ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Мы находимся на задворках нашей Галактики. Из нашего медвежьего угла очень трудно «пощупать» далекие планеты. Исследовать планеты другими, косвенными методами очень сложно. Они малы и находятся далеко. Поэтому на примере планет нашей системы проиллюстрируем, насколько сильно могут меняться условия, в которых мы ищем жизнь. Эти условия мы, прежде всего, будем рассматривать с точки зрения жизни. Хотя мы уже знаем, что на наших планетах полноценной жизни нет, проанализируем физико-химические условия на планетах Солнечной системы, с тем чтобы дать представление о том, насколько сильно эти условия могут меняться. Это в одной планетной системе. Что же можно ожидать от планет, которые находятся ближе к центру Галактики? Во Вселенной все может быть. Схема Солнечной планетной системы, расположение планет и их удаленность от центральной звезды — Солнца показаны на рисунке 78. Вся картина разделена на две части (левую и правую). В каждой части свой масштаб. Внизу рисунка показаны расстояния планет от Солнца. Масштаб — логарифмический. Это когда изменение в десять раз занимает одну десятую часть изменения в 100 раз. Но для удобства самая нижняя линия показывает удаление от Солнца в километрах, а линия выше — в астрономических единицах. Астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца. Оно равно 149,6 миллиона километров. В этих единицах в нижней части рисунка показаны удаления планет от Солнца (средние их удаления).

Все планеты движутся по эллиптическим орбитам. Эллипс — это овал. Он, в отличие от окружности, имеет два центра. Любая точка на эллипсе так расположена, что сумма ее расстояний от этих двух центров остается всегда постоянной. Если эти два центра все больше и больше растягивать в разные стороны, то эллипс становится все более вытянутым. Если же, наоборот, центры эллипса сближать и затем вообще совместить друг с другом, то в конце концов получится окружность с одним центром и одним радиусом.

Обратите внимание, что на рисунке 78 Солнце находится не в центре окружностей. И вообще это не окружности. Это эллипсы. Солнце же находится в одном из двух центров эллипса. Два центра эллипса называют фокусами. Удаление одного центра (фокуса) эллипса от другого называется эксцентриситетом. Чем больше эксцентриситет, тем орбита планеты более вытянута. Окружность обладает одним радиусом. Эллипс обладает двумя полуосями (длиной и шириной). Очень удобно использовать произведение эксцентриситета эллипса на величину большей полуоси. При этом получается расстояние, на которое данная

Рис. 78. Схема Солнечной системы.

Орбиты планет земной группы лежат так близко к Солнцу, что их пришлось выделить отдельной частью рисунка. Относительное положение планет показано на март 1982 года. Слева — средние расстояния от Солнца в миллионах километров и в астрономических единицах, показанные в логарифмическом масштабе. Числа у планет означают их массу в единицах массы Земли планета удаляется от Солнца в своей наиболее далекой точке — афелии или же приближается к Солнцу в своей самой ближней точке — перигелии. Эти расстояния получаются не в километрах и не в астрономических единицах, а в единицах, которые равны среднему расстоянию планеты от Солнца. Самым большим эксцентриситетом обладают планеты Меркурий и Плутон. Их эксцентриситеты равны 0,207 и 0,253 соответственно. Самыми малыми эксцентриситетами обладают Венера и Нептун. Они равны 0,0068 и 0,0087 соответственно.

Уточним, что большие полуоси орбит планет — это средние расстояния планет от Солнца. Они для Меркурия, Венеры, Земли и Марса очень сильно отличаются от таковых для других, более удаленных от Солнца планет, планет-гигантов. Это Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Сюда же надо отнести и планету Плутон.

Основные данные о планетах Солнечной системы приведены в таблице 10. Сравнительные характеристики планет следующие. Все они движутся вокруг Солнца в одном направлении, а именно — против часовой стрелки. Это если смотреть с северного полюса мира. Плоскость орбиты Земли называется эклиптикой. Плоскости орбит других планет несколько наклонены к плоскости орбиты Земли, то есть к плоскости эклиптики. Больше всего этот наклон у плоскости орбиты Меркурия (наклон составляет 7°) и у плоскости орбиты Плутона (наклон составляет 17°). Для всех остальных планет этот наклон меньше 3,4°.

При движении вокруг Солнца планеты оказываются в различном расположении друг относительно друга. Если какая-либо планета находится против другой планеты и обе они находятся на линии, которая проходит через Солнце, то говорят о противостоянии планет. В том случае, когда планета внешняя по отношению к орбите Земли, это просто противостояние. Если же планета внутренняя относительно Земли, то говорят о нижнем соединении планет. Это может происходить с Венерой и Меркурием. Если планеты расположены за Солнцем, то такое же положение называют верхним соединением.

Смена времен года определяется углом наклонения плоскости экватора планеты относительно плоскости ее орбиты. Можно с таким же успехом оперировать полярной осью, то есть осью, вокруг которой планета вращается. У Меркурия, Венеры и Юпитера ось вращения (полярная ось) практически перпендикулярна плоскости их орбит. Поэтому там нет сезонов, нет смены времен года.

Таблица 10. Некоторые характеристики планет

Весьма существенный угол наклонения плоскости экватора к плоскости орбиты имеют Марс и Земля. Он составляет около 25°. Поэтому на этих планетах сезонные изменения очень выражены. У Урана наблюдается весьма странная картина. Он, как упавшее веретено, вращается практически в плоскости своей орбиты. Результаты этого налицо. Полярная ночь длится полгода. А это не меньше не больше чем 42 земных года. Такая полярная ночь наступает в одном полушарии Урана, а затем — в другом, и все повторяется. Полярная ночь, в отличие от Земли, на Уране охватывает все полушарие. То есть полярный круг совпадает с экватором. 42 земных года на Уране темно и холодно сразу во всем полушарии, северном или южном. Зато в полярный день, который тоже длится 42 земных года, Солнце непрерывно находится в зените. Нет ни восходов, ни закатов, и вообще никакого движения Солнца на небосводе.

Внутренние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс составляют одну группу планет. И дело не в том, что они находятся ближе друг к другу. Главное их общее свойство то, что это небольшие планеты с высокой средней плотностью, которая достигает 5,5 г/см3. Это в пять с половиной раз тяжелее воды. Все эти планеты расположены очень близко к Солнцу (от 0,39 до 1,52 астрономической единицы).

В группу планет-гигантов входят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают огромными массами. Но средняя их плотность невелика. Она близка к плотности воды (1 г/см3). Кроме того, планеты-гиганты вращаются очень быстро (сутки составляют 1 — 17 часов). Располагаются они на расстояниях от 5,20 до 30,07 астрономической единицы. Плутон расположен еще дальше. Его среднее расстояние от Солнца составляет 39,52 астрономической величины. Но орбита Плутона очень вытянута. Поэтому реальные расстояния его от Солнца сильно отличаются от среднего расстояния. Так, Плутон при своем движении иногда заходит внутрь орбиты Нептуна.

Периоды обращения планет вокруг Солнца (то есть длительности года) различны. У Меркурия это всего 88 суток (земных суток), а у Плутона год длится 249 земных лет. За последние десятилетия проводились исследования почти всех планет (кроме Плутона) с помощью космических аппаратов.