Солнечная система

Солнечная система



Центральное тело нашей системы, это Солнце – звезда, принадлежащая к классу желтых карликов. Солнце является самым массивным объектом нашей планетной системы. 



Первая планета Солнечной системы – Меркурий – самая маленькая планета земной группы (в нее кроме Земли и Меркурия входят Венера и Марс). После Меркурия идет Венера – сестра Земли, скрытая вечными облаками. Третья планета Солнечной системы – Земля – колыбель человечества. У нашей планеты есть спутник – Луна, который в 81 раз легче Земли, но все равно нашу планету можно считать двойной. Четвертая планета – красный Марс – пустынная планета с двумя спутниками, которая приковывала взоры всех людей в недалеком прошлом и... второе небесное тело, на которое планируется пилотируемый полет (первым была Луна). 



Следующая большая группа планет – планеты-гиганты. Самым большим и массивным из гигантов является Юпитер, который представляет из себя Солнечную систему в миниатюре. Из его более чем 40 спутников мы остановимся на самых больших – Ио, Европе, Ганимеде и Каллисто. Эти спутники носят название галилеевских – в честь их первооткрывателя – Галилео Галилея. Следующая планета-гигант – Сатурн, известная всем своими великолепными кольцами. Из 22 спутников Сатурна мы посетим всего семь – Титан, Энцелад, Япет, Рею, Диону, Тефию и Мимас. Следующая планета-гигант – Уран – необычна тем, что она как-бы “лежит на боку” – ось наклона Урана с плоскостью эклиптики составляет 98° – благодаря чему на Уране происходит очень резкая смена времен года. Из его 21 спутника мы посетим Миранду, Ариэль, Умбриэль, Титанию и Оберон. Еще одна отличительная особенность Урана – вращение в обратную сторону. Последней планетой-гигантом является Нептун (Самый большой спутник Нептуна – Тритон). Все планеты-гиганты отличает наличие большого числа спутников, системы колец и протяженные газовые атмосферы. 



Самая последняя планета Солнечной системы – Плутон – является самой маленькой планетой. У Плутона имеется единственный спутник – Харон, который немногим меньше самой планеты. Благодаря этому система Плутон-Харон является действительно двойной планетой. После открытия в поясе Койпера трансплутонного объекта Квавар с диаметром более половины диаметра Плутона всерьез начали рассматривать вопрос о том, что считать планетой и выделять ли Плутон и транплутонные объекты в группу планет-карликов или понизить статус Плутона до астероида.


Солнце



Ближайшая к Земле звезда. Карлик главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Среднее расстояние от Земли (астрономическая единица или а.е.) 149.6 млн. км. Принадлежит к спектральному классу G2V. Центральное тело нашей планетной системы. Возникло около 4.7 млрд. лет тому назад вместе с другими планетами. Масса 1.99 1030 кг., радиус 696 тыс. км, средняя плотность 1.41 кг/м3, светимость 3.85*1026 Вт, эффективная температура 5779К. Период вращения (синодический) изменяется от 27 сут. на экваторе до 32 сут. у полюсов. Ускорение свободного падения в фотосфере 274 м/с2.

Общая структура: энерговыделяющее ядро (от центра до расстояния в четверть радиуса), область лучистой теплопроводности (от 1/4 до 2/3 радиуса) и конвективная зона (последняя треть радиуса). Физические условия в этих внутренних слоях Солнца определяются теоретическими расчетами и проверяются методами гелиосейсмологии и нейтринной астрономии. Выше конвективной зоны начинаются непосредственно наблюдаемые внешние слои солнечной атмосферы, состоящие (по числу атомов) в основном из водорода, 10% гелия, 1/1000 углерода, азота и кислорода и 1/10 000 металлов вместе со всеми остальными химическими элементами. Атмосфера Солнца условно разделяется на три оболочки:

	почти нейтрального водорода и однократно ионизованных металлов (фотосфера, толщина 200-300 км), 

	неоднородного слоя, в котором по мере продвижения вверх последовательно ионизуются водород, гелий и др. химические элементы (хромосфера, протяженность 10-20 тыс. км) и

	разреженной изотермической короны, в которой все атомы ионизованы вплоть до самых глубоких электронных оболочек. Солнечная корона постепенно переходит в динамическое образование постоянно расширяющегося потока ионизованных атомов (в основном протонов, альфа-частиц и свободных электронов), образующих солнечный ветер, простирающийся за орбиты Земли и Марса. 
Меркурий



Ближайшая к Солнцу планета, по размерам похожая на Луну (радиус 2439 км), а по средней плотности (5.42 г/см3) на Землю. Ускорение свободного падения на поверхности 372 см/с2, в 2.6 раза меньше земного. Период обращения вокруг Солнца составляет около 88 земных суток. Максимальный видимый угловой размер около 7″. Вращение прямое с периодом 58.6±0.5 суток. Это близко к 2/3 периода обращения планеты вокруг Солнца. Ось вращения почти перпендикулярна к плоскости эклиптики. Cоизмеримость периодов вращения и обращения объясняется приливными явлениями. Поверхность очень напоминает лунную: множество кратеров самых различных размеров. Имеются также очень высокие (в несколько километров) уступы длиною в тысячи километров. Температура поверхности в полдень на экваторе достигает 700 К, а на ночной стороне падает до 100 К. Поверхностный слой грунта – мелко раздробленная порода с низкой плотностью. Атмосфера Меркурия имеет чрезвычайно малую плотность: концентрация не более 106см–3 у поверхности (как в земной атмосфере на высоте 700 км). Состав атмосферы известен плохо, возможен гелий (концентрация около 104см–3) и натрий (около 105см–3). Меркурий имеет собственное магнитное поле в 300 раз слабее земного (около 0.002 Э), что говорит о возможном существовании жидкого ядра. Спутников нет. 

 

Немного фактов о Меркурии

		Меркурий – одна из пяти "странствующих звезд", которые были известны еще в античности.

		Меркурий можно увидеть либо вечером как "звезду", расположенную не далеко от места захода Солнца, либо утром как "звезду" около места восхода Солнца.

		Древние греки называли Меркурий двумя именами: вечернюю звезду – Гермес, а утреннюю звезду – Аполлон, полагая, что это разные объекты.

		Планета названа в честь быстроногого Меркурия, одного из римских богов.

		Планета была названа тевтонцами в честь их бога Водена (Woden). Среда (англо-саксонское: wodnesdaeg) названа в честь него.


Венера



Вторая планета Солнечной системы, удаленная от Солнца, на среднее расстояние 0,723 а.е. (108 млн. км); радиус твердой поверхности 6052 км (0,95 земного), самая яркая на земном небе утренняя или вечерняя "звезда". Видимый угловой диаметр меняется от 20″ до 1′. Во время наилучшей видимости видимая звездная величина достигает -4m. Масса 4,87*1024 кг (0,82 масс Земли), средняя плотность 5250 кг/м3, вращение с периодом 243 сут обратное и синхронное относительно Земли (в нижнем соединении всегда обращена к Земле одной и той же стороной). Сидерический период обращения 224,7 суток и за один оборот вокруг Солнца на Венере происходят два восхода и два захода Солнца, а продолжительность суток составляет 117 земных суток. Синодический период обращения 583,9 сут. Наклонение экватора к плоскости орбиты мало (около 3°), так что сезонные вариации температуры почти отсутствуют. Наличие мощной атмосферы установлено в 1761 г. М.В. Ломоносовым. На высотах 50-70 км Венеру окутывает трехъярусный плотный слой облаков с температурой около 230 К, в которых имеются капельки серной кислоты. Облака образуют мощный сплошной слой, полностью скрывающий каменистую и гористую поверхность планеты, которая покрыта кратерами и имеет температуру 730-740 К за счет парникового эффекта от атмосферы; самые высокие горы Максвелла, 11 км. В. отличается высоким уровнем геологической активности и множеством вулканических базальтов и тектонических образований, специфичных только для Венеры (венцы, куполообразные холмы, паутинные сети лавовых потоков и тектонических трещин, а также около 1000 ударных кратеров; предполагается, что и по внутреннему строению Венера похожа на Землю. У поверхности плотность атмосферы составляет около 1/15 плотности воды, а давление 90 атм. В ней преобладают углекислый газ СО2 (96-97%) и азот N2 (3-4 %.) с незначительной примесью некоторых других газов (водяной пар Н2О, угарный газ СО, двуокись серы SO2, пары соляной кислоты НСl, пары фтористоводородной кислоты НР). Содержание Н2О в глубоких слоях атмосферы составляет всего около 0,002 %, что очень мало по сравнению с количеством воды на Земле. Поэтому на Венере нет океанов. Нижние конвективные слои атмосферы (тропосфера) на Венере толще земных. На высотах 50-70 км постоянно дуют ветры, имеющие среднюю скорость около 100 км/с. Как и Земля Венера обладает ионосферой. Максимум концентрации электронов и ионов находится на высоте около 150 км. Здесь днем электронная концентрация около 3*105 электронов/см–3, а ночью – на порядок меньше. Собственное магнитное поле Венеры практически отсутствует.


Земля



Третья от Солнца планета Солнечной системы, удаленная от него на среднее расстояние 1 а.е., с периодом обращения в 1 год. Масса 5.98*1024 кг, полярный радиус 6356.9 км, экваториальный 6378.17 км, (сжатие около 1/300); средняя плотность 5.5 г/см3; период осевого вращения относительно звезд 23 часа 56 минуты 04.1 секунды; Земля отличается от всех других планет Солнечной системы наличием гидросферы и биосферы, а такие большой динамической активностью коры и атмосферы. Структура твердой части: кора – самая внешняя и тонкая (10-100 км) твердая оболочка с плотностью 2,8 г/см3; мантия, которая делится на верхнюю (толщина 850-900 км) и нижнюю, в которой температура близка к точке плавления ее вещества (до глубины около 3000 км); ядро, которое подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твердое ядро – плотность в центре 12.5 г/см3, температура 4000-5000К); атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода с малыми примесями других газов; средняя температура у основания 288К; тепловой баланс поддерживает температуру Земли в средних и экваториальных широтах на уровне, оптимальном для существования теплокровных организмов. Толщина тропосферы порядка 10 км. На высоте около 50 км имеется широкийтемпературный максимум (мезосфера). Увеличение температуры начинается с высот 20-25 км. Из-за фотохимической реакции разложения озона. Озон поглощает ультрафиолетовое излучение в области от 200 до 300 нм, что разогревает атмосферу. Озон, находящийся в верхней атмосфере, служит своеобразным щитом, охраняющим биосферу от действия ультрафиолетового излучения Солнца. Над мезосферой расположен температурный минимум – мезопауза. Выше температура вновь начинает расти за счет энергии поглощаемого ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150-300 км, обусловленное ионизацией атомарного кислорода: Над мезопаузой температура растет непрерывно до высоты около 400 км, где она достигает днем в эпоху максимума солнечной активности 1800 К, а в эпоху минимума она может быть меньше 1000 К. Выше 400 км атмосфера изотермична (термосфера). Ионизованные слои атмосферы, начиная с высот 100-120 км образуют ионосферу, в которой концентрация ионов и электронов одинакова и плазма в целом нейтральна; на высоте 300 км днем она составляет около 106 ионов в см3. Плазма такой плотности отражает радиоволны длиной более 20 м и пропускает более короткие; магнитное поле у поверхности Земли около 0.5 Э. Магнитные полюса эквивалентного диполя не совпадают с географическими; южный магнитный полюс имеет координаты φ = 79 с.ш., λ = 70 з.д. (Северная Гренландия). Магнитное поле Земли через интервалы времени от 500 тыс. до 50 млн. лет меняет направление на обратное. На больших расстояниях от Земли форма ее магнитного поля искажается под действием солнечного ветра. В магнитном поле Земли удерживается огромное количество заряженных частиц, которые образуют радиационные пояса Земли. Земля имеет один спутник – Луну





Луна



Естественный спутник Земли с массой в 81.3 меньше земной (7.35*1022 кг) и радиусом 1738 км, находящийся на среднем расстоянии от Земли 384404 км. Сидерический период обращения вокруг Земли 27.32 сут., синодический – 29.53 сут. Возраст близок к возрасту Земли и Солнечной системы (не менее 4.5 млрд. лет). Поверхность испещрена кратерами самых различных размеров и покрыта слоем пыли. Шесть раз посещалась космонавтами США.


Марс



Четвертая планета Солнечной системы, удаленная от Солнца на среднее расстояние 228 млн. км, примерно вдвое меньшая Земли (экваториальный радиус 3394 км) и в девять раз меньше по массе (6.421*1023 кг). Ускорение свободного падения на поверхности 3.76 м/с2. Наибольший видимый угловой диаметр 25″, наименьший 14″. Период вращения 24 часа 37 минут 22.6 секунд. Экватор наклонен к плоскости орбиты на 24° 56′, (почти как у Земли). Поэтому на Марсе имеется смена времен года, похожая на земную. Марсианский год длится 687 земных суток. На поверхности наблюдается множество устойчивых деталей: яркие области оранжево-красноватого цвета (материки, площадью около 2/3 диска); полярные шапки – белые пятна, образующиеся вокруг полюсов осенью и исчезающие в начале лета; темные области ("моря"), занимающие 1/3 диска; бассейны и кратеры – следы метеоритной бомбардировки; множество гор вулканического происхождения (высотой до 25-28 км); множество проявлений эрозии, области с хаотическим рельефом, каналы и т.д. Грунт раздроблен и усыпан множеством каменных блоков. По составу породы похожи на земные, но с преобладанием окислов железа. Магнитное поле в тысячу раз слабее земного. Средняя температура поверхности Марса около 200 К, днем на экваторе она достигает 290 К, а ночью падает до 170 К и до 145 К в полярных шапках; атмосфера состоит из СО2 и N2. Имеются малые примеси Н2О, СО и др. 

Эквивалентная толщина слоя атмосферной осажденной воды не более 10-20 мкм (на Земле – около 1 см). Остальная вода скована в недрах вечной мерзлотой; атмосферное давление у поверхности около 6 мб. Скорость ветра в атмосфере обычно не превышает нескольких м/с, но иногда возрастает до 40-50 м/с, вызывая глобальные пылевые бури – специфически марсианское явления, продолжающиеся порой несколько месяцев. Имеется ионосфера с главным максимумом на высоте около 150 км и электронной концентрацией 105-104 частиц в см3. Имеется два близкие к планете слабы (+11.5m и +12.5m), спутника (Фобос и Деймос), открытые в 1877 г.; расстояние Фобоса от центра планеты 2.77 ее радиуса, а период обращения 7 часов 39 минут 14 секунд, что меньше периода вращения Марса и Фобос восходит на западе. Деймос обращается на среднем расстоянии в 6.96 радиуса планеты с периодом 30 часов 17 минут 5 секунд. Оба спутника имеют неправильную форму. Размеры Фобоса 22-25 км, Деймоса – около 13 км.


Юпитер



Самая крупная, пятая от Солнца, большая планета Солнечной системы; масса 1,9*1027 кг (в 318 раз больше земной и около 1/1050 солнечной). Экваториальный радиус 71400 км (в 11.2 раза больше земного). Полярный радиус заметно меньше экваториального (66900 км), сжатие большое (1/16); средняя плотность 1.3 г/см3; видимый угловой диаметр около 40″; видимая "поверхность" представляет собой сплошной облачный покров с множеством непостоянных деталей; исключение – Большое красное пятно наблюдавшееся еще в XVII в. При помощи космических аппаратов найдено еще несколько устойчивых красных пятен меньшего размера; наиболее заметны темные и светлые красноватые полосы, параллельные экватору – следствие зонального ветра. Период осевого вращения увеличивается с широтой: от 9 часов 50 минут 30 секунд у экваториальных областей до 9 часов 55 минут 40 секунд на средних широтах. Основные компоненты атмосферы – молекулярный водород Н2 и Не с малыми примесями метана, аммиака и др. элементов. В целом химический состав атмосферы и всей планеты существенно не отличается от солнечного. Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 0.5 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристалликов аммиака NH3, ниже должны быть расположены облака из кристаллов льда и капелек воды. На уровне 0.15 атм. имеется глубокий минимум, выше температура растет; температура, измеренная по закону Стефана-Больцмана (эффективная), составляет 130 K, что говорит о большом потоке внутреннего тепла и некотором сходстве Юпитера со звездами (коричневыми карликами). Водородно-гелиевая атмосфера на глубине около 1000 км плавно переходит в более плотную газожидкую оболочку (оба газа находятся в сверхкритическом состоянии), а еще глужбе расположена зона металлического водорода. Токи в жидких недрах Юпитера генерируют мощное магнитное поле – около 10Э вблизи видимой поверхности планеты. Имеется магнитосфера с размерами в несколько сотен раз превышающими размеры самой планеты. Электроны и протоны высоких энергий, захваченные в магнитном поле Юпитера, образуют радиационные пояса, похожие на земные, но сильно превышающие их по размеру. В 1995 г. на орбиту был выведен искусственный спутник Юпитера "Галилео"; и спущен в атмосферу зонд для прямых измерений температуры, давления, химического состава и других характеристик. Юпитер обладает самым большим числом спутников – на сегодняшний день известно 48 спутников, из них самые известные – галилеевские спутники. Четыре самых крупных спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), открытые Галилеем в 1610 г. и названные С. Мариусом. Собственное вращение этих спутников синхронно с их обращением вокруг Юпитера из-за приливных явлений, как в случае системы Земля-Луна.











Ио



В 1610 году Галилео Галилей направил телескоп на небо и открыл четыре ярких спутника Юпитера. Самый внутренний из галилеевых спутников, Ио, принадлежит к числу наиболее экзотических объектов Солнечной системы. Ио больше Луны, спутника Земли. Ио покрыт вулканами, многие из которых действующие. Вещество, выброшенное при вулканических извержениях, содержит соединения серы, имеющие различные цвета. Возможно, поэтому поверхность Ио покрыта разноцветными пятнами и напоминает пиццу.





Европа



Все больше появляется данных, свидетельствующих о наличии под обширными ледяными равнинами Европы воды в жидком состоянии, возможно даже самых настоящих океанов, в которых могут существовать формы внеземной жизни. Глубоко внутри Европа – самый маленький из галилеевых спутников Юпитера (которые включают также Ио, Ганимед и Каллисто) – состоит в основном из силикатных пород. При более внимательном рассмотрении видно, что многие трещины на поверхности спутника внезапно обрываются, чтобы продолжиться в другом месте, свидетельствуя о возможных сдвигах поверхностных плит.





Ганимед



Если бы Ганимед вращался по орбите вокруг Солнца, он считался бы планетой. Дело  в том, что спутник Юпитера Ганимед – не просто самый крупный спутник в Солнечной системе, он превосходит по размерам планеты Меркурий и Плутон. Ганимед покрыт толстым слоем водяного льда. Космический аппарат "Вояджер" обнаружил на ледяной поверхности Ганимеда большое количество трещин и канавок. Это можно объяснить тем, что Ганимед, подобно Земле, имеет большие поверхностные движущиеся массы, называемые тектоническими плитами. Возможно на Ганимеде случаются события, похожие на земные землетрясения. Ганимед был открыт Галилеем и Мариусом в 1610 году.













Каллисто



Почему вблизи Каллисто меняется магнитное поле Юпитера? Сам по себе спутник Каллисто не обладает сильным магнитным полем. Один из возможных ответов состоит в  том, что под поверхностью Каллисто находятся океаны соленой воды, обладающей значительной электропроводностью. Эта гипотеза получила дополнительное подтверждение после недавно проведенного анализа того, как Каллисто генерирует и рассеивает тепло. Считается, что тепло на Каллисто, вырабатывается в результате протекающих в горных породах процессов радиоактивного распада. Такие же процессы поддерживают в расплавленном состоянии земную мантию. Каллисто не может эффективно рассеивать тепло, поскольку поверхность спутника покрыта толстыми слоями льда и горных пород. Возможно, именно эта теплота предотвращает замерзание воды, находящейся под поверхностью спутника. Каллисто имеет самую большую плотность столкновительных кратеров в Солнечной системе, однако не имеет ни вулканов, ни даже больших гор. Поверхность Каллисто испещрена трещинами и кратерами за миллионы лет столкновений с межпланетными телами.


Сатурн



 Шестая большая планета Солнечной системы. Расположен примерно вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и обращается вокруг него за 29.5 года. Экваториальный радиус 60330 км, масса 95 земных, ускорение свободного падения на экваторе 1100 см/с2, сжатие 1/10, средняя плотность 0.7 г/см3. Период вращения на экваторе равен 10 часов 14 минут и увеличивается к полюсам. На диске можно различить полосы, зоны и другие более тонкие образования. В атмосфере наблюдаются спектральные линии водорода Н2, метана СН4, ацетилена С2Н2, этана С2Н6. Элементный состав, по-  видимому, не отличается от солнечного, т.е. планета состоит на 99% из водорода и гелия. По внутреннему строению Сатурн похож на Юпитер. Эффективная температура Сатурна около 95 К. Так же, как и у Юпитера, около половины излучаемой энергии обусловлено потоком внутреннего тепла. Сатурн имеет магнитное поле (около 0.5 Э у видимой границы облаков) и радиационные пояса. Он имеет очень красивую систему колец и 22 спутника, самый большой из которых – Титан – имеет собственную атмосферу, почти полностью состоящую из азота. Уникальная по яркости по сравнению с кольцами других газовых гигантов, система колец Сатурна имеет диаметр около 250 тыс. км, однако толщина колец – всего несколько десятков метров. В настоящее время астрономы предполагают, что возраст колец – всего около ста миллионов лет.





Титан



Самый большой спутник Сатурна Титан на редкость интересен: он единственный из  спутников Сатурна обладает атмосферой. В Солнечной системе есть еще только один спутник с атмосферой - спутник Нептуна Тритон. Атмосфера Титана представляет собой толстый слой облаков, в основном состоящих из азота. Такая атмосфера похожа на земную, но по сравнению с ней содержит больше метана и этана - химических соединений, содержащихся в смоге. Слой смога, возможно, там такой плотный, что на Титане могут идти дожди из этой "топливной смеси". В атмосфере Титана найдены химические соединения, имеющие органическую природу. Это дает повод некоторым говорить о возможности жизни на Титане. Из-за толстого слоя облаков условия вблизи поверхности Титана остаются неизвестными. Фотография, которую Вы видите, была получена аппаратом "Вояджер-1", пролетевшим около Титана в 1980 году. В последнее время Титан более тщательно исследован космическим телескопом им. Хаббла.















Энцелад 



Орбита Энцелад, спутника планеты Сатурн, лежит между меньшим его по размерам Мимасом и более крупной Тефией. Энцелад преимущественно состоит из водяного льда и имеет самую чистую в солнечной системе, без каких-либо примесей, ледяную поверхность. Поэтому поверхность Энцелада почти белая. На ней имеется много необычных желобков и некоторе количество кратеров, подобно поверхности Ганимеда, спутника Юпитера. Данные наблюдательные факты говорят о том, что поверхность Энцелада молодая, и/или недавно измененная. Астрономы утверждают, что Энцелад предрасположен к некоторой вуканичекой активности. Энцелад был первоначально открыт в 1789 году Вильямом Гершелем.





Япет



Япет – третий по величине спутник Сатурна после Титана и Реи. Япет имеет  необычную поверхность, одно полушарие которой очень темное, а другое – очень светлое. Французский астроном Джованни Кассини, который открыл этот спутник, заметил, что Япет виден, когда он находится с одной стороны Сатурна, и не виден, когда находится с другой стороны. Пока неизвестно, почему полушария Япета так сильно отличаются.





Рея



Спутник Сатурна – Рея – стоит на втором месте по своим размерам после Титана;  однако является самым большим спутником, не имеющим атмосферы. Рея состоит преимущественно из водяного льда и обладает небольшим каменным ядром. Собственное вращение Реи и ее орбитальное движение вокруг Сатурна синхронизированы, подобно системе Земля-Луна. По этой причине Рея всегда обращена к Сатурну одной и той же стороной. Вследствие этого одно из полушарий Реи всегда обращено вперед по направлению орбитального движения. На это полушарие приходится больше ударов метеоритов, и поэтому на нем больше кратеров по сравнению с “хвостовым” полушарием. Фотография получена космическим кораблем “Вояджер-1” в 1980 году.













Диона



Один из больших спутников Сатурна, Диона, замечателен наличием ярких полосок  на своей поверхности. Эти полоски проходят поперек некоторых кратеров, встречающихся в большом количестве на поверхности Дионы. Это говорит о том, что полоски образовались уже после формирования кратеров. Диона состоит в основном из водяного льда. Однако, судя по ее высокой плотности, Диона содержит внутри большое количество каменного материала. Диона был открыта Джованни Кассини в 1684 году.









Тефия



Тефия (Tethys) - один из самых больших и близких к планете спутников Сатурна. Его  посещали оба космических аппарата Вояджер - Вояджер 1 в ноябре 1980 г. и Вояджер 2 в августе 1981 г. Сейчас известно, что Тефия почти полностью состоит из водяного льда. На Тефии есть огромный ударный кратер, занимающий почти целое полушарие. (Прим.: На снимке он не виден, т.к. всегда повернут к Сатурну.) То, что удар, в результате которого образовался этот кратер, не разрушил спутник, может служить свидетельством, что Тефия в прошлом не была полностью замерзшим телом. Джованни Кассини открыл Тефию в 1684 г.













Мимас



Мимас является одним из самых маленьких спутников Сатурна, однако на нем расположен один из самых больших кратеров, получившихся в результате столкновения.  Если бы столкновение было немного более сильным, спутник был бы полностью разрушен. Этот кратер имеет название "Гершель" в честь Вилльяма Гершеля, открывшего Мимас в 1789 году. Гравитации Мимаса достаточно для образования единого почти сферического объекта, однако оне не может воспрепятствовать образованию на его поверхности очень крупных особенностей рельефа. Мимас состоит, в основном, из водяного льда с вкраплениями камней, т.е. представляет из себя большой грязный "снежок". Фотография, которую Вы видите, была получена аппаратом "Вояджер-1", пролетавшим в окрестностях Сатурна в 1980 году.


Уран



 Седьмая большая планета нашей Солнечной системы. Первые шесть планет видны на небе невооруженным глазом и принадлежат к числу наиболее ярких объектов. Уран виден только в телескоп (его звездная величина 5.8m) и выглядит маленьким зеленоватым диском диаметром около 4″. Большая полуось орбиты планеты равна около 19.2 а.е., а период обращения вокруг Солнца 84 года. Масса Урана в 14.6 раза больше земной, радиус 25560 км. Уран обладает заметным сжатием (1/17). Средняя плотность Урана 1.55 г/см3 больше, чем Юпитера и Сатурна. По-видимому в его недрах больше тяжелых элементов. Детали  на диске Урана уверенным образом не различаются, но наблюдаются периодические колебания блеска. По этим колебаниям и по эффекту Доплера был определен период вращения вокруг оси 10 часов 49 минут. Наклонение плоскости экватора к плоскости эклиптики очень большое – 98°, так что направление вращения обратное. Спектроскопически в атмосфере Урана обнаружены водород Н2 (основная составляющая, вероятно, наряду с гелием), метан СН4, и ацетилен С2Н2. Метан имеет полосы поглощения в красной области спектра и его значительно больше над верхней границей облаков, чем на Юпитере и Сатурне. Это объясняет зеленоватую окраску планеты. Облака Урана состоят, по-видимому, из частиц замерзшего метана, температура вблизи их верхней границы около 55 К, газовое давление несколько атмосфер. В 1986 г. космический аппарат "Вояджер-2" пролетел на расстоянии около 120000 км от Урана. Были переданы на Землю изображения самой планеты, ее колец и спутников, исследовалась атмосфера планеты (дистанционно) и ее магнитное поле. Напряженность магнитного поля у видимой границы облаков около 0.25 Э. Удивительной является геометрия магнитного поля Урана: эквивалентный диполь удален на расстояние 6000 км от центра планеты и наклонен на 60° к оси вращения. Уран имеет 21 спутник и систему колец. Самый крупный из его спутников – Титания. Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.





Миранда



Автоматический аппарат агенства НАСА Вояджер-2 пролетал мимо планеты Уран и  ее спутников в 1986 году. Когда облачное покрытие Урана делалось более разреженным, становилась видимой поверхность Миранды - самой близкой среди больших спутников Урана. Вояджер-2 подлетел к Миранде ближе, чем к другим телам солнечной системы. Поэтому полученная при этом сближении фотография имеет такое высокое разрешение. Поверхность спутника покрыта большим количеством кратеров, и своими бороздами похожа на спутник Юпитера Ганимед. Миранда также имеет несколько ущелий и холмов. Этот спутник состоит из смеси равного количества льда и камня. Миранда была открыта Джеральдом Купером в 1948 году.





Ариэль



Как на поверхности Ариэля образовались ущелья? Этот вопрос возник после того,  как Вояджер-2 пролетел мимо этого спутника Урана в январе 1986 года. Была развита теория, в которой из-за нагрева, вызванного приливным влиянием Урана, происходили "землетрясения" и значительные смещения частей поверхности спутника. Теперь на замерзшем Ариэле видна густая сеть желобов, многие из которых внутри покрыты неизвестным веществом. Ариэль - второй по расстоянию от Урана спутник после Миранды. Он состоит наполовину из водяного льда и наполовину из камня. Ариэль был открыт Вилльямом Ласселом в 1851 году.





Умбриэль



Почему Умбриэль такой темный? Этот спутник отражает в два раза меньше света по  сравнению с другими спутниками Урана, такими как Ариэль. И что это за яркое кольцо на его вершине? К сожалению, этого никто не знает. Эти вопросы возникли, когда Вояджер-2 пролетел около этого спутника Урана в январе 1986 года. Аппарат Вояджер запечатлел старую поверхность этого спутника с необычно большими кратерами и определил его химический состав. Оказалось, что Умбриэль наполовину состоит изо льда и наполовину из каменных пород. Умбриэль является четвертым по размеру среди пяти больших спутников Урана и третьим по удаленности от планеты. Умбриэль был открыт Вилльямом Ласселом в 1851 году.





Титания



Поверхность Титании исковеркана кратерами и ущельями. Фотография, которую Вы  видите, была получена межпланетным автоматическим космическим кораблем агенства НАСА Вояджером-2, когда он пролетал мимо этого спутника Урана в 1986 году. Снимок был передан по радио на Землю. Ущелья на Титании похожи на ущелья Ариэля, т.е. поверхность Титании беспорядочно переформировывалась в далеком прошлом. Хотя Титания и является самым большим спутником Урана, она все же намного меньше Тритона, самого большого спутника Нептуна. Титания представляет собой большой грязный ледяной шар, наполовину состоящий из водяного льда и наполовину из камней. Титания была открыта Вилльямом Гершелем в 1787 году.







Оберон



Оберон – самый далекий на сегодня и второй по размерам среди больших спутников  Урана. Оберон был открыт Вильямом Гершелем в 1787 году. Однако об этом спутнике почти ничего не было известно до полета автоматического корабля Вояджер-2, пролетавшего мимо Урана в 1986 году. По сравнению со спутниками Урана Ариэлем, Титанией и Мирандой, Оберон покрыт большим количество кратеров и поэтому больше напоминает Умбриэль. Как и все большие спутники Урана Оберон состоит примерно наполовину изо льда и наполовину из каменных пород. Заметьте, что на Обероне есть, по крайней мере, одна большая гора, которую Вы, наверное, увидели на лимбе слева внизу. Высота этой горы составляет 6 км.


Нептун



 Восьмая планета Солнечной системы, удаленная от Солнца на среднее расстояние 30.1 а.е.; видимая звездная величина 7.6m угловой диаметр 2.4″, линейный радиус 25050 км, масса 17.2 масс Земли, средняя плотность 1.7 г/см3, период обращения вокруг Солнца почти 165 лет. Период вращения (прямого) вокруг оси 15.8 часов ± 1 час. По характеристикам атмосферы и внутреннего строения Нептун очень похож на Уран. Известны восемь спутников и система колец. Из них Тритон принадлежит к числу крупнейших в Солнечной системе (радиус 2000 км); он имеет обратное обращение вокруг планеты. Атмосфера  Нептуна в основном состоит из невидимых водорода и гелия. Своим синим цветом Нептун обязан небольшому количеству метана в атмосфере, который поглощает в основном красный свет. На Нептуне дуют самые быстрые ветры в солнечной системе, их порывы достигают скорости 2000 километров в час. Существуют предположения, что в плотной, горячей среде под облаками Урана и Нептуна могут образовываться алмазы. Когда космический аппарат НАСА "Вояджер-2" пролетал мимо далекого Нептуна в  августе 1982 года, астрономы были крайне удивлены. Поскольку Нептун получает всего 3 процента солнечного света, отражаемого Юпитером, они ожидали увидеть темную, холодную, спящую планету. Вместо этого на снимках Вояджера перед нами предстал динамичный и турбулентный мир. Одним из самых поразительных открытий стало Большое Темное Пятно. Удивительно, что по размеру оно было сравнимо Большим Красным Пятном Юпитера, находилось в тех же умеренно южных широтах, и выглядело как аналогичное вихревое атмосферное образование. Скорость ветра вблизи пятна достигали рекордной среди всех планет величины 2400 километров в час (670 метров в секунду). Согласно данным "Вояджера" Большое Темное Пятно значительно изменилось в размерах за короткое время пролета. Когда в 1994 году Космический телескоп им. Хаббла наблюдал Нептун, пятно исчезло, правда, вместо него в северном полушарии планеты появилось другое темное пятно.





Тритон



Встреча "Вояджера-2" с Нептуном, самой далекой газовой гигантской планетой,  произошла в августе 1989 года. Во время этой встречи корабль подошел очень близко (около 40 тысяч км) к самому большому спутнику Нептуна Тритону. Поверхностная температура Тритона в среднем составляет -240 градусов Цельсия (33 градуса Кельвина). На поверхности спутника царит удивительный, сложный, активный мир. Например, темные пятна на фотографии являются маленькими вулканами, состоящими из азотного льда с примесью органических соединений, выброшенных во время действия гейзеров.


Плутон



Плутон и Харон образуют двойную систему. Плутон обращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 39,5 а.е. по орбите с большим эксцентриситетом (е = 0.249). Из-за большого эксцентриситета он оказывается иногда ближе к Солнцу, чем Нептун (как, например, в конце XX столетия). Наклонение орбиты к эклиптике (17°) тоже очень большое, и Плутон выходит за пределы пояса зодиакальных созвездий. Масса около 0.002 массы 3емли, радиус 1145 км. Это самая малая из больших планет Солнечной системы. Средняя плотность близка к 2 г/см3. Звездная величина самого Плутона 15m, а его спутник Харон всего на 2m слабее. При одинаковой природе поверхности размеры Харона должны быть только в 2.5 раза меньше, чем Плутона, а масса меньше раз в 10-20. Период обращения Харона вокруг Плутона 6.4 сут., при расстоянии 17000 км, наклонение орбиты 55°. Средняя температура поверхности Плутона 37 K. Поверхность Плутона покрыта льдами из метана и азота с примесью углеводородов. Он имеет разреженную атмосферу из тех же газов.