Планеты, относящиеся к земной группе — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон — имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса — два, у Земли — один).
Сходство планет земной группы не исключает и некоторого различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли.. Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси.
Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе, хотя почти в два раза продолжительнее, чем на Земле.
Когда планета находится на орбите в области Солнца вдали от нас, то есть на стороне Солнца, противоположной Земле, существует «превосходное соединение», и даже в этом случае планета невидима для наблюдателя на Земле. отходя от точки привязанности, увеличивает свое угловое разделение от Солнца. Это угловое разделение, являющееся углом между линией, соединяющей Землю и Солнце, и линией, соединяющей Землю и планету, называется «удлинением» планеты Когда линия от Земли до планеты касается касательной к орбите планеты, ее удлинение достигает своего максимального значения, и говорят, что планета находится на ее удлинении.
Возможно к планетам земной группы отнести и далекий Плутон — самую маленькую из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона — спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон — Харон, как и система Земля — Луна, представляет собой «двойную планету».
Сходства и различия обнаруживаются также в атмосферах планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею.. Венера имеет очень плотную атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа и сернистых соединений. Атмосфера Марса наоборот чрезвычайно разрежена и также бедна кислородом, азотом. Давление у поверхности Венеры почти в 100 раз больше, а у Марса почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Когда она находится в этом конкретном положении, Венера наблюдается в оптимальный способ. В случае верхних планет, таких как Марс или Юпитер, доступны следующие конфигурации. Планета, видимая с Земли, находится на противоположной стороне Земли относительно Солнца, то есть в пространстве внешняя планета и Земля находятся на одной и той же стороне Солнца. Это та ситуация, в которой планета лучше всего наблюдается, потому что она поднимается на закате Солнца и заката на рассвете Западная планета расположена к западу от Солнца и образует угол 90 ° с направлением Земли и Солнца. Планета находится на противоположной стороне Солнца относительно Земли, и поэтому Земля, Солнце и планета лежат на линии, а планета скрыта Солнцем. Ориентальная Квадратура Планета расположена к востоку от Солнца и образует угол 90 ° с направлением Земля-Солнце. Планеты вращаются вокруг Солнца вдоль эллиптической орбиты, из которых Солнце занимает один из огней, прямая линия, соединяющая Солнце с планетой, проходит через равные области одновременно: революционный период планеты и ее полуось орбиты связаны друг с другом таким образом, что квадрат периода пропорционален кубу большой полуоси орбиты. Оппозиция. . Законы Кеплера были одним из инструментов, позволивших нам начать эру современной астрономии, а другая - изобретением телескопа Галилео Галилеем девять лет спустя, и его использование для наблюдения и исследований астрономический.
Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500°С) и остается все время почти одинаковой. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Густая плотная атмосфера пропускает лучи Солнца, но задерживает инфракрасное тепловое излучение, идущее от нагретой поверхности.. Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся по нескольку месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь нескольких метров в секунду.
Содержит вместо этого окончательную обработку данных, накопленных Кеплером в течение четырех лет первоначальной миссии, в которой он наблюдал звезды в созвездии Лебедя. В этой новой редакции каталога появляются 219 новых планет. Это не означает, что было обнаружено 219 новых планет, как ошибочно назвали некоторые СМИ.
По этой причине они называются кандидатами на планету: они необходимы, то есть дальнейшие наблюдения, с другими телескопами и, возможно, с другими методами исследования, чтобы определить, действительно ли кандидаты являются экзопланетами, и поэтому они могут увеличить общее количество подтвержденных экзопланет до сих пор каталогизированный.
Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. «Морей» там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности.
На диаграмме показана глубина затмения, записанная на кривых блеска звезды, подобной Солнцу, из транзита большой планеты, такой как Юпитер, такой большой, как Нептун, и такой большой, как Земля. Легко заметить, что транзит планеты земного размера с трудом отходит от фонового шума.
Но каким образом данные, доступные в течение многих лет, содержат следы существования 219 новых потенциальных планет, и никто не замечает их раньше? Чтобы ответить на этот вопрос, вам сначала нужно понять, что такое метод транзита, используемый Кеплером и другими телескопами для идентификации присутствия экзопланеты.
Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии «Венера».. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяженные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет.
Транзит - это прохождение планеты перед диском звезды, по сравнению с нашей точкой наблюдения Земли. В случае внутренних планет Солнечной системы, то есть Меркурия и Венеры, мы настолько близки к наблюдению за их переходами против солнечного диска, что можем пересечь Солнце. Однако другие звезды в несколько раз удалены друг от друга. Это означает, что ни один телескоп не может непосредственно видеть транзит планеты против диска звезды, отличной от Солнца.
То, что Кеплер может записывать, и делает это с большой точностью, - это просто поток звездного света. Орбитальный пролет планеты перед диском ее звезды вызывает небольшое уменьшение светового потока, исходящего от этой звезды, порядка частей на миллион. Из величины и периодичности этих крошечных затмений можно сделать вывод о том, что данная звезда обладает планетой с определенным радиусом и вращается на некотором расстоянии, которое передается перед ее диском.
Почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны, но на поверхности Венеры и Меркурия воды нет.
Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей. Диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками. Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них — Олимпуса — превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км. О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них — Маринер — тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны
Тем не менее, наблюдаемые наблюдения за светящимися потоками Кеплера показывают почти непрерывный ряд небольших колебаний. Это зависит от сложного набора причин: активности звезд, слабых движений телескопа, вмешательства других сигналов, систематических ошибок и т.д.
Если непрерывные изменения света добавляются к тому факту, что данные, накопленные для каждой звезды за четыре года наблюдений, образуют бесконечные ряды данных, трудность выделения действительно значимых элементов в этом экстравагантном потоке становится более понятной.
Общая характеристика планет земной группы
Планеты, относящиеся к земной группе, — Меркурий, Венера, Земля, Марс — имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса — два крохотных, у Земли — один).
Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли (сравните с продолжительностью года на Венере). Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси (по отношению к звездам). Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. А вы знаете, что это одна из причин, определяющая характер смены времен года. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе (правда, каждое время года почти в два раза продолжительнее, чем на Земле).
Не исключено, что по ряду физических характеристик к планетам земной группы относится и далекий Плутон — самая маленькая из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона — спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон — Харон, как и система Земля — Луна, представляет собой «двойную планету».
2. Атмосферы
Черты сходства и различия обнаруживаются также при изучении атмосфер планет земной группы.
В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею. Современные данные об атмосферах Венеры и Марса получены в результате полетов наших («Венера» и «Марс» и американских («Маринер», «Викинг») АМС. Сравнивая атмосферы Венеры и Марса с земной, мы видим, что, в отличие от азотно-кислородной земной атмосферы, Венера и Марс имеют атмосферы, в основном состоящие из углекислого газа. давление у поверхности Венеры более чем в 90 раз больше, а на Марсе почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500 С) и остается почти одинаковой. С чем это связано? На первый взгляд, кажется, с тем, что Венера ближе к Солнцу, чем Земля. Но, как показывают наблюдения, отражательная способность Венеры больше, чем у Земли, а потому Солнце примерно одинаково нагревает обе планеты. Высокая темпера тура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Он заключается в следующем: атмосфера Венеры пропускает лучи Солнца, которые нагревают поверхность. Нагретая поверхность становится источником инфракрасного излучения, которое не может покинуть планету, так как его задерживают содержащиеся в атмосфере Венеры угле кислый газ и водяной пар, а также облачный покров планеты. В результате этого равновесие между притоком энергии и ее расходом в мировое пространство устанавливается при более высокой температуре, чем та, которая была бы у планеты, свободно пропускающей инфракрасное излучение.
Мы привыкли к земным облакам, состоящим из мелких капель воды или ледяных кристалликов. Состав облаков Венеры иной: они содержат капельки серной и, возможно, соляной кислоты. Облачный слой сильно ослабляет солнечный свет, но, как показали измерения, выполненные на АМС «Венера-11» и «Венера—12», освещенность у поверхности Венеры примерно такая же, как у поверхности Земли в облачный день. Исследования, выполненные в 1982 г. АМС «Венера-1З» и «Венера-14», показали, что небо Венеры и ее ландшафт имеют оранжевый цвет. Объясняется это особенностью рассеивания света в атмосфере этой планеты.
Газ в атмосферах планет земной группы находится в не прерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся по нескольку месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры за фиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь нескольких метров в секунду.
Таким образом, несмотря на некоторое сходство, в целом атмосферы ближайших к Земле планет резко отличаются от атмосферы Земли. Это пример открытия, которое невозможно было предсказать. Здравый смысл подсказывал, что планеты со сходными физическими характеристиками (на пример, Землю и Венеру иногда называют «планетами-близнецами») и примерно одинаково удаленные от Солнца должны иметь очень похожие атмосферы. На самом деле причина наблюдаемого различия связана с особенностями эволюции атмосфер каждой из планет земной группы.
Исследование атмосфер планет земной группы не только позволяет лучше понять свойства и историю происхождения земной атмосферы, но и имеет значение для решения экологической проблемы. Например, туманы-смоги, образующиеся в земной атмосфере в результате загрязнения воздуха, по своему составу очень напоминают венерианские облака. Эти облака, как и пылевые бури на Марсе, напоминают нам о том, что необходимо ограничивать выброс пыли и разного рода промышленных отходов в атмосферу нашей планеты, если мы хотим на длительное время сохранить на Земле условия, пригодные для существования и развития жизни. Пылевые бури, во время которых на протяжении нескольких месяцев в атмосфере Марса удерживаются и распространяются над громадными территориями тучи пыли, заставляют задуматься над некоторыми возможными экологическими последствиями ядерной войны.
3. Поверхности
Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Наземные оптические наблюдения позволяют получить о них немного сведений, так как Меркурий трудно рассмотреть в телескоп даже во время элонгаций, поверхность Венеры скрыта от нас облаками. На Марсе даже во время великих противостояний (когда расстояние между Землей и Марсом минимальное около 55 млн. км), происходящих один раз в 15—17 лет, в крупные телескопы удается рассмотреть детали размерами около 300 км. И все-таки в последние десятилетия удалось многое узнать о поверхности Меркурия и Марса, а также получить представление о еще недавно совершенно загадочной поверхности Венеры. Это стало возможным благодаря успешным полетам автоматических межпланетных станций типа «Венера», «Марс», «Викинг», «Маринер», «Магеллан», пролетавших вблизи планет или совершивших посадки на поверхность Венеры и Марса, и благодаря наземным радио локационным наблюдениям.
Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. «Морей» там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Диаметр меркурианского Моря Зноя 1300 км, как и Моря дождей на Луне. На десятки и сотни километров тянутся крутые уступы, вероятно, порожденные былой тектонической активностью Меркурия, когда смещались и надвигались поверхностные слои планеты. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности. Старые, разрушенные кратеры заметно отличаются от более молодых кратеров, хорошо сохранившихся.
Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии «Венера. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяженные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет. Грандиозен потухший вулкан Максвелл, его высота 12 км (в полтора раза больше Джомолунгмы), поперечник подошвы 1000 км, диаметр кратера на вершине 100 км. Очень велики, но меньше, чем Максвелл, вулканические конусы Гаусс и Герц. Подобно рифтовым ущельям, тянущимся по дну земных океанов, на Венере также обнаружены рифтовые зоны, свидетельствующие о том, что и на этой планете когда-то происходили (а может быть, происходят и сейчас!) активные процессы (например, вулканическая деятельность).
В 1983—1984 гг. со станций «Венера-15 и «Венера-1б» проводились радиолокационные исследования, позволившие создать карту и атлас поверхности планеты (размеры деталей поверхности 1—2 км). Новый шаг в исследовании поверхности Венеры связан с применением более совершенной радиолокационной системы, установленной на борту американской АМС «Магеллан». Этот космический аппарат достиг окрестности Венеры в августе 1990 г. и вышел на вытянутую эллиптическую орбиту. Регулярная съемка проводится с сентября 1990 г. На Землю передаются отчетливые изображения, на некоторых из них хорошо различимы детали размером до 120 м. К маю 1993 г. съемкой было охвачено почти 98% поверхности планеты. Планируется за вершить эксперимент, включающий не только фотографирование Венеры, но и проведение других исследований (гравитационного поля, атмосферы и др.) в 1995 г.
Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей (Эллада, Аргир и др.). диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками (Фарсида, Элисиум). Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них (Олимпа) превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км.
О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них — Маринер — тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны. Возможно, что именно некоторые из этих образований (например, цепочки кратеров или протяженные ущелья) исследователи Марса еще 100 лет назад приняли за «каналы», существование которых впоследствии долгое время пытались объяснить деятельностью разумных обитателей Марса.
Короче говоря, найти планетарные переходы в «Больших Данных» Кеплера нелегко. Программное обеспечение делает то, что может, но все еще не обладает способностью человека распознавать шаблоны, содержательные шаблоны. Сравнивая это с использованием сита, на этот раз использовалось сито с тонкой сеткой, в которое «запутались» 219 новых планет.
В частности, калибровка программного обеспечения, анализирующего кривые блеска, была уточнена с использованием двух трюков. Эта сложная процедура позволила выделить, какие типы сигналов могут приводить к ложным срабатываниям, замененным для кандидатов в планету, и какие сигналы в конечном итоге будут игнорироваться, в то время как они не должны были быть.
Е. П. Левитан
Астрономия, учебник для 11 кл, 1998 г.