Уран и Нептун

Эти две планеты, похожие друг на друга как близнецы, являются гигантскими планетами, движущимися в самых отдаленных областях солнечной системы. И на самом деле они очень похожи: Уран немного больше (его радиус — 26 540 км, Нептуна — 24 300 км), но Нептун массивнее — его масса составляет 17,25 масс Земли, тогда как у Урана всего 14,6. Благодаря этим незначительным различиям средние плотности обеих планет почти равны: 1,71 г/см³ для Урана и 1,72 г/см³ для Нептуна. Разглядеть какие-либо детали на поверхности Нептуна очень трудно, а на Уране видны лишь слабо выраженные пояса, - эти планеты, конечно, окутаны атмосферами, похожими на атмосферы Юпитера и Сатурна. Планеты имеют высокие значения альбедо, а в спектрах видны полосы поглощения метана, аналогичные наблюдаемым у Юпитера и Сатурна, но более интенсивные. Поглощение желтого и красного света парами метана для Урана и Нептуна настолько велико, что планеты при прямых наблюдениях имеют зеленоватый цвет; зеленоватая окраска Нептуна, интенсивнее, чем Урана. На спектрограммах нет прямых подтверждений наличия аммиака, но водород присутствует. Действительно планеты-гиганты очень похожи друг на друга; различия их в основном внешние, обусловленные изменением температуры в соответствии с их положением в пространстве. Все эти планеты быстро вращаются, имеют огромной толщиной атмосферы, состоящие из метана и, вероятно, аммиака, и содержат в своем составе легкие газы – гелий, водород, причем последние характеризуются значительной концентрацией к центру. По всем этим характеристикам планеты-гиганты отличаются от планеты земной группы – Меркурия, Венеры, Земли, Марса и Плутона. Эти различия настолько поразительны, что объединение этих двух групп планет в одну систему кажется нелепым. Очевидно, эти различия обусловлены каким-то важным эволюционным фактором. Несмотря на грандиозность размеров, а может быть, именно вследствие этого, планеты-гиганты не предоставляют никаких благоприятных возможностей в качестве обители для существования жизни в каких-либо известных нам проявлениях. Поэтому, если мы надеемся доказать универсальность такого эфемерного явления, как жизнь, нам следует заняться исследованием планет земной группы.

До начала 80-х годов человечество знало о существовании у Урана пяти, а у Нептуна — двух спутников. Однако уже упоминавшийся Вояджер-2 обнаружил еще десять мелких небесных тел, вращающихся вокруг Урана, но эти спутники не представляют никакого интереса, так как являются просто глыбами, похожими на астероиды, когда-то путешествовавшими по Вселенной, а ныне захваченными магнитным полем планеты. Стоит заострить внимание на спутнике Урана Миранде (наименьшем из пяти — его диаметр около 500 км). Он выглядит настолько необычно, что ученые сделали предположение о том, что Миранда сначала разломилась на куски, а затем вновь беспорядочно собралась воедино. Больший из двух спутников Нептуна — Тритон — входит в группу крупнейших спутников планет Солнечной системы — его радиус около 2000 км. Он движется вокруг Нептуна в направлении, обратном вращению планеты, что заставляет предполагать, что Тритон — это объект, захваченный Нептуном, а не образовавшийся вместе с ним. И у Урана, и у Нептуна обнаружены кольца той же природы, что у Юпитера и Сатурна.

Плутон

Самая далекая от Солнца из всех открытых до сих пор планет совершенно не похожа на другие планеты, находящиеся во внешних областях солнечной системы. Чужестранцем-карликом выглядит Плутон среди планет-гигантов.

Орбита планеты невероятно сильно наклонена – на 172 – ни у одной известной планеты ничего подобного не было. Наклон оси составляет 50. Мало того, орбита обладает необычной вытянутостью. Потому и получается, что Плутон то проходит всего в 4400000000 км. от светила, то удаляется от него на 7400000000 км. По самым последним данным его диаметр составляет примерно 3100 – 3200 км. Словом, по размерам, по орбите и другим характеристикам – скорее не планета, а … спутник. Действительно, Плутон представляет собой как бы неполноценную планету.

В пользу такого предположения говорят и странности в периоде вращения Плутона вокруг собственной оси. На полный оборот у него уходит 6 суток 9 часов 17 минут, а это слишком много для столь небольшого тела, так что и скорость вращения выдает его с головой как самозванца в семье планет. Скорость, с которой движется Плутон по своей орбите, примерно равна 16,8 км/ч. Орбита очень протяженная и поэтому один плутоновский год равен 247,7 земным годам. К примеру, если вам сейчас 17 лет, то на Плутоне вам было бы 0,07 лет.

Ускорение свободного падения над поверхностью Плутона равняется 0,49 м/с². Если ваша масса примерно равна 70 кг., то на этой планете вы бы весили 4 кг!

При зарождении и эволюции планеты. В ее недрах происходили менее активные процессы, нежели на других планетах Солнечной системы. В рамках модели равновесной конденсации из протопланетной туманности при температуре около 40 Кельвин это тело, очевидно, аккумулировалось преимущественно из метанового льда, и слагающее его вещество не претерпело в дальнейшем заметной дифференциации. Другая возможность – формирование из гидратов метана (CH₄8H₂O) при температуре конденсации около 70 Кельвин с последующим их разложением в процессе внутренней эволюции, дегазацией CH₄ и образованием метанового льда на поверхности. Отождествление его в спектре отражения Плутона благоприятствует обеим этим моделям, не позволяя, однако, сделать между ними выбор. При этом для любой из них средняя плотность планеты оказывается не выше 1,2 г/см³, а альбедо не менее 0,4, что соответственно уменьшает вероятный диаметр Плутона до размеров Луны, а массу ограничивает несколькими тысячными долями от массы Земли. Если же плотность всего 0,7 г/см³, как это следует из анализа соотношений масс Плутона со спутником, то нужно дополнительно допустить, что слагающие его замерзшие летучие вещества типа водно-метанового льда находятся в довольно рыхлом состо­янии. 

С

хема предполагаемого внутреннего строения Плутона (рис. 1):

Другая схема предполагаемого внутреннего строения (рис. 2):

В отличие от спутников планет-гигантов, у Плутона отождествлены спектральные признаки метанового конденсата. По результатам узкополосной фотометрии отношение интенсивности отражения в двух спектральных областях, в одной из которых расположены полосы поглощения водяного и аммиачного льда, а в другой – сильная полоса поглощения метанового льда, оказалось равным 1,6. Если взять чистый метановый лед и снять те же спектры в лаборатории, то отношение оказывается лишь немного больше, в то время как для спутников гигантов с признаками водяного льда на поверхности это отношение существенно меньше единицы. Этот факт служит довольно сильным аргументом в пользу наличия метана. Обнаружение метанового льда на Плутоне меняет существовавшие до недавнего времени представления о его поверхности, образованной скальными породами, в сторону более реальных предположений о покрывающем ее протяженном ледяном слое.

На Плутоне не обнаружено видимых признаков атмосферы. Маловероятно, что неон может там концентрироваться хотя бы в малых количествах, так как столь малая планета не способна удержать столь легкий газ.

Над поверхностью планеты максимальная температура примерно равна –212С, а минимальная –273С, то есть постоянно приближается к абсолютному нулю.

Плутон является уникальной и самой интересной планетой Солнечной системы. По-прежнему остается множество загадок о точном происхождении, химическом составе Плутона. На «владыку подземелья» еще ни разу не приземлялся, ни один исследовательский комплекс с Земли, естественно фотографий поверхности тоже нет. Нахождение на Плутоне живых организмов равно нулю, так как с точки зрения современной науки ни один организм Земли не смог бы выжить в таких суровых условиях, а других форм жизни мы пока не находили. Есть малая вероятность нахождения там полезных ископаемых в виде дефицитного газа, но такие химические элементы есть на более близких к Земле планетах.

Малые планеты

Еще в середине XVIII века было замечено, что расстояния от Солнца до планет можно связать простой зависимостью:

r = 0,4 + 0.3 x 2ⁿ (а. е.) Так, для Меркурия n=-, r=0,4 (на самом деле оно равно 0,387 а. е.); для Венеры n=0, r=0,7 (настоящее расстояние — 0,723); для Земли — n=1, r=1; для Марса при n=2 имеем r=1,6 (истинное значение — 1,523). Следующая планета — Юпитер. Но при n=3 находим r=2,8, тогда как Юпитеру соответствует n=4 и r=5,2 (должно бы быть 5,203), а Сатурну почти идеально подходит n=5 и rе (на самом деле — 9,546). Отсюда следовало, что на расстоянии примерно 2,8 а. е. от Солнца должна существовать какая-то планета! В 1796 году даже было организовано общество астрономов, стремившихся обнаружить эту неизвестную планету. Но совершенно независимо от него в 1801 году сицилийский астроном Пиацци случайно обнаружил звездный объект, координаты которого менялись от ночи к ночи. Расчеты показали, что этот объект движется вокруг Солнца по эллиптической орбите с большой полуосью в r=2,77 а. е. Эта первая из малых планет была названа Церерой по имени греческой богини плодородия, считавшейся покровительницей Сицилии. Вскоре были открыты еще три астероида (“звездообразных”) — Паллада, Юнона и Веста. На сегодняшний день закаталогизированно более 3500 астероидов. Размеры крупнейших составляют (диаметр): Цереры — около 1000 км, Паллады — 608, Весты — 538, Юноны — почти 250 км, подавляющее большинство остальных по размерам не превышают 5-10 км. Более 97% астероидов вращаются вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, но есть и исключения: сильно вытянутая орбита Икара проходит к Солнцу ближе, чем Меркурий, а астероид Хирон, открытый с 1977 году, заходит далеко за орбиту Сатурна и подходит близко к орбите Урана. Он был обнаружен только благодаря своим относительно большим размерам — его диаметр около 200 км. Некоторые астероиды в своем путешествии по межпланетному пространству подлетают довольно близко к Земле. В 1968 году вышеупомянутый Икар прошел на расстоянии 7 млн. км от Земли. А в 1976 году был открыт новый астероид, названный Хатором, который незадолго до открытия прошел от Земли в 1,15 млн. км, то есть всего в три раза дальше от нас, чем Луна! Но все ученые сошлись во мнении, что вероятность столкновения Земли с астероидом ничтожно мала. Хотя кто осмелится утверждать это после знаменитого падения на Юпитер остатков кометы Шумейкера-Леви-9 в 1996 г.

V. Заключение

Вот и закончился рассказ о современном состоянии нашей планетной системы и до известного предела – ее историю. Ее будущее, если не произойдет ничего непредвиденного, представляется светлым. Вероятность того, что какая-то блуждающая звезда может нарушить установившийся порядок движения планет, мала даже в пределах миллиардов лет. Не раньше мы можем ожидать каких-то больших изменений и в солнечном излучении. Возможно ли повторение ледниковых периодов, мы сказать не можем. Континенты могут подниматься и опускаться в последующие эпохи, как это происходило в прошлом. Случайные метеориты могут кое-где продырявить поверхность Земли. Однако порядок, с которым связано само существование солнечной системы, будет преобладать над всеми этими изменениями.

VII. Список литературы.

1. Допаев М. М. Наблюдения звездного неба. – М.: Наука, 1978 г., стр. 90-91.

2. Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. – М.: Наука, 1986 г., стр. 27, 30-31, 44, 137, 234, 266.

3. Силкин Б. И. В мире множества лун. – М.: Наука, 1982 г., стр. 10-11, 194-195, 196-197, 205.

4. The Computer Guide To The Solar System, Winter Tech, Version 1.20, 1989 г.

5. Уиппл Ф. Земля, Луна и Планеты

6. Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии

20