппараты к Урану планируются запустить в 2020-х годах , однако точные даты еще не называются. НАСА намерена послать к Урану не только орбитальный аппарат, но и атмосферный зонд.

Космический аппарат "Urane Orbiter", направляющийся к Урану (компьютерное изображение)

Планета Плутон

В прошлом планета, а сегодня карликовая планета Плутон – один из самых далеких объектов Солнечной системы, что затрудняет его изучение. Пролетая мимо остальных далеких планет, ни у "Вояджера-1" , ни у "Вояджера-2" не было возможности посетить Плутон, поэтому все наши знания об этом объекте мы получили благодаря телескопам .

Космический аппарат "Новые горизонты" (компьютерное изображение)

До конца 20-го столетия астрономы не особенно интересовались Плутоном, а все силы бросили на исследования более близких планет. Из-за удаленности планеты требовались большие затраты, особенно для того, чтобы потенциальный аппарат мог подпитываться энергией, находясь вдали от Солнца.

Наконец, только в начале 2006 года успешно стартовал космический аппарат НАСА "Новые горизонты" . Он еще в пути: планируется, что в августе 2014 года он окажется рядом с Нептуном, а до системы Плутона доберется лишь в июле 2015 года .

Старт ракеты с космическим аппаратом "Новые горизонты" с мыса Канаверал, Флорида, США, 2006 год

К сожалению, современные технологии не позволят пока аппарату выйти на орбиту Плутона и снизить скорость, поэтому он просто пройдет мимо карликовой планеты . В течение полугода у исследователей будет возможность изучить данные, которые они получат с помощью аппарата "Новые горизонты" .

После освоения Луны ученье перешли к изучению планет Солнечной системы. Двенадцатого февраля 1961 года к ближайшей планете — Венере — была направлена советская автоматическая станция «Венера-1». Она достигла орбиты планеты через три месяца.

В 1962 году в Париже проходила Международная конференция по космосу, на которой, помимо прочих, обсуждался вопрос: удастся ли послать космическую станцию на Марс до 1980 года или нет. К Марсу ракету удалось запустить гораздо раньше — в том же 1962 году. Советская ракета была названа «Марс-1». В ответ на запросы с Земли был получен 61 сигнал, передавший на Землю всевозможную информацию о планете. Однако в марте 1963 года связь с ракетой прервалась и больше не была восстановлена.

В мае 1971 года были запущены еще две советские ракеты: «Марс-2» и «Марс-3». Они должны были провести комплексное изучение поверхности планеты и окружавшего его пространства. С «Марса-3» был послан спускаемый аппарат, который впервые в истории произвел мягкую посадку на поверхность планеты. Он передал информацию на «Марс-3», а оттуда она была послана на Землю.

Затем советские ученые послали к этой планете автоматические станции «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7». Благодаря этим станциям были сделаны первые фотографии поверхности Марса.

При изучении фотографий обнаружилось, что поверхность Марса неровная. Она делится на светлые участки, так называемые материки, и темные, серо-зеленые «моря». Участки «суши» занимают около 75% от всей поверхности планеты. Перепады высот составляют от 14 до 16 км, но имеются и вулканические горы, достигающие высоты 27 км.

Как и поверхность Луны, она покрыта многочисленными кратерами, которые имеют самые разнообразные размеры и форму. Они все же не такие глубокие, как на Луне, но значительно пире. Крупнейшие из кратеров достигают высоты более двух десятков километров и имеют основания диаметром в 500-600 км. Ученье полагают, что на Марсе активно шла вулканическая деятельность, которая закончилась несколько сотен миллионов лет назад, т. е. в сравнении с возрастом планеты сравнительно недавно.

Между кратерами обнаружены складки, разломы и трещины. В среднем они имеют длину несколько сотен километров и десятки в ширину. Глубина достигает нескольких метров.

Благодаря космическим аппаратам стало известно, что поверхность планеты является пустыней, на которых нет никаких признаков жизни. Там часто бывают сильные бури, поднимающие тучи песка. Бывает, что скорость ветра достигает сотен метров в секунду.

Целью спускаемого аппарата «Марс-6» являлось изучение пространства над поверхностью планеты. Он перешел через атмосферу и собрал данные о ее структуре, которые были переданы на борт автоматической лаборатории, а оттуда - на Землю.

Атмосфера на Марсе находится в разреженном состоянии. Она состоит из 95% углекислого газа, 3% азота, 1,5% аргона, 0,15% кислорода и очень малого количества водяного пара. Некоторые формы рельефа Марса — длинные каньоны, напоминающие русла рек, и ровные поверхности, как бы сглаженные ледниками, дают возможность ученым сделать вывод, что на планете была вода. Вероятно, в настоящее время она имеется на поверхности планеты в виде мерзлоты, которая занесена песком и пылью. Некоторые ученые даже высказывают предположение, что в недрах планеты вода может оставаться в жидком виде. Однако пока она не была найдена, несмотря на то что внутреннее строение Марса тоже более-менее изучено.

Одновременно с изучением Марса советские ученые посылали автоматические станции и к Венере. Первой была послана «Венера-1», затем «Венера-2». Однако эти аппараты мало что могли сообщать о поверхности планеты. Венера продолжала оставаться для ученых самой таинственной планетой, так как сквозь плотный покров облачности ничего нельзя сказать о ее поверхности. Впервые поверхности Венеры достиг аппарат «Венера-3», а следующий, «Венера-4», впервые совершил плавный спуск в атмосфере.

Исследования атмосферы были выполнены исследовательской станцией «Венера-7». Благодаря полученным данным стало известно, что на планете сформировались очень суровые условия: температура поднимается до 750° К, давление достигает 100 атмосфер. Атмосфера состоит из 97% углекислого газа, 3% азота, очень малого количества водяного пара и кислорода. Кроме того, а атмосфере обнаружены SO2, H2S, CO, HF. Наибольшая концентрация водяного пара — около 1% — наблюдается на высоте примерно 50 км. Облака Венеры на 75% состоят из серной кислоты. Из-за парникового эффекта на поверхности Венеры нет никаких признаков воды.

Многие ученые были разочарованы после получения этих данных, так как надеялись, что именно на Венере может существовать флора и даже фауна, похожая на земную. Однако надежда: обнаружить на планете жизнь не оправдались.

В 1975 году были запушены два советских автоматических спутника «Венера-9» и «Венера-10». Спускаемым аппаратам удалось совершить мягкую посадку на поверхности планеты. Через три года на планету были направлены еще два аппарата: «Венера-11» и «Венера-12», а в 1981-1982 годах — «Венера-13» и «Венера-14».

В 1983 году были запущены автоматические межпланетные станции «Венера-15» и «Венера-16». Достигнув орбиты, они превратились в спутники планеты, продолжая проводить комплексные исследования атмосферы и поверхности планеты. Одним из методов исследований явилось радиолокационное картографирование поверхности северного полушария Венеры.

Помимо данных об атмосфере, на Земле были получены фотографии поверхности планеты и образцы грунта. Выяснилось, что на Венере, как и на Марсе, имеются горы, кратеры и разломы, однако они сравнительно редки. Около 90% поверхности составляют равнины, покрытые камнями и плитами самых разных размеров. Оставшиеся 10% составляют три вулканические области: вулканическое плато Иштар, занимающее площадь, равную земному материку Австралия. Высшей точкой является гора Максвелл (ее высота составляет 12 км). Что касается грунта, то его состав не намного отличается от состава земных осадочных пород.

Благодаря шестнадцати станциям ученым удалось очень много узнать об атмосфере, поверхности и внутреннем строении Венеры. Однако полученных данных еще недостаточно для того, чтобы делать окончательные выводы о развитии этой планеты. Поэтому исследования Венеры, по всей видимости, будут продолжаться.

Американские ученые также принимали участие в изучении двух ближайших к нам планет: Венеры и Марса. В 1962 году отправлена станция «Маринер-2» к Венере, а в 1964-1965 годах — «Маринер-4» к Марсу.

Станция, направленная к Венере, приблизилась на расстояние 35 км к ее поверхности. Аппаратура не зафиксировала следов сильного магнитного поля и радиационных поясов. Была уточнена масса планеты (выяснилось, что она составляет 0,81 массы Земли). Американцы тоже искали на Венере следа: хотя бы белковых форм жизни, но не обнаружили ее.

«Маринер-4» выполнила снимки поверхности и изучила атмосферу Марса. Поначалу на снимках не обнаружили и следов тех каналов, которые, по мнению астрономов XIX века, являлись признаками существования развитых цивилизаций. Причина была в тем, что фотографии были малоконтрастными, к тому же повлияли возможные помехи при работе радиотехнической аппаратуры.

После того как фотографии были получены на Земле, прошло около двух лет, прежде чем их смогли очистить от дефектов и поверхность Марса предстала перед астрономами такой, какой была на самом деле. После этого на фотографиях стали отчетливо видны многочисленные каналы и странные детали рельефа, происхождение которых до сих пор не выяснено.

Больше всего споров и сегодня вызывает знаменитое «лицо», обнаруженное на поверхности Марса. Некоторые полагают, что оно было сделано местными жителями или инопланетянами для того, чтобы сообщить о существовании какой-то внеземной цивилизации. Однако большинство исследователей полагают, что это всего лишь одна из причудливых форм рельефа, выглядевшая на фотографии как гигантское лицо благодаря упавшая на нее тени.

Что касается жизни на Марсе, то и в 70-х годах XX века, несмотря на полученные данные, многие не оставляли надежды обнаружить на «красной планете» не просто жизнь, а высокоразвитую цивилизацию. Многочисленные фотографии пустынной планеты без каких-либо следов деятельности разумных существ не принимались за достаточные доказательства.

Один из американских астрономов заявил, что «Маринер-4» сделал фотографии не только поверхности Марса, но и Земли, причем они имели одинаковый масштаб. При этом лишь на одной фотографии Земли можно было обнаружить следы деятельности человека: просеку в лесу. Поэтому для того чтобы доказать наличие или отсутствие цивилизации на Марсе, по мнению американских ученых, необходимы фотографии, сделанные хотя бы с десятикратным увеличением.

В 1969 году станции «Маринер-6» и «Маринер-7» вновь отправились к Марсу, чтобы продолжить изучение этой планеты и сделать фотографии более высокого качества. На этот раз предметом их наиболее пристального внимания стали ледяные шапки. Многие ученые еще до этой экспедиции высказывали сомнения в том, что это именно лед, так как присутствие такого большого количества заледеневшей воды не объясняет сухость и разреженность атмосферы Марса. Высказывались предположения, что полярные марсианские папки в действительности состоят из замерзшей углекислоты. Однако в этом случае должно было образоваться вещество, похожее на сухой лед: оно неустойчиво и быстро превращается в газ уже при -78°. Однако температура на Марсе поднимается и выше этой отметки, а марсианские папки не меняют свою форму.

После того как были получены данные о толщине южной папки Марса, добавилась еще одна загадка, которую ученые не могли разгадать.

В то же время было обнаружено, что атмосфера Марса не содержит примеси азота — элемента, входящего в атмосферу Земли. Интересно, что кислорода там намного больше, чем на Земле. Это дало ученым возможность сделать вывод, что на Марсе когда-то росли, а возможно, и сейчас имеются растения, интенсивно выделяющие кислород. На Земле в специальной лаборатории был даже проведен успешный опыт по выращиванию земных растений — ржи, риса, кукурузы и огурцов в атмосфере, не содержащей азота.

Марс и Венера — ближайшие к нам планеты Солнечной системы. Они обладают наиболее сходными с Землей физическими условиями и поэтому являются самыми интересными объектами для изучения. Однако они не единственные вызывают пристальный интерес астрономов уже на протяжении веков.

Другие планеты тоже подверглись изучению астрономов. В 1974 году космическая станция «Маринер-10» была направлена к Меркурию. Пролетев на расстоянии 700 км от поверхности планеты, он выполнил фотографии, по которым можно судить о рельефе этой маленькой и наиболее близко расположенной к Солнцу планеты. До тех пор в распоряжении астрономов имелись фотографии, сделанные с Земли с помощью мощных телескопов.

Благодаря фотографиям, выполненным космической станцией, стало известно, что поверхность Меркурия покрыта кратерами и напоминает Луну. Кратеры чередуются с холмами и долинами, но разница высот не так велика, как на Луне.

Следующем объектом изучения стал Юпитер. В1977 году к нему были посланы американские космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Они сделали фотографии Юпитера и галилеевских спутников.

На сегодняшний день астрономы обнаружили 16 спутников Юпитера. Четыре из них: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты еще Галилеем. Остальные обнаружили позднее. Астрономы полагают, что планета-гигант захватывает небольшие астероиды и превращает их в свои спутники.

Большинство спутников, в том числе два ближайшие к планете, было открыто уже в XX веке с началом эры межпланетных полетов. Разглядеть их в телескоп не удавалось. Информация об этих спутниках была получена с помощью космических станций «Пионер» (направленной к Юпитеру в 1973 году), «Вояджер-1» и «Вояджер-2».

Юпитер — необычная планета. Многие ее загадки не раскрыты до сих пор. Правда, благодаря летавшим к ней космическим станциям о Юпитере удалось узнать много нового.

На сегодняшний день известно, что Юпитер намного крупнее остальных планет. Если бы он был массивнее еще в восемьдесят раз, то в его недрах начались бы реакции ядерного синтеза, которые превратили бы его в звезду. Но этого не произошло, и он остался планетой.

По составу Юпитер отличается от других планет Солнечной системы. Преобладавшими элементами, как и на Солнце, являются водород и гелий, из-за этого планета не имеет твердой поверхности. Тем не менее она окружена подобием атмосферы. В ее состав, кроме водорода, входят аммиак, метан, небольшое количество молекул воды и другие элементы.

Юпитер имеет красноватый оттенок. Полагают, что он возник из-за присутствия в атмосфере красного фосфора и, не исключено, молекул органики, которые могли бы появиться из-за частых электрических разрядов.

На Юпитере имеются разноцветные параллельные светлые и темные полосы облаков и так называемое Большое Красное пятно. Облака постоянно меняют свею форму и окрашены в разные цвета: красные, коричневые, оранжевые, что говорит о наличии в атмосфере химических соединений. Они довольно плотные, но сквозь них все же можно рассмотреть поверхность планеты, разделенную на сектора. По их передвижению и была определена скорость вращения: экваториальный сектор вращается со скоростью 9 часов 50 минут 30 секунд.

На фотографии, выполненной «Вояджером», можно заметить Большое Красное пятно. Астрономы ведут за ним наблюдения уже более трехсот лет, однако природа этого загадочного явления до сих пер не понятна до конца. Предполагают, что пятно представляет собой громадный атмосферный вихрь. Было замечено, что с течением времени оно меняет размер, цвет и яркость. Кроме того, Большое Красное пятно вращается против часовой стрелки.

Послать к планете спускаемые аппараты невозможно. Поэтому изучение негостеприимной планеты пришлось проводить из космоса. Наряду с Юпитером «Вояджеры» провели наблюдения за спутниками. Самым древним из всех выглядит Каллисто. Его поверхность покрыта кратерами, которые образовались от ударов метеоритов.

Следующей планетой, к которой были направлены космические аппараты «Пионер» и «Вояджеры», стал Сатурн. Строение этой планеты во многом напоминает Юпитер: она тоже не имеет твердей поверхности и покрыта облаками. Они намного гуще, чем на Юпитере, поэтому сквозь них практически невозможно разглядеть поверхность планеты. Сходство доходит до того, что на Сатурне тоже имеется пятно, однако оно гораздо меньше, чем на Юпитере, и имеет более темную окраску. Его называют Большим Коричневым пятном.

Вокруг Сатурна обращается 17 спутников, большинство из которых было открыто только благодаря полетам космических аппаратов. Самый крупный из них, Титан, по размерам превосходит Меркурий и имеет свою атмосферу. Почти все остальные спутники состоят изо льда, некоторые имеют примесь горных пород.

Вокруг Сатурна обнаружено 7 колец. Им присвоены названия D, C, В, A, F, G, E (в порядке удаленности от поверхности планет). Три из них, А, В и С, можно увидеть с Земли в телескоп, о них было известно уже давно. Остальные открыты в XX веке. В 1979 году космическая станция «Пионер-11» обнаружила кольцо F, состоящее из трех отдельных колечек. В следующем году было подтверждено предположение астрономов о том, что планета может иметь еще два кольца: «Вояджер-1» обнаружил существование колец D и Е. Кроме того, эта же станция зафиксировала наличие кольца G.

В 1986 году «Вояджер-2» пролетел мимо Нептуна и передал на землю около 9 тыс. фотографий поверхности планеты. Благодаря этой космической станции была получена новая информация о Нептуне. В частности, было зафиксировано вращение его магнитного поля, благодаря чему астрономам удалось доказать вращение самой планеты.

Выяснилось, что Нептун по плотности превосходит другие планеты-гиганты. Это объясняется, по всей видимости, наличием в ее недрах тяжелых элементов. Атмосфера состоит из гелия и водорода. Ученые полагают, что большую или даже всю поверхность Нептуна занимает океан из воды, насыщенный ионами. Мантия, также по предположениям, состоит изо льда и составляет 70% всей массы планеты.

«Вояджер» приблизился к Нептуну на расстояние 4900 км от слоя облаков и обнаружил непонятное темное образование, которое впоследствии было названо Большим Темным пятном. Станция использовалась также и для метеорологических исследований и изучения спутников. Помимо известных в то время Тритона и Нереиды, было открыто еще шесть спутников, причем один из них, Протеус, имеет довольно крупные размеры: 400 км в диаметре, тогда как размеры остальных колеблются от 50 до 190 км.

С помощью «Вояджера» было сделано еще одно открытие: Нептун окружают незамкнутые кольца, которые астрономы назвали арками. Однако более точной информации об этих образованиях пока нет.

Астрономы изучают не только планеты, но и другое тела Солнечной система. В космос запушены специальные устройства, ведущие постоянные наблюдения за одним из самых интересных и таинственных объектов — кометы Галлея. Это самая яркая из периодических комет Солнечной системы. Как известно, она появляется на небе с периодичностью в 76 лет.

Уже много столетий люди имеют возможность наблюдать это небесное тело, однако и на сегодняшний день о ней известно далеко не все. Астрономы наблюдали ее уже 29 раз. Рассчитывают, что в очередной, тридцатый раз появится возможность получить о ней больше сведений.

Напрашивается вопрос, почему комета Галлея вызывает такой сильный интерес астрономов? Ради чего все эти сложные разработки и приготовления? Дело в тем, что, по мнению ученых, в теле кометы могли сохраниться остатки газово-пылевой туманности — вещества, из которого, как предполагают, образовались все тела Солнечней системы. Поэтому более детальное изучение строения и состава кометы, как полагали космогонисты, даст возможность окончательно сформулировать гипотезу происхождения Солнечной системы, получить сведения о начальной стадии формирования планет, о процессах, которые происходили при этом.

Была разработана специальная программа, согласно которой в 1984 году в направлении Венеры были запущены две межпланетные станции, имеющие на борту планетные и кометные зонды. Примерно через шесть месяцев станции достигли ближайшей к нам планеты.

Затем от АУС отделились зонда. Пройдя через атмосферу, они передали информацию на борт АМС, которые продолжали двигаться по запланированной траектории, приближаясь к комете Галлея.

Ученье, в частности биохимики, выяснили, что основой всего огромного разнообразия форм жизни на Земле являются всего несколько молекул, которые можно создать в лабораторных условиях. Атомы, молекулы и даже аминокислоты уже обнаружены в составе звезд, в межзвездных пылевых облаках и каменных метеоритах. Однако эту материю еще нельзя назвать живой, способной к осуществлению обмена веществ и размножению.

В 1976 году американцы для этих целей в очередной раз направили к Марсу две автоматические межпланетные станции «Викинг». Спускаемые аппараты достигли поверхности планеты и провели исследования грунта на предмет обнаружения микробов на углеродной основе. Полученные данные оказались настолько неопределенными, что биологи до сих пор не могут сделать окончательных выводов.

Однако поиск бактерий или необычной флоры может представлять интерес только для ученых. Большинство людей на Земле мечтают о контакте с внеземной цивилизацией, с братьями по разуму. На эту тему было написано множество фантастических книг и снято больное количество фильмов. Люди отдают себе отчет, что встреченная цивилизация может оказаться не дружественной, а враждебной, и тогда землянам может быть нанесен непоправимый урон.

И все же земляне продолжают искать в космосе иные цивилизации.

Какова же вероятность, что во Вселенной существуют другие обитаемые планеты? Известно, что Солнце, вокруг которого обращается Земля, является всего лишь одной из 100 млрд. звезд системы «Млечный путь». Кроме нее, на сегодняшний день с Земли можно наблюдать около 1 млрд. галактик. Сколько же разумных цивилизаций может существовать во Вселенной? Этим подсчетом решили заняться ученые К. Саган, Ф. Дрейк и И. Шкловский. Они подсчитали количество звезд в Галактике. Затем они исключили те из них, вокруг которых не обращаются планеты. Изучив оставшееся планетные системы, ученые высчитали примерное количество планет, имеющих подходящие условия для жизни. Затем они прикинули, на скольких планетах жизнь смогла бы развиться до уровня цивилизованных разумных организмов, которые могли бы вступить в контакт с землянами.

Иосиф Самуилович Шкловский (1916—1985) долгое время занимался этим вопросом. Он полагал, что наука не сможет однозначно ответить на этот вопрос, так как перед нею имеется только один пример — земная цивилизация. Этого очень мало для того, чтобы делать точные выводы.

Несмотря на сравнительную близость (по космическим меркам) планет, бoлee-мeнee хорошо изучены только две из них: Венера и Марс. Что касается остальных планет, то две их загадки до еж пор не раскрыты. Астрономы могут только делать предположения о существования точно таких же планетарных систем, но долгое время ни одна из них не была обнаружена.

Шкловский полагал, что после начала работы орбитального оптического телескопа с диаметром зеркала 2,4 м появится возможность начать изучение планетарных систем. И действительно, в конце XX века американские астронома смогли обнаружить планеты, обращающиеся вокруг Барнарда — звезды, находящейся на сравнительно небольшом расстоянии от Солнца. Однако пока ничего не известно о том, пригодны ли они для жизни.

Самым лучшим способом поиска цивилизаций в космосе стали бы полеты к другим звездам. Но пройдет еще немало десятилетий, а возможно, и столетий, пока они станут реальными. Технические возможности, существующие на сегодняшний день, не позволяют сделать это. Даже если удалось бы отправить корабль к ближайшей звезде — альфа Центавра, путешествие заняло бы тысячи лет.

В 1987 году в бескрайнее космическое пространство были запушены космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11». На их бортах имеются пластинки с посланием представителям внеземных разумных цивилизаций.

Запуск космических аппаратов к звездам продолжает оставаться неоправданно дорогим, несмотря на то что такой полет дает множество новых научных данных, которые передаются на Землю. Поэтому самым доступным сегодня средством обнаружения следов внеземных цивилизаций являются радиотелескопы. С их помощью астронома не только надеются получить их сообщения, но и сами посылают сигналы в космос.

Человечество только вступило на путь поисков внеземных цивилизаций. Аппаратура с каждым годам становится все совершеннее, и возможно, что уже недалек тот день, когда сигналы с другой планеты (если только они были посланы) будут получены и расшифрованы.

Детальные разработки программы поиска во вселенной разумных существ начались с начала 70-х годов. Именно тогда началось осуществление проекта «Циклоп». Для этих целей использовался гигантский телескоп, состоящий из большого количества радиотелескопов. Вся система была компьютеризирована.

В середине 80-х годов астрономы выдвинули предложение провести серьезные международные поиски внеземных цивилизаций. Тогда затраты должны Сыпи составить несколько миллиардов долларов. Впоследствии появились более экономичные возможности для поиска сигналов в пределах 100 св. лет от Земли требовался только радиотелескоп и компьютер. Полагают, что наиболее высокая вероятность обнаружения сигнала существует в интервале частот от 1400 до 1730 МГц.

С помощью гигантских телескопов, которые использовались для проекта «циклоп», можно будет искать сигналы в радиусе 1000 св. лет. В будущем антенны для приема сигналов будут установлены не только на Земле, но и на Луне.

Изучение Планет Солнечной системы

До конца XX века принято было считать, что в Солнечной системе девять планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Но в последнее время было открыто множество объектов за орбитой Нептуна, причем некоторые из них похожи на Плутон, а иные даже больше него по размерам. Поэтому в 2006 г. астрономы уточнили классификацию: 8 крупнейших тел - от Меркурия до Нептуна - считаются классическими планетами, а Плутон стал прототипом нового класса объектов - карликовых планет. Ближайшие к Солнцу 4 планеты принято называть планетами земной группы, а следующие 4 массивных газовых тела называют планетами-гигантами. Карликовые планеты в основном населяют область за орбитой Нептуна - пояс Койпера.

Луна

Луна - естественный спутник Земли и самый яркий объект на ночном небе. Формально Луна не планета, но она существенно крупнее всех планет-карликов, большинства спутников планет и не сильно уступает в размере Меркурию. На Луне нет привычной для нас атмосферы, нет рек и озер, растительности и живых организмов. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И тем не менее Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы. Поэтому Луна - наша первая ступень в знакомстве с объектами Солнечной системы.

Луна хорошо исследована как с помощью наземных телескопов, так и благодаря полетам более 50 космических аппаратов и кораблей с космонавтами. Советские автоматические станции «Луна-3» (1959 г.) и «Зонд-3» (1965 г.) впервые сфотографировали восточную и западную части невидимого с Земли полушария Луны. Искусственные спутники Луны исследовали ее гравитационное поле и рельеф. Самоходные аппараты «Луноход-1 и -2» передали на Землю множество снимков и информацию о физико-механических свойствах грунта. Двенадцать американских астронавтов с помощью кораблей «Аполлон» в 1969-1972 гг. побывали на Луне, где проводили исследования поверхности в шести различных местах посадок на видимой стороне, установили там научную аппаратуру и привезли на Землю около 400 кг лунных пород. Зонды «Луна-16, -20 и -24» в автоматическом режиме выполнили бурение и доставили лунный грунт на Землю. Космические аппараты нового поколения «Клементина» (1994 г.), «Лунар Проспектор» (1998-99 гг.) и «Смарт-1» (2003-06 гг.) получили более точные сведения о рельефе и гравитационном поле Луны, а также обнаружили на поверхности залежи водородосодержащих материалов, возможно, водяного льда. В частности, повышенная концентрация этих материалов обнаружена в постоянно затененных понижениях около полюсов.

Китайский аппарат «Чаньэ-1», запущенный 24 октября 2007 года, выполнил фотографирование лунной поверхности и сбор данных для составления цифровой модели ее рельефа. 1 марта 2009 года аппарат был сброшен на поверхность Луны. 8 ноября 2008 г. на селеноцентрическую орбиту был выведен индийский аппарат «Чандрайян 1». 14 ноября от него отделился зонд, совершивший жесткую посадку в районе южного полюса Луны. Аппарат работал в течение 312 дней и передавал данные о распределении химических элементов по поверхности и о высотах рельефа. Японская АМС «Кагуя» и два дополнительных микроспутника «Окина» и «Оюна», работавшие в 2007-2009 гг., выполнили научную программу исследований Луны и передали данные о высотах рельефа и распределении силы тяжести на ее поверхности с высокой точностью.

Новым важным этапом в исследовании Луны стал запуск 18 июня 2009 года двух американских АМС «Lunar Reconnaissance Orbiter» (Лунный орбитальный разведчик) и «LCROSS» (спутник по наблюдению и детектированию лунных кратеров). 9 октября 2009 г. АМС «LCROSS» была направлена в кратер Кабео. На дно кратера сначала упала отработавшая ступень ракеты «Атлас-V» массой 2,2 т. Примерно через четыре минуты туда же упала АМС «LCROSS» (массой 891 кг), которая перед падением промчалась сквозь поднятое ступенью облако пыли, успев сделать необходимые исследования до момента гибели аппарата. Американские исследователи считают, что им всё-таки удалось найти некоторое количество воды в облаке лунной пыли. «Лунный орбитальный разведчик» продолжает исследовать Луну с полярной окололунной орбиты. На борту космического аппарата установлен российский прибор ЛЕНД (лунный исследовательский нейтронный детектор), предназначенный для поиска замёрзшей воды. В районе Южного полюса им обнаружено большое количество водорода, который может быть признаком наличия там воды в связанном состоянии.

В недалёком будущем начнётся освоение Луны. Уже в наши дни детально разрабатываются проекты создания на её поверхности постоянно действующей обитаемой базы. Длительное или постоянное присутствие на Луне сменных экипажей такой базы позволит решать более сложные научные и прикладные задачи.

Движется Луна под воздействием тяготения, в основном, двух небесных тел - Земли и Солнца на среднем расстоянии 384 400 км от Земли. В апогее это расстояние увеличивается до 405 500 км, в перигее уменьшается до 363 300 км. Период обращения Луны вокруг Земли по отношению к далеким звездам составляет около 27,3 суток (сидерический месяц), но поскольку вместе с Землей Луна обращается вокруг Солнца, ее положение относительно линии Солнце-Земля повторяется через несколько больший промежуток времени - около 29,5 суток (синодический месяц). За этот период проходит полная смена лунных фаз: от новолуния к первой четверти, затем к полнолунию, к последней четверти и вновь к новолунию. Вращение Луны вокруг оси происходит с постоянной угловой скоростью в том же направлении, в котором она обращается вокруг Земли, и с тем же периодом 27,3 суток. Именно поэтому с Земли мы видим только одно полушарие Луны, которое так и называем - видимое; а другое полушарие всегда скрыто от наших глаз. Это не видимое с Земли полушарие называют обратной стороной Луны. Фигура, образованная физической поверхностью Луны, очень близка к правильной сфере со средним радиусом 1737,5 км. Площадь поверхности лунного шара составляет около 38 млн. км 2 , что составляет лишь 7,4% площади земной поверхности, или около четверти площади земных материков. Соотношение масс Луны и Земли составляет 1:81,3. Средняя плотность Луны (3,34 г/см 3) значительно меньше средней плотности Земли (5,52 г/см 3). Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. В летний полдень близ экватора поверхность разогревается до +130° С, в отдельных местах и выше; а ночью температура падает до -170 °С. Быстрое остывание поверхности наблюдается и во время лунных затмений. На Луне выделяют области двух типов: светлые - материковые, занимающие 83% всей поверхности (включая обратную сторону), и темные области, названные морями. Такое деление возникло еще в середине XVII века, когда предполагалось, что на Луне действительно имеется вода. По минералогическому составу и содержанию отдельных химических элементов лунные породы на темных участках поверхности (морях) очень близки к земным породам типа базальтов, а на светлых участках (материках) - к анортозитам.

В вопросе о происхождении Луны пока нет полной ясности. Особенности химического состава лунных пород позволяют предположить, что Луна и Земля образовались в одной и той же области Солнечной системы. Но разница в их составе и внутреннем строении заставляет думать, что оба эти тела не были в прошлом единым целым. Большинство крупных кратеров и огромные впадины (многокольцевые бассейны) появились на поверхности лунного шара в период сильной бомбардировки поверхности. Около 3,5 млрд. лет назад в результате внутреннего разогрева из недр Луны излились на поверхность базальтовые лавы, заполнившие низины и круглые впадины. Так образовались лунные моря. На обратной стороне из-за более толстой коры излияний было значительно меньше. На видимом полушарии моря занимают 30% поверхности, а на обратном - лишь 3%. Таким образом, эволюция лунной поверхности в основном завершилась около 3 млрд. лет назад. Метеоритная бомбардировка продолжалась, но уже с меньшей интенсивностью. В результате длительной переработки поверхности образовался верхний рыхлый слой пород Луны - реголит, толщиной в несколько метров.

Меркурий

Ближайшая к Солнцу планета названа в честь античного бога Гермеса (у римлян Меркурий) - посланника богов и бога зари. Меркурий находится на среднем расстоянии 58 млн. км или 0.39 а.е. от Солнца. Двигаясь по сильно вытянутой орбите, он в перигелии приближается к Солнцу на расстояние 0,31 а.е., а в максимальном удалении находится на расстоянии 0,47 а.е., совершая полный оборот за 88 земных суток. В 1965 г. методами радиолокации с Земли было установлено, что период вращения этой планеты составляет 58.6 суток, то есть за 2/3 своего года он завершает полный оборот вокруг своей оси. Сложение осевого и орбитального движений приводит к тому, что, находясь на линии Солнце - Земля, Меркурий всегда повернут одной и той же стороной к нам. Солнечные сутки (промежуток времени между верхними или нижними кульминациями Солнца) продолжаются на планете 176 земных суток.

В конце ХIХ века астрономы пытались зарисовать темные и светлые детали, наблюдаемые на поверхности Меркурия. Наиболее известны работы Скиапарелли (1881-1889 гг.) и американского астронома Персиваля Ловелла (1896-1897 гг.). Интересно, что астроном Т. Дж. Си в 1901 г. даже объявил о том, что он видел кратеры на Меркурии. Мало кто поверил в это, однако впоследствии 625-километровый кратер (Бетховен) оказался в месте, отмеченном Си. Французский астроном Эжен Антониади составил в 1934 г. карту «видимого полушария» Меркурия, поскольку тогда считалось, что всегда освещено лишь одно его полушарие. Отдельным деталям на этой карте Антониади дал названия, которые частично используются и на современных картах.

Составить действительно надежные карты планеты и увидеть мелкие детали рельефа поверхности впервые удалось благодаря американскому космическому зонду «Маринер-10», запущенному в 1973 г. Он трижды сближался с Меркурием и передавал на Землю телевизионные изображения различных участков его поверхности. В общей сложности было снято 45% поверхности планеты, в основном - западное полушарие. Как оказалось, вся его поверхность покрыта множеством кратеров разных размеров. Удалось уточнить значение радиуса планеты (2439 км) и её массы. Датчики температуры позволили установить, что в течение дня температура поверхности планеты поднимается до 510° С, а ночью опускается до -210° С. Напряжённость его магнитного поля составляет около 1% от напряжённости земного магнитного поля. Более 3 тыс. фотографий, полученных при третьем подлете, имели разрешение до 50 м.

Ускорение свободного падения на Меркурии составляет 3,68 м/с 2 . Космонавт на этой планете будет весить почти в три раза меньше, чем на Земле. Поскольку выяснилось, что средняя плотность Меркурия почти такая же, как и у Земли, предполагается существование у Меркурия железного ядра, занимающего примерно половину объема планеты, над которым расположена мантия и силикатная оболочка. Меркурий получает в 6 раз больше солнечного света на единицу площади, чем Земля. Причем большая часть солнечной энергии поглощается, поскольку поверхность планеты темная, отражающая лишь 12-18 процентов падающего света. Поверхностный слой планеты (реголит) сильно измельчен и служит прекрасной теплоизоляцией, так что на глубине нескольких десятков сантиметров от поверхности температура постоянная - около 350 градусов К. У Меркурия обнаружена чрезвычайно разреженная гелиевая атмосфера, создаваемая «солнечным ветром», который обдувает планету. Давление такой атмосферы у поверхности в 500 млрд. раз меньше, чем у поверхности Земли. Кроме гелия, выявлено ничтожное количество водорода, следы аргона и неона.

Американская АМС «Мессенджер» (Мessenger - от англ. Курьер), запущенная 3 августа 2004 г., совершила первый пролет около Меркурия 14 января 2008 г. на расстоянии 200 км от поверхности планеты. Она сфотографировала восточную половину ранее не заснятого полушария планеты. Исследования Меркурия проведены в два этапа: сначала обзорные с пролетной траектории полета при двух встречах с планетой (2008 г.), а затем (30 сентября 2009 г.) - детальные. Выполнена съемка всей поверхности планеты в различных диапазонах спектра и получены цветные изображения местности, определены химический и минералогический состав пород, измерено содержание летучих элементов в приповерхностном слое грунта. Лазерный высотомер выполнил измерения высот рельефа поверхности Меркурия. Оказалось, что перепад высот рельефа на этой планете менее 7 км. При четвертом сближении, 18 марта 2011 г., АМС «Мессенджер» должна выйти на орбиту искусственного спутника Меркурия.

Согласно решению Международного астрономического союза, кратеры на Меркурии называют в честь деятелей : писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов. Например, крупнейшие кратеры диаметром от 300 до 600 км получили названия Бетховен, Толстой, Достоевский , Шекспир и другие. Есть и исключения из этого правила - один кратер диаметром 60 км с лучевой системой назван в честь известного астронома Койпера, а другой кратер диаметром 1,5 км вблизи экватора, принятый за начало отсчета долгот на Меркурии, назван Хун Каль, что на языке древних майя означает "двадцать". Через этот кратер условились проводить меридиан, с долготой 20°.

Равнинам даны названия планеты Меркурий на разных языках, например, равнина Собкоу или равнина Один. Есть две равнины, названные по их местоположению: Северная равнина и равнина Жары, находящаяся в области максимальных температур на 180° долготы. Окаймляющие эту равнину горы назвали горами Жары. Отличительной особенностью рельефа Меркурия являются протяженные уступы, получившие имена морских исследовательских судов. Долины названы по названиям радиоастрономических обсерваторий. Две гряды носят названия Антониади и Скиапарелли, в честь астрономов, составивших первые карты этой планеты.

Венера

Венера - ближайшая к Земле планета, она находится ближе нас к Солнцу и потому освещается им ярче; наконец, она очень хорошо отражает солнечный свет. Дело в том, что поверхность Венеры укрыта под мощным чехлом атмосферы, полностью скрывающей от нашего взора поверхность планеты. В видимом диапазоне ее нельзя рассмотреть даже с орбиты искусственного спутника Венеры, и, тем не менее, мы имеем «изображения» поверхности, которые были получены методом радиолокации.

Вторая от Солнца планета названа в честь античной богини любви и красоты Афродиты (у римлян - Венера). Средний радиус Венеры 6051,8 км, а масса составляет 81% массы Земли. Венера обращается вокруг Солнца в ту же сторону, что и другие планеты, совершая полный оборот за 225 суток. Период ее вращения вокруг оси (243 суток) удалось определить лишь в начале 1960-х годов, когда для измерения скоростей вращения планет стали применять методы радиолокации. Таким образом, суточное вращение Венеры самое медленное среди всех планет. К тому же, оно происходит в обратном направлении: в отличие от большинства планет, у которых направления обращения по орбите и вращения вокруг оси совпадают, Венера вращается вокруг оси в сторону, противоположную орбитальному движению. Если посмотреть формально, то это не уникальное свойство Венеры. Например, Уран и Плутон тоже вращаются в обратном направлении. Но они вращаются практически «лежа на боку», а ось Венеры почти перпендикулярна орбитальной плоскости, так что она единственная «действительно» вращается в обратном направлении. Именно поэтому солнечные сутки на Венере короче времени ее оборота вокруг оси и составляют 117 земных суток (у других планет солнечные сутки длиннее периода вращения). А год на Венере лишь вдвое продолжительнее солнечных суток.

Атмосфера Венеры состоит на 96,5% из углекислого газа и почти на 3,5% из азота. Другие газы - водяной пар, кислород, окись и двуокись серы, аргон, неон, гелий и криптон - в сумме составляют менее 0,1%. Но следует иметь в виду, что венерианская атмосфера примерно в 100 раз массивнее нашей, так что азота там, например, в пять раз больше по массе, чем в атмосфере Земле.

Туманная дымка в атмосфере Венеры простирается вверх до высоты 48-49 км. Далее до высоты 70 км идет облачный слой, содержащий капельки концентрированной серной кислоты, а в самых верхних слоях также присутствуют соляная и плавиковая кислоты. Облака Венеры отражают 77% падающего на них солнечного света. На вершине самых высоких гор Венеры - гор Максвелла (высота около 11 км) - давление атмосферы составляет 45 бар, а на дне каньона Дианы - 119 бар. Как известно, давление земной атмосферы у поверхности планеты всего лишь 1 бар. Мощная атмосфера Венеры, состоящая из углекислого газа, поглощает и частично пропускает к поверхности около 23% солнечного излучения. Это излучение нагревает поверхность планеты, однако тепловое инфракрасное излучение поверхности проходит сквозь атмосферу обратно в космос с большим трудом. И лишь когда поверхность нагревается примерно до 460-470 °C, уходящий поток энергии оказывается равным приходящему к поверхности. Именно по причине этого парникового эффекта у поверхности Венеры сохраняется высокая температура независимо от широты местности. Но в горах, над которыми толщина атмосферы меньше, температура ниже на несколько десятков градусов. Венеру исследовали более 20 космических аппаратов: «Венеры», «Маринеры», «Пионер-Венеры», «Веги» и «Магеллан». В 2006 году на орбите вокруг нее работал зонд «Венера-Экспресс». Увидеть глобальные особенности рельефа поверхности Венеры ученые смогли благодаря радиолокационному зондированию с борта орбитальных аппаратов «Пионер-Венера» (1978 г.), «Венера-15 и -16» (1983-84 гг.) и «Магеллан»(1990-94 гг.). Наземная радиолокация позволяет «увидеть» только 25% поверхности, причем с гораздо меньшим разрешением деталей, чем способны космические аппараты. Например, «Магеллан» получил изображения всей поверхности с разрешением в 300 м. Оказалось, что большая часть поверхности Венеры занята холмистыми равнинами.

На долю возвышенностей приходится лишь 8% поверхности. Все заметные детали рельефа получили свои имена. На первых наземных радиолокационных изображениях отдельных участков поверхности Венеры исследователи использовали различные названия, из которых сейчас на картах остались - горы Максвелла (название отражает роль радиофизики в исследованиях Венеры), области Альфа и Бета (две наиболее яркие в радиолокационных изображениях детали рельефа Венеры названы по первым буквам греческого алфавита). Но эти названия являются исключениями из правил наименований, принятых Международным астрономическим союзом: астрономы решили называть детали рельефа поверхности Венеры женскими именами. Крупные возвышенные области получили названия: Земля Афродиты, Земля Иштар (в честь ассирийской богини любви и красоты) и Земля Лады (славянская богиня любви и красоты). Крупные кратеры названы в честь выдающихся женщин всех времен и народов, а небольшие кратеры носят личные женские имена. На картах Венеры можно встретить такие названия как Клеопатра (последняя царица Египта), Дашкова (директор Петербургской академии наук), Ахматова (русская поэтесса) и другие известные имена. Из русских имен встречаются Антонина, Галина, Зина, Зоя, Лена, Маша, Татьяна и другие.

Марс

Четвертая от Солнца планета, названная именем бога войны Марса, удалена от светила в 1,5 раза дальше Земли. Один оборот по орбите занимает у Марса 687 земных суток. Орбита Марса обладает заметным эксцентриситетом (0,09), поэтому его расстояние от Солнца меняется от 207 млн. км в перигелии до 250 млн. км в афелии. Орбиты Марса и Земли лежат почти в одной плоскости: угол между ними всего 2°. Через каждые 780 дней Земля и Марс оказываются на минимальном расстоянии друг от друга, которое может составлять от 56 до 101 млн. км. Такие сближения планет называют противостояниями. Если в этот момент расстояние между планетами менее 60 млн. км, то противостояние называют великим. Великие противостояния происходят через каждые 15-17 лет.

Экваториальный радиус Марса 3394 км, на 20 км больше полярного. По массе Марс в десять раз меньше Земли, а по площади поверхности он меньше в 3,5 раза. Период осевого вращения Марса был определен путем наземных телескопических наблюдений за контрастными деталями поверхности: он составляет 24 часа 39 минут и 36 секунд. Ось вращения Марса отклонена на угол 25,2° от перпендикуляра к плоскости орбиты. Поэтому на Марсе также наблюдается смена времен года, но длительность сезонов почти вдвое больше, чем на Земле. Из-за вытянутости орбиты сезоны в северном и южном полушариях имеют разную продолжительность: лето в северном полушарии длится 177 марсианских суток, а в южном оно на 21 сутки короче, но при этом теплее, чем лето в северном полушарии.

Из-за большей отдаленности от Солнца Марс получает лишь 43% той энергии, которая попадает на ту же площадь земной поверхности. Среднегодовая температура на поверхности Марса около -60 °С. Максимальное значение температуры там не превышает нескольких градусов выше нуля, а минимальное зарегистрировано на северной полярной шапке и составляет -138 °С. В течение суток температура поверхности существенно изменяется. Например, в южном полушарии на широте 50° характерное значение температуры в середине осени меняется от -18 °С в полдень до -63 °С ночью. Однако уже на глубине 25 см под поверхностью температура практически постоянная (около -60 °С) независимо от времени суток и сезона. Большие изменения температуры на поверхности объясняются тем, что атмосфера Марса очень разрежена, и ночью поверхность быстро остывает, а днем быстро нагревается Солнцем. Атмосфера Марса состоит на 95% из углекислого газа. Другие ее составляющие: 2,5% азота, 1,6% аргона, менее 0,4% кислорода. Среднее давление атмосферы у поверхности 6,1 мбар, т. е. в 160 раз меньше давления земного воздуха на уровне моря (1 бар). В самых глубоких впадинах на Марсе оно может достигать 12 мбар. Атмосфера планеты сухая, в ней практически нет водяных паров.

Полярные шапки Марса многослойны. Нижний, основной слой толщиной несколько километров образован обычным водяным льдом, смешанным с пылью; этот слой сохраняется и в летний период, образуя постоянные шапки. А наблюдаемые сезонные изменения полярных шапок происходят за счет верхнего слоя толщиной менее 1 метра, состоящего из твердой углекислоты, так называемого « сухого льда». Покрытая этим слоем площадь быстро растет в зимний период, достигая параллели 50°, а иногда и переходя этот рубеж. Весной с повышением температуры верхний слой испаряется, и остается лишь постоянная шапка. «Волна потемнения» участков поверхности, наблюдаемая со сменой сезонов, объясняется изменением направления ветров, постоянно дующих в направлении от одного полюса к другому. Ветер уносит верхний слой сыпучего материала - светлую пыль, обнажая участки более темных пород. В периоды, когда Марс проходит перигелий, нагрев поверхности и атмосферы усиливается, и нарушается равновесие марсианской среды. Скорость ветра возрастает до 70 км/час, начинаются вихри и бури. Иногда более миллиарда тонн пыли поднимается и удерживается во взвешенном состоянии, при этом резко меняется климатическая обстановка на всем марсианском шаре. Продолжительность пылевых бурь может достигать 50 - 100 суток. Исследования Марса космическими аппаратами начались в 1962 г. запуском зонда «Марс- 1». Первые снимки участков поверхности Марса передал «Маринер-4» в 1965 г., а затем «Маринер-6 и -7» в 1969 г. Мягкую посадку удалось совершить спускаемому аппарату «Марса-3». По снимкам «Маринера-9» (1971 г.) были составлены подробные карты планеты. Он передал на Землю 7329 снимков Марса с разрешением до 100 м, а также фотографии его спутников - Фобоса и Деймоса. Целая флотилия из четырёх космических аппаратов «Марс-4, -5, -6, -7», запущенных в 1973 г., достигла окрестностей Марса в начале 1974 г. Из-за неисправности бортовой системы торможения «Марс-4» прошёл на расстоянии около 2200 км от поверхности планеты, выполнив только её фотографирование. «Марс-5» проводил дистанционные исследования поверхности и атмосферы с орбиты искусственного спутника. Спускаемый аппарат «Марса-6» совершил мягкую посадку в южном полушарии. На Землю переданы данные о химическом составе, давлении и температуре атмосферы. «Марс-7» прошёл на расстоянии 1300 км от поверхности, не выполнив своей программы.

Самыми результативными были полёты двух американских «Викингов», запущенных в 1975 г. На борту аппаратов находились телекамеры, инфракрасные спектрометры для регистрации водяных паров в атмосфере и радиометры для получения температурных данных. Посадочный блок «Викинга-1» совершил мягкую посадку на Равнине Хриса 20 июля 1976 г., а «Викинга-2» — на Равнине Утопия 3 сентября 1976 г. В местах посадок были проведены уникальные эксперименты с целью обнаружить признаки жизни в марсианском грунте. Специальное устройство захватывало образец грунта и помещало его в один из контейнеров, содержавших запас воды или питательных веществ. Поскольку любые живые организмы меняют среду своего обитания, приборы должны были это зафиксировать. Хотя некоторые изменения среды в плотно закрытом контейнере наблюдались, к таким же результатам могло привести наличие сильного окислителя в грунте. Вот почему учёные не смогли уверенно отнести эти изменения за счёт деятельности бактерий. С орбитальных станций было выполнено детальное фотографирование поверхности Марса и его спутников. На основе полученных данных составлены подробные карты поверхности планеты, геологические, тепловые и другие специальные карты.

В задачу советских станций «Фобос-1, -2», запущенных после 13-летнего перерыва, входило исследование Марса и его спутника Фобоса. В результате неверной команды с Земли «Фобос-1» потерял ориентацию, и связь с ним не удалось восстановить. «Фобос-2» вышел на орбиту искусственного спутника Марса в январе 1989 г. Дистанционными методами получены данные об изменении температуры на поверхности Марса и новые сведения о свойствах пород, слагающих Фобос. Получено 38 изображений с разрешением до 40 м, измерена температура его поверхности, составляющая в наиболее горячих точках 30 °С. К сожалению, осуществить основную программу по исследованию Фобоса не удалось. Связь с аппаратом была потеряна 27 марта 1989 г. На этом не закончилась серия неудач. Американский космический аппарат «Марс-Обсервер», запущенный в 1992 г., также не выполнил своей задачи. Связь с ним была потеряна 21 августа 1993 г. Не удалось вывести на траекторию полёта к Марсу и российскую станцию «Марс-96».

Одним из самых успешных проектов НАСА является станция «Марс глобал Сервейер», запущенная 7 ноября 1996 года для детального картографирования поверхности Марса. Аппарат выполняет также роль телекоммуникационного спутника для роверов «Спирит» и «Оппортьюнити», доставленных в 2003 г. и продолжающих работать до сих пор. В июле 1997 г. «Марс-Пасфайндер» доставил на планету первый автоматический марсоход «Соджернер» весом менее 11 кг, который успешно исследовал химический состав поверхности и метеорологические условия. Связь с Землей марсоход поддерживал через посадочный модуль . Автоматическая межпланетная станция НАСА «Марсианский разведывательный спутник» начал свою работу на орбите в марте 2006 г. С помощью камеры высокого разрешения на поверхности Марса можно было различать детали размером 30 см. «Марс Одиссей», «Марс - экспресс» и «Марс разведывательный спутник» продолжают исследования с орбиты. Аппарат «Феникс» работал в приполярной области с 25 мая по 2 ноября 2008 года. Им впервые произведено бурение поверхности и обнаружен лед. «Феникс» доставил на планету цифровую библиотеку научной фантастики. Разрабатываются программы полёта на Марс астронавтов. Такая экспедиция займёт более двух лет, поскольку, чтобы вернуться, им придётся ждать удобного взаимного расположения Земли и Марса.

На современных картах Марса, наряду с наименованиями, присвоенными формам рельефа, которые выявлены по космическим снимкам, используются также старые географические и мифологические названия, предложенные Скиапарелли. Самая крупная возвышенная область, поперечником около 6000 км и высотой до 9 км получила название Фарсида (так на древних картах назывался Иран), а огромная кольцевая депрессия на юге диаметром более 2000 км названа Элладой (Греция). Густо покрытые кратерами участки поверхности получили название земель: Земля Прометея, Земля Ноя, и другие. Долинам даются названия планеты Марс из языков разных народов. Крупные кратеры названы в честь ученых, а небольшие кратеры носят названия населенных пунктов Земли. Четыре гигантских потухших вулкана возвышаются над окружающей местностью на высоту до 26 м. Самый крупный из них - гора Олимп, расположенный на западной окраине гор арсида, имеет основание диаметром 600 км и кальдеру (кратер) на вершине поперечником 60 км. Три вулкана - гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия - расположены на одной прямой на вершине гор Фарсида. Сами вулканы возвышаются над Фарсидой еще на 17 км. Помимо указанных четырех, на Марсе найдено более 70 потухших вулканов, но они гораздо меньше по занимаемой площади и по высоте.

К югу от экватора находится гигантская долина глубиной до 6 км и протяженностью более 4000 км. Ее назвали Долиной Маринера. Выявлено также множество долин меньших размеров, а также борозд и трещин, свидетельствующих о том, что в древности на Марсе была вода и, следовательно, атмосфера была более плотной. Под поверхностью Марса в отдельных областях должен находиться слой вечной мерзлоты, толщиной несколько километров. В таких районах на поверхности у кратеров видны необычные для планет земной группы застывшие потоки, по которым можно судить о наличии подповерхностного льда.

За исключением равнин, поверхность Марса сильно кратерирована. Кратеры, как правило, выглядят более разрушенными, чем на Меркурии и Луне. Следы ветровой эрозии можно видеть повсюду.

Фобос и Деймос - естественные спутники Марса

Спутники Марса были открыты во время великого противостояния 1877 г. американским астрономом А. Холлом. Их назвали Фобос (в переводе с греческого Страх) и Деймос (Ужас), поскольку в античных мифах бога войны всегда сопровождали его дети - Страх и Ужас. Спутники очень малы по размеру и имеют неправильную форму. Большая полуось Фобоса составляет 13,5 км, а малая 9,4 км; у Деймоса, соответственно, 7,5 и 5,5 км. Зонд «Маринер-7» сфотографировал Фобос на фоне Марса в 1969 г., а «Маринер-9» передал множество снимков обоих спутников, на которых видно, что их поверхности неровные, обильно покрытые кратерами. Несколько близких подлетов к спутникам совершили зонды «Викинг» и «Фобос-2». На лучших фотографиях Фобоса видны детали рельефа размером до 5 метров.

Орбиты спутников круговые. Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии 6000 км от поверхности с периодом 7 час 39 мин. Деймос удален от поверхности планеты на 20 тыс. км, а период его обращения составляет 30 час 18 мин. Периоды вращения спутников вокруг оси совпадают с периодами их обращения вокруг Марса. Большие оси фигур спутников всегда направлены к центру планеты. Фобос восходит на западе и заходит на востоке по 3 раза за марсианские сутки. Средняя плотность Фобоса менее 2 г/см 3 , а ускорение свободного падения на его поверхности составляет 0,5 см/с 2 . Человек весил бы на Фобосе всего несколько десятков граммов и мог бы, бросив камень рукой, заставить его навсегда улететь в космос (скорость отрыва на поверхности Фобоса около 13 м/с). Самый большой кратер на Фобосе имеет диаметр 8 км, сопоставимый с наименьшим поперечником самого спутника. На Деймосе крупнейшая впадина имеет диаметр 2 км. Небольшими кратерами поверхности спутников усеяны примерно также как и Луна. При общем сходстве, обилии мелко раздробленного материала, покрывающего поверхности спутников, Фобос выглядит более «ободранным», а Деймос имеет более сглаженную, засыпанную пылью поверхность. На Фобосе обнаружены загадочные борозды, пересекающие почти весь спутник. Борозды имеют ширину 100-200 м и тянутся на десятки километров. Глубина их от 20 до 90 метров. Есть несколько о происхождении этих борозд, но пока нет достаточно убедительного объяснения, как впрочем и объяснения происхождения самих спутников. Скорее всего, это захваченные Марсом астероиды.

Юпитер

Юпитер не зря называют «царем планет». Это самая крупная планета в Солнечной системе, превосходящая Землю в 11,2 раза по диаметру и в 318 раз по массе. Юпитер имеет низкую среднюю плотность (1,33 г/см 3), поскольку почти целиком состоит из водорода и гелия. Он находится на среднем расстоянии 779 млн. км от Солнца и затрачивает на один оборот по орбите около 12 лет. Несмотря на гигантские размеры, эта планета вращается очень быстро - быстрее Земли или Марса. Самое удивительное, что твердой поверхности в общепринятом смысле у Юпитера нет - это газовый гигант. Юпитер возглавляет группу планет-гигантов. Названный в честь верховного бога античной мифологии (у древних греков - Зевс, у римлян - Юпитер), он находится впятеро дальше от Солнца, чем Земля. Из-за быстрого вращения Юпитер сильно сплюснут: его экваториальный радиус (71 492 км) на 7% больше полярного, что легко заметить при наблюдении в телескоп. Сила тяжести на экваторе планеты в 2,6 раза больше, чем на Земле. Экватор Юпитера наклонен всего на 3° к его орбите, поэтому на планете не бывает смены времен года. Наклон орбиты к плоскости эклиптики еще меньше - всего 1°. Каждые 399 суток повторяются противостояния Земли и Юпитера.

Водород и гелий - основные составляющие этой планеты: по объему соотношения этих газов составляют 89% водорода и 11% гелия, а по массе 80% и 20% соответственно. Вся видимая поверхность Юпитера - это плотные облака, образующие систему темных поясов и светлых зон к северу и югу от экватора до параллелей 40° северной и южной широты. Облака образуют слои коричневатых, красных и голубоватых оттенков. Периоды вращения этих облачных слоев оказались не одинаковыми: чем ближе они к экватору, тем с более коротким периодом вращаются. Так, вблизи экватора они завершают оборот вокруг оси планеты за 9 час 50 мин, а на средних широтах - за 9 час 55 мин. Пояса и зоны - это области нисходящих и восходящих потоков в атмосфере. Атмосферные течения, параллельные экватору, поддерживаются благодаря потокам тепла из глубины планеты, а также быстрому вращению Юпитера и энергии Солнца. Видимая поверхность зон расположена примерно на 20 км выше поясов. На границах поясов и зон наблюдается сильные турбулентные движения газов. Водородно-гелиевая атмосфера Юпитера имеет огромную протяженность. Облачный покров расположен на высоте около 1000 км над «поверхностью», где газообразное состояние меняется на жидкое из-за высокого давления.

Еще до полетов космических аппаратов к Юпитеру было установлено, что поток тепла из недр Юпитера вдвое превышает приток солнечного тепла, получаемого планетой. Это может быть связано с медленным погружением к центру планеты более тяжелых веществ и всплыванием более легких. Падение метеоритов на планету также может быть источником энергии. Окраска поясов объясняется наличием различных химических соединений. Ближе к полюсам планеты, на высоких широтах облака образуют сплошное поле с коричневыми и голубоватыми пятнами поперечником до 1000 км. Самая известная деталь Юпитера - Большое Красное Пятно, овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15000×30000 км (т. е. в нем свободно расположатся два земных шара), а сто лет назад наблюдатели отмечали, что размеры Пятна были вдвое больше. Иногда оно бывает видно не очень четко. Большое Красное Пятно - это долгоживущий вихрь в атмосфере Юпитера, совершающий полный оборот вокруг своего центра за 6 земных суток. Первое исследование Юпитера с близкого расстояния (130 тыс. км) состоялось в декабре 1973 г. с помощью зонда «Пионер-10». Наблюдения, проведенные этим аппаратом в ультрафиолетовых лучах, показали, что планета имеет протяженные водородную и гелиевую короны. Верхний слой облачности, по-видимому, состоит из перистых облаков аммиака, а ниже находится смесь водорода, метана и замерзших кристаллов аммиака. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет около -133 °С. Было обнаружено мощное магнитное поле и зарегистрирована зона наиболее интенсивной радиации на расстоянии 177 тыс. км от планеты. Шлейф магнитосферы Юпитера заметен даже за орбитой Сатурна.

Трасса «Пионера-11», пролетевшего на расстоянии 43 тыс. км от Юпитера в декабре 1974 г., была рассчитана иначе. Он прошел между радиационными поясами и самой планетой, избежав опасной для электронной аппаратуры дозы радиации. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Высота облаков оказалась разной в поясах и зонах. Еще до полетов «Пионера-10 и -11» с Земли при помощи летающей на самолете астрономической обсерватории удалось определить содержание в атмосфере Юпитера других газов. Как и ожидалось, обнаружилось наличие фосфина - газообразного соединения фосфора с водородом (PH 3), придающего цветовую окраску облачному покрову. При нагревании он распадается с выделением красного фосфора. Уникальное взаимное расположение на орбитах Земли и планет-гигантов, имевшее место с 1976 по 1978 гг., было использовано для последовательного изучения Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна с помощью зондов «Вояджер-1 и -2». Их трассы были рассчитаны так, что удалось использовать тяготение самих планет для разгона и поворота трассы полета от одной планеты к другой. В результате перелет к Урану занял 9 лет, а не 16, как было бы по традиционной схеме, а перелет к Нептуну - 12 лет вместо 20. Подобное взаимное расположение планет повторится только через 179 лет.

На основе данных, полученных космическими зондами, и теоретических расчетов построены математические модели облачного покрова Юпитера и уточнены представления о его внутреннем строении. В несколько упрощенном виде Юпитер можно представить в виде оболочек с плотностью, возрастающей по направлению к центру планеты. На дне атмосферы толщиной 1500 км, плотность которой быстро растет с глубиной, находится слой газо-жидкого водорода толщиной около 7000 км. На уровне 0,9 радиуса планеты, где давление составляет 0,7 Мбар, а температура около 6500 К, водород переходит в жидко-молекулярное состояние, а еще через 8000 км - в жидкое металлическое состояние. Наряду с водородом и гелием, в состав слоев входит небольшое количество тяжелых элементов. Внутреннее ядро диаметром 25 000 км металлосиликатное, включающее воду, аммиак и метан. Температура в центре составляет 23 000 К, а давление 50 Мбар. Похожее строение имеет и Сатурн.

Вокруг Юпитера обращаются 63 известных спутника, которые можно разделить на две группы - внутреннюю и внешнюю, или регулярные и иррегулярные; первая группа включает 8 спутников, вторая - 55. Спутники внутренней группы обращаются по почти руговым орбитам, практически лежащим в плоскости экватора планеты. Четыре ближайших к планете спутника - Адрастея, Метида, Амальтея и Теба имеют диаметры от 40 до 270 км и находятся в пределах 2-3 радиусов Юпитера от центра планеты. Они резко отличаются от следующих за ними четырех спутников, расположенных на расстоянии от 6 до 26 радиусов Юпитера и имеющих значительно большие размеры, близкие к размеру Луны. Эти крупные спутники - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты в начале XVII в. почти одновременно Галилео Галилеем и Симоном Марием. Их принято называть галилеевыми спутниками Юпитера, хотя первые таблицы движения этих спутников составил Марий.

Внешняя группа состоит из маленьких - диаметром от 1 до 170 км - спутников, движущихся по вытянутым и сильно наклоненным к экватору Юпитера орбитам. При этом пять более близких к Юпитеру спутника движутся по своим орбитам в сторону вращения Юпитер, а почти все более далекие спутники движутся в обратном направлении. Подробная информация о характере поверхностей спутников получена космическими аппаратами. Остановимся подробнее на галилеевых спутниках. Диаметр ближайшего к Юпитеру спутника Ио 3640 км, а его средняя плотность 3,55 г/см 3 . Недра Ио разогреты из-за приливного влияния Юпитера и возмущений, вносимых в движение Ио его соседями - Европой и Ганимедом. Приливные силы деформируют внешние слои Ио и разогревают их. При этом накопившаяся энергия вырывается на поверхность в виде вулканических извержений. Из жерла вулканов сернистый газ и пары серы выбрасываются со скоростью около 1 км/с на высоту в сотни километров над поверхностью спутника. Хотя в районе экватора температура поверхности Ио составляет в среднем около -140 °C, там существуют горячие пятна размером от 75 до 250 км, в которых температура достигает 100-300 °C . Поверхность Ио покрыта продуктами извержений и имеет оранжевый цвет. Средний возраст деталей на ней небольшой - порядка 1 млн. лет. Рельеф Ио в основном равнинный, но имеется несколько гор высотой от 1 до 10 км. Атмосфера Ио сильно разрежена (практически это вакуум), но за спутником тянется газовый хвост: вдоль орбиты Ио обнаружено излучение кислорода, паров натрия и серы - продуктов вулканических извержении.

Второй из галилеевых спутников - Европа по размеру несколько меньше Луны, его диаметр 3130 км, а средняя плотность вещества около 3 г/см3. Поверхность спутника испещрена сетью светлых и темных линий: по-видимому, это трещины в ледяной коре, возникшие в результате тектонических процессов. Ширина этих разломов меняется от нескольких километров до сотен километров, а протяженность достигает тысяч километров. Оценка толщины коры колеблется от нескольких километров до десятков километров. В недрах Европы также выделяется энергия приливного взаимодействия, которая поддерживает в жидком виде мантию - подледный океан, возможно даже теплый. Не удивительно поэтому, что существует предположение о возможности существования простейших форм жизни в этом океане. Исходя из средней плотности спутника, под океаном должны быть силикатные породы. Поскольку кратеров на Европе, имеющей довольно гладкую поверхность, очень мало, возраст деталей этой оранжево-коричневой поверхности оценивается в сотни тысяч и миллионы лет. На снимках высокого разрешения, полученных «Галилео», видны отдельные поля неправильной формы с вытянутыми параллельными хребтами и долинами, напоминающими шоссейные дороги. В ряде мест выделяются темные пятна, скорее всего это отложения вещества, вынесенного из-под ледяного слоя.

По мнению американского ученого Ричарда Гринберга, условия для жизни на Европе следует искать не в глубоком подледном океане, а в многочисленных трещинах. Из-за приливного эффекта трещины периодически сужаются и расширяются до ширины 1 м. Когда трещина сужается, вода океана уходит вниз, а когда она начинает расширяться, вода поднимается по ней почти до самой поверхности. Сквозь ледяную пробку, мешающую воде достичь поверхности, проникают солнечные лучи, неся энергию, необходимую живым организмам.

Самый крупный спутник в системе Юпитера - Ганимед имеет диаметр 5268 км, однако его средняя плотность лишь вдвое превосходит плотность воды; это говорит о том, что около 50% массы спутника приходится на лед. Множество кратеров, покрывающих участки темно-коричневого цвета, свидетельствует о древнем возрасте этой поверхности, около 3-4 млрд. лет. Более молодые участки покрыты системами параллельных борозд, сформированных более светлым материалом в процессе растяжения ледяной коры. Глубина этих борозд - несколько сотен метров, ширина - десятки километров, а протяженность может доходить до нескольких тысяч километров. У некоторых кратеров Ганимеда встречаются не только светлые лучевые системы (похожие на лунные), но иногда и темные.

Диаметр Каллисто 4800 км. Исходя из средней плотности спутника (1,83 г/см 3), предполагают, что водяной лед составляет около 60% его массы. Толщина ледяной коры, как и у Ганимеда, оценивается десятками километров. Вся поверхность этого спутника сплошь усеяна кратерами самых разных размеров. На нем нет протяженных равнин или систем борозд. Кратеры на Каллисто имеют слабо выраженный вал и небольшую глубину. Уникальной деталью рельефа является многокольцевая структура диаметром 2600 км, состоящая из десяти концентрических колец. Температура поверхности на экваторе Каллисто в полдень достигает -120 °C. У спутника обнаружено собственное магнитное поле.

30 декабря 2000 г. вблизи Юпитера прошел зонд «Кассини», направляющийся к Сатурну. При этом был выполнен ряд экспериментов в окрестности «царя планет». Один из них был направлен на обнаружение очень разреженных атмосфер галилеевых спутников во время их затмения Юпитером. Другой эксперимент состоял в регистрации излучения радиационных поясов Юпитера. Интересно, что параллельно с работой «Кассини» это же излучение регистрировалось с помощью наземных телескопов школьниками и студентами в США. Результаты их исследований были использованы наряду с данными «Кассини».

В результате изучения галилеевых спутников была высказана интересная гипотеза о том, что на ранних стадиях своей эволюции планеты-гиганты излучали в космос огромные потоки тепла. Излучение Юпитера могло плавить льды на поверхности трех галилеевых спутников. На четвертом - Каллисто - этого не должно было произойти, поскольку он удален от Юпитера на 2 млн. км. Поэтому и поверхность его так отличается от поверхностей более близких к планете спутников.

Сатурн

Среди планет-гигантов Сатурн выделяется своей замечательной системой колец. Подобно Юпитеру, он представляет собой огромный быстро вращающийся шар, состоящий преимущественно из жидкого водорода и гелия. Обращаясь вокруг Солнца на расстоянии в 10 раз дальше Земли, Сатурн совершает полный оборот по почти круговой орбите за 29,5 лет. Угол наклона орбиты к плоскости эклиптики составляет всего 2°, в то время как экваториальная плоскость Сатурна наклонена на 27° к плоскости его орбиты, поэтому смена времен года присуща этой планете.

Имя Сатурна восходит к римскому аналогу античного титана Кроноса, сына Урана и Геи. Эта вторая по массе планета превосходит Землю по объему в 800 раз, а по массе в 95 раз. Нетрудно вычислить, что его средняя плотность (0,7 г/см 3) меньше плотности воды - уникально низкая для планет Солнечной системы. Экваториальный радиус Сатурна по верхней границе облачного слоя 60 270 км, а полярный радиус на несколько тысяч километров меньше. Период вращения Сатурна составляет 10 час 40 мин. В атмосфере Сатурна содержится 94% водорода и 6% гелия (по объему).

Нептун

Нептун был открыт в 1846 г. в результате точного теоретического прогноза. Изучив движение Урана, французский астроном Леверье определил, что на седьмую планету влияет притяжение не менее массивного неизвестного тела, и вычислил его положение. Руководствуясь этим прогнозом, немецкие астрономы Галле и Д"Аррест обнаружили Нептун. Позднее выяснилось, что, начиная с Галилея, астрономы отмечали положение Нептуна на картах, но принимали его за звезду.

Нептун - четвертая из планет-гигантов, назван в честь бога морей в античной мифологии. Экваториальный радиус Нептуна (24 764 км) почти в 4 раза превышает радиус Земли, а по массе Нептун в17 раз больше нашей планеты. Средняя плотность Нептуна 1,64 г/см 3 . Он обращается вокруг Солнца на расстоянии 4,5 млрд км (30 а. е.), совершая полный цикл почти за 165 земных лет. Плоскость орбиты планеты наклонена на 1,8° к плоскости эклиптики. Наклон экватора к плоскости орбиты составляет 29,6°. Из-за большой удаленности от Солнца освещенность на Нептуне в 900 раз меньше, чем на Земле.

Данные, переданные «Вояджером-2», который прошел на расстоянии около 5000 км от поверхности облачного слоя Нептуна в 1989 г., позволили увидеть детали облачного покрова планеты. Полосы на Нептуне выражены слабо. Большое темное пятно размером с нашу планету, обнаруженное в южном полушарии Нептуна, является гигантским антициклоном, совершающим полный оборот за 16 земных суток. Это область повышенного давления и температуры. В отличие от Большого Красного Пятна на Юпитере, дрейфующего со скоростью 3 м/с, Большое Темное Пятно на Нептуне перемещается к западу со скоростью 325 м/с. Темное пятно меньших размеров, расположенное на 74° ю. ш., за неделю сместилось на 2000 км к северу. Довольно быстрым движением отличалось и светлое образование в атмосфере - так называемый «скутер». В некоторых местах скорость ветра в атмосфере Нептуна достигает 400-700 м/с.

Как и у других планет-гигантов, атмосфера у Нептуна в основном состоит из водорода. На долю гелия приходится около 15%, и 1% - на долю метана. Видимый облачный слой соответствует давлению 1,2 бар. Предполагается, что на дне нептунианской атмосферы находится океан из воды, насыщенной различными ионами. Значительное количество метана, по-видимому, содержится глубже, в ледяной мантии планеты. Даже при температуре в тысячи градусов, при давлении в 1 Мбар смесь воды, метана и аммиака может образовать твердые льды. На долю горячей ледяной мантии, вероятно, приходится 70% массы всей планеты. Около 25% массы Нептуна должно, по расчетам, принадлежать ядру планеты, состоящему из окислов кремния, магния, железа и его соединений, а также каменных пород. Модель внутреннего строения планеты показывает, что давление в ее центре около 7 Мбар, а температура около 7000 К. В отличие от Урана, поток тепла из недр Нептуна почти втрое больше тепла, получаемого от Солнца. Этот феномен связывают с выделением тепла при радиоактивном распаде веществ с большим атомным весом.

Магнитное поле Нептуна вдвое слабее, чем поле Урана. Угол между осью магнитного диполя и осью вращения Нептуна 47°. Центр диполя смещен на 6000 км в южное полушарие, поэтому магнитная индукция у южного магнитного полюса в 10 раз выше, чем у северного.

Кольца Нептуна в целом похожи на кольца Урана, с той лишь разницей, что суммарная площадь вещества в кольцах Нептуна в 100 раз меньше, чем в кольцах Урана. Отдельные дуги колец, окружающих Нептун, были обнаружены при покрытиях звезд планетой. На снимках «Вояджера-2» вокруг Нептуна видны незамкнутые образования, которые назвали арками. Они расположены на сплошном самом внешнем кольце малой плотности. Диаметр внешнего кольца 69,2 тыс. км, а ширина арок примерно 50 км. Другие кольца, находящиеся на расстояниях от 61,9 тыс. км до 62,9 тыс. км, замкнутые. При наблюдениях с Земли к середине ХХ века были найдены 2 спутника Нептуна - Тритон и Нереида. «Вояджер-2» обнаружил еще 6 спутников размером от 50 до 400 км и уточнил диаметры Тритона (2705 км) и Нереиды (340 км). В 2002-03 гг. при наблюдениях с Земли были открыты еще 5 далеких спутников Нептуна.

Крупнейший спутник Нептуна - Тритон обращается вокруг планеты на расстоянии 355 тыс. км с периодом около 6 суток по круговой орбите, наклоненной на 23° к экватору планеты. При этом он единственный из внутренних спутников Нептуна, движущийся по орбите в обратном направлении. Период осевого вращения Тритона совпадает с его орбитальным периодом. Средняя плотность Тритона 2,1 г/см3. Температура поверхности очень низкая (38 К). На космических снимках большая часть поверхности Тритона представляет собой равнину с множеством трещин, отчего она напоминает дынную корку. Южный полюс окружает светлая полярная шапка. На равнине обнаружены несколько впадин поперечником 150 - 250 км. Вероятно, ледяная кора спутника многократно перерабатывалась в результате тектонической активности и падения метеоритов. У Тритона, по-видимому, есть каменное ядро радиусом около 1000 км. Предполагается, что ледяная кора толщиной около 180 км покрывает водный океан глубиной около 150 км, насыщенный аммиаком, метаном, солями и ионами. Разреженная атмосфера Тритона в основном состоит из азота, небольшого количества метана и водорода. Снег на поверхности Тритона - это иней азота. Полярная шапка также образована азотным инеем. Удивительные образования, выявленные на полярной шапке - темные пятна, вытянутые к северо-востоку (их было найдено около пятидесяти). Они оказались газовыми гейзерами, поднимающимися на высоту до 8 км, и затем превращающиеся в шлейфы, тянущиеся примерно на 150 км.

В отличие от остальных внутренних спутников, Нереида движется по очень вытянутой орбите, своим эксцентриситетом (0,75) больше похожей на орбиту комет.

Плутон

Плутон, после его открытия в 1930 г., считался самой маленькой планетой Солнечной системы. В 2006 г. решением Международного астрономического союза он был лишен статуса классической планеты и стал прототипом нового класса объектов - карликовых планет. Пока в группу планет-карликов кроме него входят астероид Церера и несколько недавно открытых объектов в поясе Койпера, за орбитой Нептуна; один из них даже превышает размером Плутон. Нет сомнений, что в поясе Койпера обнаружатся и другие подобные объекты; так что планет-карликов в Солнечной системе может оказаться довольно много.

Плутон обращается вокруг Солнца за 245,7 лет. В момент своего открытия он был довольно далеко от Солнца, занимая месту девятой планеты Солнечной системы. Но орбита Плутона, как оказалось, имеет значительный эксцентриситет, поэтому в каждом орбитальном цикле он в течение 20 лет находится ближе к Солнцу, чем Нептун. В конце ХХ столетия как раз был такой период: 23 января 1979 г. Плутон пересек орбиту Нептуна, так что оказался ближе него к Солнцу и формально превратился в восьмую планету. В этом статусе он пребывал до по 15 марта 1999 г. Пройдя через перигелий своей орбиты (29,6 а. е.) в сентябре 1989 г., Плутон теперь удаляется в сторону афелия (48,8 а. е.), которого он достигнет в 2112 г., а первый после своего открытия полный оборот вокруг Солнца завершит лишь в 2176 г.

Чтобы понять интерес астрономов к Плутону, нужно вспомнить историю его открытия. В начале ХХ века, наблюдая за движением Урана и Нептуна, астрономы заметили некоторую странность в их поведении и предположили, что за орбитами этих планет существует еще одна, неоткрытая, гравитационное влияние которой сказывается на движении известных планет-гигантов. Астрономы даже рассчитали предполагаемое место этой планеты, - «Планеты Х», - хотя и не очень уверенно. После длительных поисков, в 1930 г. американский астроном Клайд Томбо открыл девятую планету, названную именем бога подземного мира - Плутона. Однако открытие, по-видимому, было случайным: последующие измерения показали, что масса Плутона слишком мала, чтобы его гравитация заметным образом отразилась на движении Нептуна и, тем более, Урана. Орбита Плутона оказалась значительно более вытянутой, чем у других планет, и заметно наклоненной (17°) к эклиптике, что также не характерно для планет. Некоторые астрономы склонны считать Плутон «неправильной» планетой, больше похожей на стероид или на потерянный спутник Нептуна. Однако у Плутона есть свои спутники, а по временам бывает и атмосфера, когда покрывающие его поверхность льды испаряются в области перигелия орбиты. Вообще же Плутон исследован очень слабо, поскольку к нему пока не долетел ни один зонд; до недавних пор не предпринималось даже таких попыток. Но в январе 2006 г. к Плутону стартовал аппарат «New Horizons» (NASA), который должен пролететь мимо планеты в июле 2015 г.

Измеряя интенсивность отраженного Плутоном солнечного света, астрономы установили, что видимый блеск планеты периодически меняется. Этот период (6,4 сут) был принят за период осевого вращения Плутона. В 1978 г. американский астроном Дж. Кристи обратил внимание на неправильную форму изображения Плутона на фотоснимках, полученных с наилучшим угловым разрешением: размытое пятнышко изображения часто мело выступ с одной стороны; его положение также изменялось с периодом 6,4 сут. Кристи заключил, что у Плутона имеется довольно крупный спутник, который назвали Хароном по имени мифического лодочника, перевозившего души умерших по рекам в подземном царстве мертвых (владыкой этого царства, как известно, был Плутон). Харон появляется то с севера, то с юга от Плутона, поэтому стало ясно, что орбита спутника, как и ось вращения самой планеты, сильно наклонена к плоскости ее орбиты. Измерения показали, что угол между осью вращения Плутона и плоскостью его орбиты составляет около 32°, а вращение обратное. Орбита Харона лежит в экваториальной плоскости Плутона. В 2005 г. были открыты еще два небольших спутника - Гидра и Никс, обращающиеся дальше Харона, но в той же плоскости. Таким образом, Плутон со своими спутниками напоминает Уран, который вращается, «лежа на боку».

Период вращения Харона, составляющий 6,4 суток, совпадает с периодом его движения вокруг Плутона. Как и Луна, Харон всегда обращен к планете одной стороной. Это свойственно всем спутникам, движущимся недалеко от планеты. Удивительно другое - Плутон также обращен к Харону всегда одной и той же своей стороной; в этом смысле они равноправны. Плутон и Харон - уникальная двойная система, очень компактная и имеющая беспрецедентно высокое отношение масс спутника и планеты (1:8). Отношение масс Луны и Земли, например, составляет 1:81, а у других планет аналогичные отношения гораздо меньше. По существу, Плутон и Харон - двойная карликовая планета.

Наилучшие изображения системы Плутон - Харон были получены Космическим телескопом «Хаббл». По ним удалось определить расстояние между спутником и планетой, оказавшееся всего около 19 400 км. Используя затмения звезд Плутоном, а также взаимные затмения планеты ее спутником, удалось уточнить их размеры: диаметр Плутона по недавним оценкам составляет 2300 км, а диаметр Харона - 1200 км. Средняя плотность Плутона находится в пределах от 1,8 до 2,1 г/см 3 , а Харона - от 1,2 до 1,3 г/см 3 . По-видимому, внутреннее строение Плутона, состоящего из каменных пород и водяного льда, отличается от строения Харона, больше похожего на ледяные спутники планет-гигантов. Поверхность Харона на 30% темнее, чем у Плутона. Различен и цвет у планеты и спутника. По-видимому, они образовались независимо друг от друга. Наблюдения показали, что в перигелии орбиты яркость Плутона заметно увеличивается. Это дало основание предположить появление у Плутона временной атмосферы. При покрытии звезды Плутоном в 1988 г. яркость этой звезды убывала постепенно в течение нескольких секунд, из чего было окончательно установлено наличие у Плутона атмосферы. Главной ее составляющей, скорее всего, служит азот, а из других компонентов возможно наличие метана, аргона и неона. Толщина слоя дымки оценивается в 45 км, а самой атмосферы - в 270 км. Содержание метана должно меняться в зависимости от положения Плутона на орбите. Плутон прошел перигелий в 1989 г. Расчеты показывают, что часть отложений замерзшего метана, азота и углекислого газа, имеющихся на его поверхности в виде льдов и инея, при приближении планеты к Солнцу переходит в атмосферу. Максимальная температура поверхности Плутона составляет 62 К. Поверхность Харона, по-видимому, образована водяным льдом.

Итак, Плутон - это единственная планета (хоть и карликовая), атмосфера у которой то возникает, то исчезает, как у кометы во время ее движения вокруг Солнца. С помощью космического телескопа «Хаббл» в мае 2005 года были обнаружены два новых спутника карликовой планеты Плутон, получившие названия Никта и Гидра. Орбиты этих спутников располагаются за орбитой Харона. Никта находится на расстоянии около 50000 км от Плутона, а Гидра - около 65 000 км. Миссия «Новые горизонты», стартовавшая в январе 2006 г., предназначена для изучения окрестностей Плутона и Пояса Койпера.

Близкие встречи с автоматическими космическими аппаратами превратили для нас планеты, спутники и бесчисленные мелкие миры из интригующих разрисованных дисков или далеких точек света в полноценные сложные объекты с уникальной историей.

РЯДОМ С СОЛНЦЕМ

Ближе всего к Солнцу лежит быстро вращающийся Меркурий, и именно он задал ученым сложнейшую задачу, поскольку аппараты сталкиваются с трудностями при выходе на его орбиту. Благодаря станции «Маринер-10», стартовавшей в 1973 году, мы узнали о поверхности Меркурия.

Астрономы были рады любой возможности увидеть хоть какие-либо детали поверхности этой планеты. Теперь, когда космическая станция «МЕССЕНДЖЕР», наконец, вышла на орбиту Меркурия, ей предстоит составить карту его невидимой стороны.

БЛИЗНЕЦ ЗЕМЛИ

Венера, вторая от Солнца планета и ближайшая соседка Земли, с начала 1960-х годов приняла у себя целый отряд орбитальных аппаратов и посадочных модулей. При этом ее враждебная поверхность быстро разрушала все аппараты, которые пытались войти в ее плотную атмосферу.

Советские аппараты для изучения Венеры достигли уникальных успехов: жесткая и мягкая посадка на поверхность, изучение атмосферы, обнаружение водородной короны, первый сеанс радиосвязи с другой планеты и пр. В начале 1990-х годов американская станция «Магеллан» с помощью радара составила карту поверхности планеты, открыв целый мир вулканов.

Стартовые окна . Отправить космическую станцию на другую планету очень трудно, это ведь не простой перелет по прямой линии от одной орбиты до другой. Следовательно, космический аппарат должен пройти дальше кратчайшего расстояния между двумя объектами. Аппараты используют гомановскую траекторию (орбиту Гомана — Ветчинкина). По существу, это сегмент эллиптической орбиты вокруг Солнца, которая заставляет аппарат вращаться по спирали, приближаясь к центру Солнечной системы. Такие орбиты помогают минимизировать расход топлива, однако из-за подобных условий аппарат может покидать Землю только в узком временном окне (где-то пару недель), когда он точно сможет встретиться с нужным объектом. Если маршрут космической станции проходит мимо больше одной планеты, то планирование полета вызывает значительные трудности.

НАШ СПУТНИК

Луна находится на нашем космическом крыльце, поэтому ее так легко наблюдать в тех или иных подробностях в любой телескоп. Наверное, поэтому Луна была и остается популярной целью для космических аппаратов, начиная с самых первых советских экспедиций «Луна» в конце 1950-х годов.

Многие американские станции 1960-х годов конструировались преимущественно в поддержку пилотируемой программы «Аполлон». К примеру, аппараты серии «Рейнджер» сделали подробные фотографии поверхности нашего спутника. Полученные фото показали, что лунные кратеры не имеют нижней границы размеров, поэтому, вероятно, являются следствием ударов метеоритов, а не вулканической активности.

Вскоре после этого американские аппараты «Сервейер», выполнившие мягкую посадку, исследовали условия на поверхности Луны, а серия орбитальных аппаратов «Лунар Орбитер» составила подробный фотографический атлас.

С 1990-х годов к Луне снова были отправлены космические станции, в частности Lunar Prospector (он первым составил карту элементного состава поверхности Луны) и японский орбитальный аппарат «КАГУЯ», оборудованный камерами высокого разрешения.

МЕНЯЮЩИЙСЯ МАРС

Красная планета служила непрерывным источником для игры воображения многих специалистов еще задолго до начала космической эры. Первые станции «Маринер» пролетали над кратерированными южными высокогорьями. Эти первые беглые взгляды обнаружили нечто вроде ржавой версии нашей безжизненной Луны, развенчав все иллюзии о том, что Марс может быть вполне гостеприимен для нас. Прибытие орбитального аппарата «Маринер-9» в 1971 году изменило представления о планете. Обнаружилось, что это куда более интересный мир с громадными вулканами и древними руслами рек.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СЕКРЕТЫ

В 1996 году была запущена станция «Марс Глобал Сервейор», которая вместе с последовавшими за ней другими аппаратами обнаружила будоражащие воображение признаки того, что на или под поверхностью Марса и сегодня может течь вода.

Благодаря посадочным модулям мы узнали историю Марса. Аппараты «Викинг» представили нам первый беглый взгляд на пустынную поверхность планеты в 1976 году, когда они тщетно искали признаки жизни. Mars Pathfinder («Марсопроходец») и марсоходы Mars Exploration Rover осматривали ландшафт планеты в 1997-м и далее с 2004 года. Они помогли раскрыть ряд важных геологических секретов, нашли убедительные доказательства того, что некогда стоячая вода была широко распространена по всей планете.

Посадочный модуль «Феникс», запущенный в 2007 году, прибыл на Северный полюс Марса в мае 2008 для подтверждения существования на планете воды. В сентябре 2008 года модуль увидел снег, падавший с облаков Марса.

МАЛЫЕ МИРЫ

Космические аппараты посещали также — астероиды и кометы. Комета Галлея, первый такой объект, который земные станции посетили в 1986 году, оказалась очень эффектной. Последовавшие в дальнейшем миссии исследовали кометы различными способами: отбирали образцы материала из их хвостов, падали на них и фотографировали их поверхности.

«Галилео» впервые показал нам крупным планом астероид, когда находился в полете к Юпитеру в 1991 году. Но первые подробные снимки были получены в рамках проекта по отслеживанию околоземных астероидов NEAR, когда космическая станция вышла на орбиту астероида (433) Эрос на целый год, начиная с 2000-го.

СРЕДИ ГИГАНТОВ

За пределы пояса астероидов , полетевшие на свидание с Юпитером и Сатурном в 1970-х годах. Они проложили путь аппаратам «Вояджер», обнаружившим сложность устройства планет-гигантов.

Хотя встреча с небесным телом ограничивалась лишь расширенным пролетом мимо него, великолепные камеры на борту и тщательно высчитанные траектории позволяли станциям проходить максимально близко к крупнейшим спутникам. Вот почему им удалось открыть вулканическую активность на Ио, признаки наличия океана под ледяной корой Европы, плотную атмосферу, укрывающую Титан, и поразительную сложность системы колец Сатурна.

Этих открытий оказалось более чем достаточно, чтобы подтвердить целесообразность отправки орбитальных станций «Галилео» и «Кассини» для исследования Юпитера и Сатурна. «Галилео» не только подтвердил теории о существовании водяного океана на спутнике Юпитера Европе, но и нашел доказательства чего-то похожего под поверхностью Ганимеда и Каллисто. «Кассини» открыла на Титане углеводородные озера, а также выявила активность на маленьком спутнике Энцеладе.

НА КРАЙ СВЕТА

Если «Вояджер-1» от Сатурна полетел в космическое пространство, то «Вояджер-2» с помощью гравитационных маневров обогнул Уран и Нептун, бросив лишь беглый взгляд на эти холодные миры и их системы спутников.

Ни один из этих аппаратов, находясь на пути к краю Солнечной системы, не смог пролететь мимо объектов пояса Койпера, но запущенная недавно станция «Новые горизонты» заполнит этот пробел, и наше первое разведывательное освоение Солнечной системы, длившееся более полувека, будет завершено.

История и строение

Солнечная система – наша планетная система, включающая в себя Солнце и все естественные объекты, вращающиеся вокруг него. Она появилась 4,57 миллиарда лет назад, когда температура и давление, создаваемые гравитацией внутри первичного газопылевого облака, привели к началу термоядерной реакции.

Основную часть массы Солнечной системы заключается в Солнце, а все остальное содержится в планетах, карликовых планетах, астероидах, кометах, пыли и газе. Восемь относительно уединенных планет имеют относительно круговые орбиты и располагаются в границах почти плоского диска - плоскости эклиптики. Земля входит в так называемую земную группу, в которую входят первые четыре от Солнца планеты - Меркурий, Венера, Земля и , состоящие в основном, из силикатов и металлов. За ними следует группа из четырех более удалённых от Солнца планет - , Урана и Нептуна (также называемых газовыми гигантами), по сравнению с планетами земного типа их размеры огромны. Особенно велики Юпитер и Сатурн, крупнейшие в Солнечной системе, состоящие в основном из гелия и водорода; в составе Урана и Нептуна, кроме водорода и гелия, определяется также угарный газ и метан. Эти планеты также называют «ледяными гигантами». Все газовые гиганты окружены кольцами из пыли и других частиц.

Наша система обладает двумя областями с малыми телами. Пояс астероидов между Марсом и Юпитером включает в себя множество объектов, состоящих из силикатов и металлов, что говорит о сходстве с планетами земного типа. Самые крупные объекты в нем это карликовая планета и астероиды Веста, Гигея и Паллада. За орбитой Нептуна находится так называемый пояс Койпера, его объекты состоят из водяного льда, аммиака и метана. Крупнейшими объектами пояса Койпера , обнаруженными на этот день, считают , Седну, Хаумеа, Макемаке, Квавар, Орк и Эриду.

В Солнечной системе существуют и другие популяции малых тел, такие как планетные квазиспутники и троянцы, околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе кометы, метеороиды и космическая пыль.

Солнечный ветер (поток плазмы от Солнца) создаёт пузырь в межзвёздной среде, называемый гелиосферой , который простирается до края рассеянного диска. Гипотетическое облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз дальше гелиосферы.

Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.

Центральный объект системы, Солнце, является так называемым жёлтым карликом и принадлежит к звездам главной последовательности спектрального класса G2V. Несмотря на такое название, Солнце вовсе не маленькая звезда. Ее масса составляет примерно 99,866 % массы всей системы. Примерно 99 % оставшейся массы приходится на газовые гиганты (из этого большая часть досталась Юпитеру и Сатурну - около 90 %).

Движение большинства крупных объектов Солнечной системы происходит практически в одной плоскости, получившей название плоскость эклиптики , но движение комет и многих объектов пояса Койпера часто характеризует большой угол наклона к этой плоскости.

Направление вращения всех планет и большинства других объектов повторяет направление вращения Солнца , из этого правила есть исключения, например, комета Галлея.

Самая большая угловая скорость зафиксирована у Меркурия - на полный оборот вокруг Солнца он тратит 88 земных суток, а у самой далекой планеты, Нептуна, один оборот вокруг Солнца происходит за 165 земных лет.

У большинства планет направление вращения вокруг своей оси и направление вращения вокруг Солнца совпадают, исключением из этого правила являются Венера и Уран. Венера вращается в обратную сторону, причем очень медленно, один оборот происходит за 243 земных дня, а ось вращения Урана наклонена к оси эклиптики почти на 90°, практически он «лежит на боку».

Многие планеты в Солнечной системе имеют спутники, при этом некоторые из них превосходят по размерам Меркурий. Часто крупные спутники вращаются синхронно, это значит, что спутник всегда повернут к планете одной стороной.