Экзопланеты

Структура

Все планеты земной группы в Солнечная система имеют такую ​​же базовую структуру, как центральный металлический основной (по большей части утюг) с окружающим силикатом мантия. Земли Луна аналогичен, но имеет железный сердечник гораздо меньшего размера; Другой естественные спутники, Такие как Ио, Европа, и Титан, также имеют внутреннюю структуру, аналогичную структуре планет земной группы.

Планеты земной группы могут иметь такие поверхностные структуры, как каньоны, кратеры, горы, вулканы, и другие, в зависимости от наличия эрозионный жидкая и / или тектоническая активность.

Планеты земной группы имеют вторичная атмосфера, образовавшиеся в результате выделения газов вулканическими газами или обломков комет. Это контрастирует с внешний, планеты-гиганты, чьи атмосферы начальный; первичная атмосфера были взяты прямо из оригинала солнечная туманность.

Некоторые известные экзопланеты

Kepler-186f

Эта экзопланета расположилась в созвездии Лебедь, вращаясь на своей орбите вокруг звезды Kepler-186. Её размер практически равен размеру Земли. Ученые предполагают, что она имеет твердую поверхность, но информация о массе и химическом составе пока не известна.

Период вращения вокруг своей звезды составляет всего 130 наших суток. При этом Kepler-186f получает энергии от своего светила всего 30 процентов, от той, что получает от Солнца Земля. Состав атмосферы пока установить нельзя, но теоретики говорят о схожести с земным

Освещенность на ней такая, как и у нас.  Это открытие для нас важно тем, что есть и другие планеты земных размеров, при этом их орбиты находятся в «зоне жизни»

Kepler-186f и Земля

Kepler-10-C

Найдена в созвездии Дракон, и относится к типу «суперземля». Её светило — желтый карлик, которому 12 млрд. лет. Температура на Kepler — 5600 K, масса 7.4 земных. Первоначальные измерения указывали, что она имеет каменистую структуру. Но дальнейшие исследования д говорят о том, что планета является нестабильной.

Kepler-10-C

Kapteyn b

Kapteyn b расположилась в созвездии Живописца, неподалеку от красного субкарлика. Имеет статус старейшей экзопланеты. Её возраст примерно в 2.5 раза больше нашей планеты. Масса — больше примерно в 5 раз. Она расположилась в зоне обитаемости, имеет жидкую воду и свою атмосферу. Астрономы пришли к такому мнению, учитывая температуру в -50°C на одной стороне и до 10°C на солнечной стороне. Год длится всего 48 суток. Все это говорит о необходимых условиях для возникновения жизни. Kapteyn b может быть обитаемой.

Земля и Kapteyn b

Классификация

Какие существуют типы экзопланет и что собою представляет классификация? Наверное, самая популярная та, которой пользовались в «Звездном Пути»: населенная планета – класс М. Следуя этой схеме, имеем:

  • D – планетоид или спутник, лишенный атмосферы.
  • H – непригодная для жизни.
  • J – газовый гигант.
  • К – есть жизнь или используются купольные камеры.
  • L – есть растительность, но нет животных.
  • M – наземная.
  • N – серная.
  • R – изгой.
  • T – газовый гигант.
  • Y – токсичная атмосфера и высокий температурный показатель.

Если взять научные схемы, то для распределения используют массу или разнообразие элементов. Массу получают на основе наблюдений в телескоп. Ее вычисляют по лучевой скорости, улавливаемой спектрографами. В таком случае, классификация выглядит так:

  • астероид: меньше 0.00001 земной массы.
  • меркурианский тип: от 0.00001 до 0.1 земной массы.
  • субтерран: 0.1-0.5 земной массы.
  • терран (земли): 0.5-2 земных масс.
  • супертерран: 2-10 земных масс.
  • Нептун: 10-50 земных масс.
  • Юпитер: 50-5000 земных масс.

Факты про Землю

1. Полное обращение вокруг Солнца Земля совершает за 365 дней 6 часов 9 минут и 10 секунд.

2. Земля является самой плотной планетой в Солнечной Системе.

3. Хоть у северного полюса нет суши, он покрывается льдом.

4. Согласно геологическим исследованиям, жизнь на Земле зародилась 3.5 миллиарда лет назад, а 99% всех живших на ней организмов давно вымерли.

5. Земля находится в «Зоне Златовласки» – вода на планетах в таких зонах способна находиться в жидком виде.

Getty Images

6. На протяжении более 2000 лет, люди верили, что Земля является центром Вселенной, но уже в 1543 году Николай Коперник огласил гелиоцентрическую теорию, которая утверждала, что в центре Солнечной системы находится Солнце, а не Земля.

7. Земля – это единственная планета Солнечной Системы, не названная в честь мифологических Богов.

8. Внутреннее ядро Земли состоит из твердых и очень горячих железа и никеля. Диаметр ядра составляет 2,440 километра, что сопоставимо с Австралией, чья ширина составляет 2,500 километра.

9. Температура внутреннего ядра составляет 5427 градуса по Цельсию, что выше температуры плавления алмаза почти на 1,500 градусов.

10. Самой высокой точкой на Земле является вершина горы Эверест – 8,8 километра над уровнем моря, а самой низкой является Бездна Челленджера в Марианской впадине глубиной 11,022 метра.

11. 97% вулканов на Земле находится в океанах, а срединно-океанические хребты достигают длин более 60,000 километров.

12. Парниковый эффект, когда тепло не может покинуть атмосферу из-за скопившихся газов, позволяет поддерживать стабильную температуру на Земле. Без него, средняя температура поверхности Земли была бы не 15 градусов, а -18 градусов.

13. Земля – это единственная планета Солнечной Системы с тектоническими плитами. Они «плавают» на поверхности мантии и периодически сталкиваются друг с другом.

14. За счёт вращающегося ядра, Земля является гигантским магнитом, со своими магнитными полюсами, и образующая собственное магнитное поле, которое защищает нас от радиоактивного излучения из космоса.

15. У Земли есть один естественный спутник – это Луна. Искусственных спутников у Земли около 20,000, но менее 3,000 из них в данный момент работают.

16. Атмосфера Земли разделена на 5 слоёв: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу и простирается на 10,000 километров в космос, но 98% всей массы атмосферы находится в пределах высоты 50 километров.

17. На Луне побывало 12 человек, а высадки людей на Луну проводились с Июля 1969 года по Декабрь 1972.

18. Из всей Солнечной Системы, только на Земле вода представлена в трёх агрегатных состояниях – твёрдом, жидком и газообразном.

19. На приливы и отливы влияет в большей степени Луна, но Солнце тоже участвует в этом процессе.

Getty Images

20. Свет с Солнца достигает Земли за 8 минут и 20 секунд, поэтому мы можем только видеть Солнце, каким оно было 8.3 минуты назад.

21. С Земли невооружённым взглядом можно увидеть более 9,000 звёзд.

22. На Земле произрастает более 3 триллионов деревьев. На одного человека приходится около 425 деревьев.

23. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149,598,023 километра. При самом дальнем расположении, называемом афелием, расстояние составляет 152,000,000 километра, а при самом близком, называемым перигелием, расстояние составляет 147,095,000 километра.

24. Луна образовалась в результате столкновения Земли с другой планетой, по размеру похожей на Марс. Сразу после образования Луны, она была настолько близко, что по расчётам, приливы могли подниматься более чем на 100 метров.

Getty Images Pro

25. 180 миллионов лет назад на Земле был единственный континент, под названием Пангея.

Формирование солнечных планет


Художественная концепция протопланетного диска

Считается, что Солнечная система сформировалась согласно небулярной гипотезе , впервые предложенной в 1755 году Иммануилом Кантом и независимо сформулированной Пьером-Симоном Лапласом . Эта теория утверждает, что 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система образовалась в результате гравитационного коллапса гигантского молекулярного облака . Это первоначальное облако, вероятно, имело в поперечнике несколько световых лет и, вероятно, породило несколько звезд.

Первые твердые частицы были микроскопическими по размеру. Эти частицы вращались вокруг Солнца по почти круговым орбитам рядом друг с другом, как газ, из которого они конденсировались. Постепенно мягкие столкновения позволили хлопьям слипаться и образовывать более крупные частицы, которые, в свою очередь, притягивали к себе больше твердых частиц. Этот процесс известен как аккреция . Объекты, образованные в результате аккреции, называются планетезималиями — они действуют как семена для формирования планет. Первоначально планетезимали были плотно упакованы. Они объединились в более крупные объекты, образуя сгустки размером до нескольких километров за несколько миллионов лет, что является малым временем по сравнению с возрастом Солнечной системы. После того, как планетезимали стали больше в размерах, столкновения стали очень разрушительными, что затруднило дальнейший рост. Только самые большие планетезимали пережили процесс фрагментации и продолжили медленно расти в протопланеты за счет аккреции планетезималей аналогичного состава. После того, как протопланета сформировалась, накопление тепла от радиоактивного распада короткоживущих элементов расплавило планету, что позволило материалам дифференцироваться (то есть разделяться в соответствии с их плотностью ).

Планеты земной группы

В более теплой внутренней части Солнечной системы планетезимали сформировались из горных пород и металлов, приготовленных миллиарды лет назад в ядрах массивных звезд . Эти элементы составляли всего 0,6% вещества солнечной туманности . Вот почему планеты земной группы не могли вырасти очень большими и не могли оказывать сильное притяжение на водород и газообразный гелий. Кроме того, более быстрые столкновения между частицами, близкими к Солнцу, в среднем были более разрушительными. Даже если бы на планетах земной группы были водород и гелий , Солнце бы нагрело газы и заставило бы их улетучиваться. Следовательно, солнечные планеты земной группы, такие как Меркурий , Венера , Земля и Марс, представляют собой небольшие плотные миры, состоящие в основном из 2% более тяжелых элементов, содержащихся в солнечной туманности.

Teegarden B

Самым удачным открытием за последнее время, ученые считают планету находящуюся всего в 12 с половиной световых годах от нас называют её Teegarden B. Под этим именем она входит в список потенциально обитаемых экзопланет, несмотря на то, что находится эта планета не в солнечной системе, а в созвездии овна, она очень напоминает нашу Землю. Освещает планету звезда под названием Teegarden, открытая в 2003 году звезда Teegarden намного легче нашего солнца, ее возраст составляет примерно 8 миллиардов лет. Кроме Teegarden B, вокруг этой звезды вращается ещё одна похожая планета Teegarden C. Более того если Teegarden C ввиду удаленности от своей звезды имеют температуру поверхности схожую с марсианскими показателями — 47 градусов по цельсию, то средняя температура на Teegarden B составляет по подсчетам ученых 28 градусов по цельсию. Радиус и состав планеты очень похожи на наши, правда если мы переберемся жить на эту планету в привычный режим придется вносить изменения, ведь один день здесь длится целых пять земных дней. Таким образом данная планета стала самым вероятным кандидатом на наличие жизни за всю историю исследований и наблюдений, получив высочайшей на сегодняшний день индекс подобия нашей планеты. Теперь ученым нужно выяснить присутствует ли на данных планетах атмосфера благоприятная для углеродной формы жизни. Подтверждение данной информации, будет означать открытие ближайшей родственнице Земли на которой возможно в какой-то стадии развития процветает инопланетная жизнь. В изучении планеты сильно затрудняет тот факт что находится она очень далеко от нас. Хотя ученые считают что она находится в так называемой обитаемой зоне и на ней может присутствовать большое количество жидкой воды. Необычная особенность этой планетной системы в ее расположении относительно Земли и Солнца, несмотря на внешнюю неприметность, созвездие овна хорошо известно и располагается примерно в той же плоскости, в которой лежит солнечная система. Более того, сама звезда Teegarden лежит в этой плоскости довольно точно настолько, что если смотреть оттуда на солнце, то земля и другие планеты нашей системы, будут время от времени проходить на фоне солнечного диска, слегка затмевая его свечение.

Классификация планет Солнечной системы

Группы:

  • Земная группа. Дело в том, что ближе всего к Солнцу находятся планеты земной группы, потому как они обладают небольшой массой и размерами, но достаточно высокой плотностью. В основе этих планет кремниевые соединения, а также железо. В основном все они имеют железное ядро, и другие более отдаленные слои. В целом, можно сказать, что их поверхность твердая, а спутников у планет совсем немного, их всего 4. А температура на этих планетах самая высокая, потому как наблюдается минимальная отдаленность от Солнца. К этой группе относят Марс, Венеру, Землю и Меркурий.
  • Вторую группу планет составляют гиганты. Их часто называют ледяными гигантами или газовыми. Дело в том, что их атмосфера существенно отличается от планет земной группы. При этом размеры планет гигантов просто огромные. У них имеется 98 спутников, и более сильное магнитное поле, нежели у планет земной группы. В основном состоят эти тела из разнообразных газов, таких как метан, аммиак, углекислый газ. Можно сказать что их поверхность не является ни твердой ни жидкой. Потому как газ имеет разную плотность, в зависимости от удаленности от центра. К этой группе относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Такое разделение обусловлено разной отдаленностью от Солнца, физическими свойствами и массой небесных тел. При этом между планетами земной группы и гигантами имеется кольцо из астероидов и космическая пыль, которая как бы разделяет две группы.


Схема

Характеристики спутников планет

Планеты земного типа слишком малы, у них практически нет спутников, в отличие от планет-гигантов. В настоящее время известно, что спутники есть у Земли (Луна) и Марса (Фобос, Деймос). Наиболее известный спутник для жителей нашей планеты Луна. Это небесное тело нам видно из окна, его воздействие мы ощущаем на Мировом океане и именно этот объект был исследован в космосе лучше всего.

Луна

Земля вот уже много столетий находится под наблюдением астрономов. Еще издревна ученые высказывали точку зрения о том, что на Землю влияет некоторое небесное тело, которое контролирует приливы и отливы, участвует в затмениях. Теоретически все эти предположения оказались верными. Этим самым контроллером оказался естественный спутник Земли — Луна. Пока это один официально подтвержденный спутник.

Иногда астрономы разделяются во мнении, высказывая точки зрения о наличии других спутников, спутав из с квазиспутниками, астероидами и другими околоземными объектами, которые могут сходиться в орбитальном пространстве. При этом, все эти тела вращаются вокруг Солнца, а Луна, по-прежнему вертится вокруг Земли.

Как и Земля, Луна имеет в своем строение ядро, сверху спутник покрывает три слоя мантии и лунная кора. Поверхность Луны неоднородная, и это видно даже с Земли при помощи самого обычного телескопа. Из-за отсутствия у земного спутника атмосферного слоя его поверхность подвержена метеоритным атакам. Если бы плотная воздушная оболочка покрывала Луну, то метеориты попросту сгорали в атмосфере.

В июле 1969 года американские астронавты высадились на Луну и обнаружили, что ее поверхность покрыта пылью, породами железа, базальта, кремния, и другими элементами, представленными в меньшинстве. Видимые темные вкрапления со стороны Земли были названы морями, это большие кратеры и разломы после метеоритного вторжения. Светлые части были обозначены как горы, т.к. они возвышаются над метеоритными впадинами. В 1651 году Джованни Раччиоли составил  карту Луны, где обозначил лунные моря.

Луна в несколько раз меньше Земли. Эти факты мы можем наблюдать в ниже представленной таблице. Несмотря на разницу в массе, можно отметить, что у Луны тоже наблюдается движение поверхности. Из-за лунотрясения образуются новые швы, которые можно увидеть на снимках исследовательских луноходов. Максимальная шкала лунотрясения — 5.5 баллов, средняя продолжительность — 10 минут. В то время как землетрясение при такой магнитуде продолжается максимум 2-3 минуты.

Фобос и Деймос

Сначала был обнаружен Деймос. Согласно одной из теорий, Фобос и Деймос представляют собой ранее захваченные астероиды, которые оказались на одной орбите с Марсом. Также ученые высказывают предположения о том, что пыль и небольшие астероиды с радиусом 50-100 метров, находящиеся между спутниками, могут тоже иметь прямое отношение к Красной планете, но прямых доказательств пока не существует.

Поверхность спутников представляет собой монолиты. Причем, Фобос имеет более слабую гравитацию, что подтверждается его низкой плотностью. Ученые в ходе исследований выявили, что первые 100 м спутниковой поверхности покрывает реголит. По составу оба космических тела схожи на 95% с астероидами. Что примечательно, Фобос и Деймос имеют абсолютно неправильную форму, в отличие от привычной круглой Луны, эти два тела схожи с морской галькой, испещренной кратерами.

Из-за столь быстрого вращения Фобос медленно, но верно приближается к Марсу. Предположительно, в последствии, приливные силы планеты разорвут спутник и оставят на красной поверхности еще один кратер.

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Исследования планеты

В исследовании собственного
дома люди, естественно, продвинулись сильнее всего. Все научные направления,
изучающие земную поверхность и космическое пространство вокруг нее, объединены
в термин геонауки.

Геология – наиболее всеобъемлющая отрасль геонауки, изучающая строение, происхождение планеты Земля, состав и структуру ее поверхности, а также все происходящие на ней процессы.  Геология имеет множество ответвлений и смежных направлений, позволяющих досконально изучить прошлое, настоящее и будущее третьей от Солнца планеты. Общее количество наук геологического цикла – 697. Наиболее известными из них являются география, литология, палеонтология, топография, экология, геохимия, океанология, метеорология, климатология.

Изучением Земли, как космического объекта, занимается планетология. Она выясняет, почему Земля является особой планетой Солнечной системы, изучает взаимодействие с другими небесными телами, а также использует ее в качестве аналога для сравнения с другими небесными телами.

Исследование Земли
началось еще в Древнем мире. Античные историки и географы наблюдали, а позднее
описывали в своих трудах происходящие тектонические изменения, изучали минералы
и металлы, пытались объяснить формирование различных форм ландшафта. Влияние
церкви с ее библейскими представлениями о возникновении мира в средние века
немного притормозило все исследования. Окончательное становление геологических
наук произошло лишь к концу 17 века. С этих пор геология и смежные дисциплины
продолжают развиваться, используя в своих исследованиях самые новые технологии
и современные данные других наук.