Какое место земли во вселенной. Место земли в галактике, и наши ближайшие звездные соседи. Расположение Солнечной системы в Млечном Пути

Древним людям Земля казалась огромной. Ведь никому не удавалось обойти ее пешком или даже объехать на коне. Поэтому и философы древности, размышляя об устройстве Вселенной, помещали Землю в ее центр. Все небесные тела, полагали они, вращаются вокруг Земли.

В современном мире, когда есть авиация и космические корабли, мысль о том, что наша планета вовсе не центр мироздания, никому не кажется крамольной.
Однако впервые эту идею высказал еще в III веке до н.э. Аристарх Самосский. К сожалению, почти все труды этого древнегреческого ученого утрачены и известны нам лишь в пересказе его современника Архимеда. Поэтому предположение о том, что Земля вращается вокруг Солнца (а не Солнце вокруг Земли), связывают обычно с именем польского астронома Николая Коперника, жившего в XV-XVI вв. Коперник расположил известные ему планеты Солнечной системы так: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн вращаются вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Но дальше за Сатурном Коперник поместил «сферу неподвижных звезд» — некую стену, замыкающую Вселенную. А предполагать, что находится за ней, Коперник не мог — для этого ему не хватало данных. Не стоит обвинять Коперника в близорукости, ведь телескоп, приблизивший к нам далекий космос, впервые использовал Галилей лишь сто лет спустя.

Древнегреческий ученый Птоломей разработал модель Вселенной, в которой Земля находилась в центре мироздания, а остальные небесные тела обращались вокруг нее.

Современная наука знает, что наше Солнце — одна из бесчисленных звезд во Вселенной, не самая большая, не самая яркая, не самая горячая, более того, Солнце находится вдали от центра нашей Галактики — гигантского скопления звезд, к которым относится и Солнце. И в этом нам повезло. Ведь иначе на Землю обрушивались бы такие потоки космических лучей, что жизнь на ней едва возникла бы. Вокруг Солнца вращаются 9 крупных планет, малые планеты — астероиды, кометы и совсем мелкие «камушки» — метеорные тела. Все это вместе образует Солнечную систему.

По современным представлениям, вокруг Солнца обращаются 9 крупных планет. 4 ближайшие к Солнцу — небольшие и твердые. Далее лежит пояс малых планет (астероидов), а за ним — планеты-гиганты, состоящие в основном из жидкостей и газов. Самая дальнаяя из известных планет Солнечной системы — Плутон — к тому же самая маленькая и самая холодная.

Земля — одна из 9 планет. Не самая большая, но и не самая маленькая, не самая близкая к Солнцу, но и не самая далекая. Крупнейшая планета — Юпитер. Его масса в 318 раз больше земной. Но у Юпитера нет твердой поверхности, по которой можно было бы ходить. Самая далекая от Солнца планета — Плутон почти в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля. Его поверхность твердая, ходить по ней было бы легко — Плутон меньше Луны, притягивает к себе слабо. Вот только холодно там: температура на 200-240°C ниже точки замерзания воды. При таких условиях не только вода, но и большинство газов становятся твердыми. Зато на Венере, нашей ближайшей соседке, температура выше +450°C. Получается, что Земля — единственная пока планета во Вселенной, подходящая для жизни.

От Земли до Солнца около 150 млн км. Много это или мало? Сравним это расстояние с размерами Солнца и Земли. Диаметр Солнца меньше примерно в 100 раз, а диаметр Земли — в 10000 раз. Это значит, что если мы изобразим Солнце кружком диаметром 1 см (с монету достоинством в 1 рубль), то Землю нам придется нарисовать на расстоянии 1 м (на другом конце большого стола), причем она будет едва заметной точной.

Крупномасштабная структура Вселенной напоминает систему прожилок и волокон, разделенных пустотами

Крупномасштабная структура Вселенной - космологический термин, обозначающий структуру распределения вещества во Вселенной на наибольших .

Примером простейшей структуры в космическом пространстве является система планета-спутник. Кроме двух ближайших к Солнцу планет (Меркурий и Венера), все остальные имеют своего спутника, и в большинстве случаев даже не одного. Если Землю сопровождает лишь Луна, то вокруг Юпитера вращается целых , хотя некоторые из них довольно малы. Однако вместе со своими спутниками планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, образуя так называемую планетную систему.

В результате наблюдений, астрономами было выявлено, что большинство других звезд также входят в состав планетных систем. Вместе с тем сами светила тоже зачастую образовывают системы и скопления, которые назвали звездными. Согласно имеющимся данным, преобладающая часть звезд составляют , или с кратным количеством светил. В этом плане наше Солнце считается нетипичным, так как оно не имеет пары

Если же рассматривать околосолнечное пространство в более увеличенных масштабах, то становится очевидно, что все звездные скопления вместе со своим планетными системами образуют звездный остров, так называемую .

История изучения структуры Вселенной

Впервые об идее крупномасштабной структуры Вселенной задумался выдающийся астроном Уильям Гершель. Именно ему принадлежат такие открытия как обнаружение планеты Уран и двух ее спутников, двух спутников Сатурна, открытие инфракрасного излучения и идея о Солнечной системы сквозь космическое пространство. Самостоятельно сконструировав телескоп и проведя наблюдения, он выполнил объемные подсчеты светил различной яркости в определенных областях небосвода и пришел к выводу, что в космическом пространстве существует большое множество звездных островов.

Позже, в начале ХХ-го века американский космолог Эдвин Хаббл смог доказать принадлежность некоторых туманностей к структурам, отличным от Млечного Пути. То есть было достоверно известно, что за пределами нашей галактики также существуют различные звездные скопления. Исследования в этом направлении вскоре значительно расширили наше понимание Вселенной. Оказалось, что помимо Млечного Пути в космическом пространстве существуют десятки тысяч иных галактик. В попытке составить какую-нибудь упрощенную карту видимой Вселенной ученые наткнулись на тот примечательный факт, что галактики в пространстве и составляют собою иные структуры немыслимых размеров.

Со временем ученые обнаружили, что галактики-одиночки - достаточно редкое явление во Вселенной. Подавляющая же часть галактик образуют крупномасштабные скопления, которые могут быть различных форм и включать в себя две галактики или кратное число, вплоть до нескольких тысяч. Помимо огромных звездных островов эти массивные звездные структуры включают еще и скопления газа, разогретого до высоких температур. Несмотря на очень низкую плотность (в тысячи раз меньше, нежели в солнечной атмосфере), масса этого газа может значительно превышать суммарную массу всех звезд в некоторых совокупностях галактик.

Полученные результаты наблюдений и расчетов навели ученых на мысль о том, что скопления галактик также могут образовывать иные более крупные структуры. Вслед за этим стали два интригующих вопроса: если сама по себе галактика, сложная структура, является частью некой более масштабной конструкции, то может ли эта конструкция быть составной чего-нибудь еще большего? И, в конце концов, есть ли предел такой иерархичной структурности, когда каждая система входит в состав другой?

Положительный ответ на первый вопрос подтверждается наличием сверхскоплений галактик, которые в свою очередь перерастают галактические нити, или как их иначе называют «стены». Их толщина в среднем около 10 млн. св. лет, а длина 160 — 260 млн. световых лет. Однако, отвечая на второй вопрос, следует отметить, что сверхскопления галактик не являются некой обособленной структурой, а лишь более плотные участки галактических стен. Поэтому сегодня ученые уверены в том, что именно галактические нити (стены), наибольшие космические структуры, вмесите с войдами (пустым пространством, свободным от звездных скоплений) формируют волокнистую или ячеистую структуру Вселенной.

Положение Земли во Вселенной

Несколько отходя от темы, укажем положение нашей планеты в столь сложной структуре:

Планетарная система: Солнечная
Местное межзвёздное облако
Галактический рукав Ориона
Галактика: Млечный Путь
Скопление галактик:
Сверхскопление галактик: Местное сверхскопление (Девы)
Сверхскопление галактик: Ланиакея
Стена: Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита

Современные результаты исследований утверждают, что Вселенная состоит не менее чем из 200 миллиардов галактик. Галактические стены по своей природе являются относительно плоскими и составляют собой стенки «ячеек» Вселенной, а места их пересечений и формируют сверхскопления галактик. В центре же этих ячеек располагаются войды (англ. void — пустота).

Анализ сформированной учеными трехмерной модели распределения галактик говорит о том, что ячеистая структура наблюдается на расстоянии в более чем миллиард световых лет в любом направлении. Данная информация позволяет полагать, что в масштабе в несколько сотен миллионов световых лет любой фрагмент Вселенной будет иметь почти одинаковое количество вещества. А это доказывает, что в указанных масштабах Вселенная однородна.

Причины возникновения крупномасштабной структуры Вселенной

Несмотря на наличие таких масштабных конструкций, как галактические стены и нити, самыми крупными устойчивыми структурами все же считаются скопления галактик. Дело в том, что известное расширение Вселенной постепенно растягивает структуру любых объектов, и бороться с этой силой может лишь гравитация. В результате наблюдений за скоплениями и сверхскоплениями был обнаружен такой потрясающий эффект как « ». То есть лучи, проходящие через межзвездное пространство, искривляются, что указывает на наличие в нем огромной невидимой, скрытой массы. Она может принадлежать различным ненаблюдаемым космическим телам, однако в таких масштабах вероятнее всего принадлежит

Крест Эйнштейна — гравитационно-линзированный квазар

Опираясь на почти однородное , ученые убеждены в том, что и вещество во Вселенной должно распределяться равномерно. Но особенность гравитации в том, что она склонна стягивать любые физические частицы в плотные структуры, тем самым нарушая однородность. Таким образом, спустя какое-то время после Большого Взрыва незначительные неоднородности в распределении вещества в пространстве стали все более стягиваться в некоторые структуры. Их возрастающая гравитация (в силу возрастания массы на объем) постепенно замедляла расширение, пока не остановила его вовсе. Мало того, в некоторых частях расширение обернулось в сжатие, что и стало причиной образования галактик и галактических скоплений.

Подобная модель проверялась при помощи компьютерных расчетов. Учитывая совсем незначительные флуктуации (колебания, отклонения) в однородности реликтового излучения, компьютер просчитал, что такие же мелкие флуктуации в после Большого Взрыва при помощи гравитации вполне могли породить скопления галактик и ячеистую крупномасштабную структуру Вселенной.

Земля как планета Место Земли во Вселенной Земля – часть Вселенной, она испытывает мощное космическое влияние. Вселенная это весь мир, безграничный во времени и в пространстве, который состоит из множества космических тел, образующих системы различной сложности – от гигантских галактик, включающих миллиарды звёзд, до планет со спутниками. Солнечная система находится в одной из многих миллиардов галактик – нашей Галактике. В состав Галактики входит более 100 миллиардов звёзд, межзвёздное вещество и диффузные туманности. Ей принадлежат все звёзды, которые мы наблюдаем.

Наша Галактика сильно сплющена и с ребра должна быть видна в форме двоякояковыпуклой линзы со спиралевидными ветвями, выходящими из центра. В плоскости наибольшего протяжения и вращения* Галактики скучено максимальное количество звёзд, которые из-за удалённости неразличимы по отдельности и сливаются на небе в светлую полосу, называемую Млечным путём. Возраст Галактики оценивается примерно в 12 млрд. лет. Другие галактики наш глаз различает на звёздном небе в виде светлых туманных пятен – туманностей. Кроме туманностей–галактик на звёздном небе видны другие туманности – скопления светящегося газа или пыли. Пылевые туманности светятся отражённым светом близлежащих крупных звёзд. * Галактика делает полный оборот за ≈200 млн. лет (галактический год)

Ближайшая к нам гигантская спиралевидная звёздная система – Туманность Андромеды. По типу и структуре она похожа на нашу Галактику, но превосходит её по размерам в 1, 5 раза и состоит из десятков миллиардов звёзд. Эту галактику можно наблюдать невооружённым глазом в средних широтах северного полушария. В созвездии Андромеды она видна крошечным овальным слабо светящимся облачком. Мы видим туманность Андромеды такой, какой она была более двух миллионов лет назад: столько времени луч света идёт к нам от этой самой близкой звёздной системы. Галактика в созвездии Андромеды

Около 98% космического вещества содержится в звёздах. Звёзды – раскалённые светящиеся вращающиеся газовые (плазменные) шары. Они состоят из водорода и гелия и различаются по температуре, размерам, массе, плотности, мощности излучения, цвету, блеску, светимости и т. д. Световые лучи, проходя через атмосферу ослабляются за счёт поглощения, преломляются, изменяют цвет. Атмосфера никогда не бывает спокойной, поэтому небесные светила кажутся нам мерцающими, а на цветных фотографиях получаются разного цвета, который не зависит от реального излучения самой звезды. Местоположение звёзд во Вселенной меняется крайне медленно, поэтому конфигурация созвездий относительно устойчива. Тысячелетиями взаиморасположение звёзд почти не нарушается и их легко найти на небосводе с помощью звёздных карт, где показано 88 созвездий (по решению Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза, состоявшейся в Риме в 1922 г).

Карта звёздного неба В центре – Северный полюс Мира. На сетке небесных координат проведены основные линии: небесный экватор, небесные меридианы, суточные параллели, эклиптика, по которым определяются координаты светил – склонение и прямое восхождение звёзд и Солнца

a(альфа) – прямое восхождение светила: дуга небесного экватора, которая отсчитывается от точки весеннего равноденствия (– гамма) до круга склонений светила (РМ) в направлении, обратном вращению небесной сферы; (дельта) – склонение светила: дуга круга склонения от экватора до светила

Достопримечательность звёздного неба северного полушария – Полярная звезда, ближайшая из ярких светил к Северному полюсу мира. Её поперечник в 120 раз больше солнечного диаметра. Это двойная звезда со спутником, который чуть крупнее Солнца. Она пульсирует, изменяя свой объём и блеск. Полярная Звезда в нашу эпоху близка к Северному полюсу мира. Её склонение 89 17΄. В авиации, мореплавании, космонавтике местоположение и курс самолёта, корабля, космического аппарата определяется с помощью так называемых навигационных звёзд. Их местоположение на небосводе определено предельно точно, составлены таблицы их высот и азимутов. Из более чем 6000 звёзд, видимых невооружённым глазом, таких звёзд только 26. В северном полушарии это Полярная Звезда Арктур, Вега, Капелла и др. , в южном – Канопус, Пикок, Мимоза и др. В Южном полушарии навигационным созвездием служит Южный Крест. Его длинная перекладина почти точно указывает на Южный полюс мира – едва заметную звезду Сигма (σ) в созвездии Октант, склонение которой 89 34΄. Штурманы, прокладывающие путь судам, знают все навигационные звёзды наизусть.

По Полярной звезде в наше время определяется северная сторона горизонта, а также в северном полушарии географическая широта места, которая приблизительно равна высоте полюса мира над горизонтом. Особая роль путеводной Полярной звезды всё же временная. Из-за очень медленного конусообразного движения земной оси (полный оборот за ≈ 26 000 лет) Северный полюс мира непрерывно странствует среди звёзд. Около 3 тысяч лет назад самой близкой к полюсу звездой была Кохаб (с арабского – «Звезда Севера) в том же созвездии Малой Медведицы. Через 13 тысяч лет на месте Полярной звезды окажется звезда Вега в созвездии Лиры. Расстояние от Земли до Полярной звезды таково, что луч света, покинувший её, достигает нашей планеты спустя 472 года. Это означает, что мы видим Полярную звезду такой, какой она была вскоре после кругосветного плавания Магеллана. Если же с ней что-либо произойдёт сейчас, мы узнаем об этом через 472 года. Может быть она уже не существует, а на нашем небе всё ещё светит.

Полярную звезду легко найти на небе с помощью общеизвестного созвездия – Большой Медведицы. Через две крайние звезды в его ковше нужно провести вверх прямую, на которой отложить пятикратное расстояние между этими звёздами. Так мы находим ковш Малой Медведицы и попадаем на крайнюю звезду ручки её небольшого ковша. Это и есть Полярная звезда.

Одна из звёзд нашей Галактики – Солнце. Это звезда, относящаяся к группе жёлтых карликов. Его диаметр – 1 391 980 км, масса – 1, 989 х1030 кг (99, 87% общей массы всей Солнечной системы), сидерический (звёздный) период осевого вращения (солнечные сутки) на экваторе 25, 38 земных суток, у полюсов ≈ 20 суток, температура на поверхности – 5 807 К, возраст – около 5 млрд. лет. Солнце освещает и обогревает Землю, даёт энергию для процессов, происходящих на её поверхности, поддерживает «неугасимый огонь» жизни. Одно из многих условий существования на нашей планете жизни – это то обстоятельство, что Солнце относительно спокойная звезда, её излучение не испытывает резких колебаний, хотя наблюдаются в среднем через 11 лет периоды «активного» Солнца, чередующиеся с периодами «спокойного» Солнца.

Люди давно заметили, что изменения на Солнце (появление так называемых пятен) действует на природу и самочувствие. Изучению солнечно-земных связей посвятил свою жизнь гениальный советский учёныйестествоиспытатель А. Л. Чижевский (1897 -1964 гг.), который заложил основы гелиобиологии – науки о влиянии Солнца на живые организмы. Он писал: «Люди и все твари земные являются поистине ″детьми Солнца″» Его перу принадлежит большое количество работ на эту тему, основанных на экспериментах и наблюдениях. Самая известная из них – «Земное эхо солнечных бурь» , написанная интересно и понятно для широкого круга читателей и содержащая огромное количество фактического материала, обобщений, теоретических выводов и практических рекомендаций. Чижевского называют «Леонардо ХХ века» , высоко оценивая широту его научного мышления и вклад в мировую науку. Незадолго до смерти им были сказаны замечательные слова: «. . . Современная диалектика учит, что понять любое явление можно лишь в его связи с окружающим миром. В век космоса наука должна всё глубже постигать механизмы связей между Солнцем и живой природой» .

Солнце – эволюционный, динамический и физический центр Солнечной системы. Обладая огромной массой и мощным тяготением, оно управляет движением планет и других тел системы, кроме спутников планет. Они обращаются вокруг своих планет, так как их притяжение в силу близости оказывается сильнее солнечного. Солнечная система – это «семья» небесных тел, связанных силами взаимного притяжения. Её центр – звезда по имени Солнце. В состав Солнечной системы входят также бесспорно 8 классических планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс (планеты земной группы), Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (планетыгиганты), спутники планет (их более 60), малые планеты – астероиды, (свыше 5 тысяч), сотни комет и множество метеорных тел. За границу Солнечной системы до последнего времени принимали орбиту Плутона, самого «крайнего» в системе (5, 9 млрд. км или 39, 5 а. е.).

1. астрономическая единица равна среднему расстоянию Земли от Солнца – 149, 6 млн. км 2. световой год равен расстоянию, которое свет проходит в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один юлианский год 3. парсек – расстояние, соответствующее обратной величине годичного параллакса (видимого смещения светил на небесной сфере, связанного с перемещением наблюдателя вместе с Землёй по орбите вокруг Солнца); параллакс 0, 1 ״ соответствует 10 парсекам (206265 а. е. или 30, 857 х 10 000 000 км;

Однако о статусе Плутона давно идут постоянные споры: по размерам и свойствам он напоминает скорее спутники планет, его орбита по форме и параметрам отличается от других планет. Недавно генеральная ассамблея III отдела Международного астрономического союза (МАС) постановила лишить Плутон статуса «полноправной планеты» на том основании, что иначе пришлось бы присвоить такой статус ещё нескольким небесным телам, заслуживающим его не менее Плутона. Это нарушило бы многие представления о Солнечной системе. Легче убавить на один объект количество планет, чем прибавить несколько новых. Соответственно сдвигается и граница Солнечной системы.

Великое планетографическое открытие конца ХХ века – обнаружение внешнего пояса астероидов за орбитой Нептуна – существенно изменило представление о Солнечной системе. Возник новый взгляд на структуру планетной системы, которая до этого представлялась не вполне стройной, поскольку в ней имелась «странная» планета – Плутон. . . Так и был бы Плутон «изгоем» Солнечной системы, если бы в последние годы (с 1992 г.) ему бы не подобралась достойная компания: совершенно новый третий тип планетных тел – ледяные планеты. . «Ударной пятилеткой» стал период с 1999 г по 2003 г, в течение которого было обнаружено ≈ 800 неизвестных ранее тел. В результате Плутон стал лишь одним из объектов внешнего пояса астероидов, так называемого пояса Койпера. Сейчас известно около 1000 астероидов этого пояса, причём у десяти крупнейших диаметр превышает 1000 км. Вот их названия некоторых из них: 2003 UB 313 (диаметр 2800 км), Плутон (2390 км), 2005 FY 9 (1600 км) и др. Самым дальним объектом оказалась Седна (1500 км), которая в 90 раз дальше от Солнца, чем Земля. Самому крупному планетоиду ещё не дано название. Группа американских астрономов, возглавляемая Майклом Брауном, предложила назвать «астероидгигант» Персефоной – именем жены Плутона в греческой мифологии. Георгий Бурба. Ледяные сателлиты Солнца. Ж. Вокруг света, 2006 г. № 12

Планеты медленно перемещаются на фоне зодиакальных созвездий по мере движения Земли по орбите. За год они проходят путь от одного созвездия до другого, поэтому их можно визуально отличить от звёзд. Само название планеты получили именно из-за этой своей особенности (в переводе с греческого языка αstër ρlanëtës – блуждающая звезда). Движение планет по своим орбитам совершается с запада на восток, однако видимое перемещение по небосводу происходит с востока на запад из-за быстрого осевого вращения Земли. В результате сочетания годового движения Земли и планет по их орбитам все планеты описывают на фоне звёздного неба петли, совершая то прямое, то попятное движение. Это явление заметил и правильно объяснил ещё Н. Коперник. То, что планеты не просто движутся туда и обратно, а описывают петли, получается потому, что плоскости их орбит не совпадают с плоскостью орбиты Земли.

Планеты и их спутники (если конечно они видны с Земли) кажутся нам так же как и звёзды более или менее яркими точками. Они светят отражённым от Солнца светом. Однако спутник Земли – Луна в 10 000 раз ярче самой яркой звезды неба – Сириуса, т. к. она неизмеримо ближе к Земле. Поскольку положение планет на небосводе постоянно меняется, их не показывают на карте звёздного неба. Чтобы определить какую планету мы наблюдаем, необходимо иметь специальную информацию, которую иногда помещают в календарях. Есть ещё один способ отличить на небе планету от звезды: нужно посмотреть на светило в бинокль. Планета видна как крошечный диск, звезда как яркая мерцающая точка. Люди с острым зрением могут получить тот же эффект, рассматривая светило сквозь узкое отверстие, например, неплотно сжатый кулак. В ясную тёмную ночь на фоне звёзд, медленно перемещающихся по небосводу, не меняя взаиморасположения, можно невооружённым глазом увидеть яркие, довольно быстро движущиеся точки – это искусственные спутники Земли. Самым ярким искусственным объектом на околоземной орбите была советская автоматическая станция «Мир» . Она совершила 75 000 оборотов вокруг Земли за 13 лет своего существования. Её «приводнение» в Тихом океане произошло 2 марта 1999 года.

У Земли 6 небесных братьев (Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и одна сестра – Венера (богиня любви и красоты). У них много общих черт, возникших в процессе схожего образования и дальнейшей эволюции. Все планеты Солнечной системы имеют шарообразную форму. Все они обращаются вокруг Солнца в одном направлении – против часовой стрелки для наблюдателя, смотрящего со стороны Северного полюса. Это направление принято называть прямым. В таком же направлении движутся почти все спутники планет. В этом же направлении происходит и осевое вращение большинства планет. Исключение составляют Венера и Уран, который к тому же вращается как бы «лёжа»: его ось лежит почти в плоскости орбиты. Орбиты планет эллипсы, близкие к окружности, за исключением Меркурия. Из-за этого планеты не подходят близко к другу и их гравитационное взаимодействие невелико. Орбиты всех планет находятся примерно в одной плоскости, близкой к плоскости солнечного экватора. Промежутки между орбитами планет закономерно увеличиваются по мере удаления от Солнца: каждая следующая планета отстоит от Солнца в 2 раза дальше, чем предыдущая (так называемый закон планетных расстояний). Все планеты и их спутники имеют оболочечное строение, т. е. состоят из концентрических сфер, различающихся составом и строением вещества. Все они перемещаются на фоне созвездий. Все планеты светят отражённым солнечным светом. Все планеты делятся на две группы: небольшие типа Земли и гиганты типа Юпитера. Эти различия обусловлены в значительной степени разным расстоянием от Солнца, что отразилось на их как физико-химических свойствах, так и на динамических особенностях.

Каждая планета может «похвастаться» каким-нибудь рекордом. Меркурий – ближайшая к Солнцу, самая маленькая и горячая, почти лишённая атмосферы, с самой большой орбитальной скоростью (≈48 км/с) и самым коротким годом 0, 24 земного года. Венера – самая медленно вращающаяся вокруг оси (≈ 243 сут.) в направлении, обратном её движению вокруг Солнца. Земля – двойная планета «Земля-Луна» , и только на ней есть жизнь. Марс – на ней самые высокие горы (вулканический конус Олимп выше 25 км.) Юпитер – самая большая по массе и объёму и наиболее быстро вращающаяся (9 час 55 м) с самым крупным спутником (Ганимедом). Сатурн – наиболее сплюснутая с большим полярным сжатием (1/10), обладает самыми великолепными кольцами и наибольшим количеством спутников (по последним данным – 22). Уран – движется по орбите «лёжа на боку» , даже слегка «вниз головой» (наклон оси вращения 98). Нептун – имеет самый длительный период обращения вокруг Солнца, обладает разорванными кольцами в виде дуг (арок). У многих планет есть спутники. Самый крупный в Солнечной системе спутник Юпитера – Ганимед (один из его 16 «лун»). Его радиус 2631 км (больше Меркурия и Плутона), а вес в два с лишком раза больше веса Луны. Он находится на расстоянии 1, 07 млн. км от Юпитера и имеет смешанный силикатно-ледяной состав. Сверху поверхность Ганимеда покрыта слоем каменно-ледяной пыли толщиной в несколько метров. На поверхности много метеоритных кратеров. К числу крупных спутников относятся также Титан Сатурна (радиус ≈ 2580 км); Каллисто (≈ 2350 км), Ио (≈ 1815 км), Европа (≈ 1569 км) Юпитера. Три последних спутника и Ганимед были открыты ещё Г. Галилеем.

Вот как представляют себе вид неба на одном из спутников Юпитера писатели-фантасты братья Стругацкие (один из них – астроном). Действие повести происходит в далёком будущем на научной станции, расположенной на одном из спутников Юпитера «. . . Амальтея, пятый и ближайший спутник Юпитера, делает полный оборот вокруг своей оси примерно за тридцать пять часов. Кроме того, за двенадцать часов она делает полный оборот вокруг Юпитера. Поэтому Юпитер выползает из-за близкого горизонта через каждые тринадцать с половиной часов. Восход Юпитера - это очень красиво. Только нужно заранее подняться в лифте до самого верхнего этажа под прозрачный спектролитовый колпак. Небо черное, и на нем множество ярких немигающих звёзд. От звездного блеска на равнине лежат неясные отсветы, а скалистый хребет кажется глубокой черной тенью на звездном небе. Если присмотреться, можно различить даже очертания отдельных зазубренных пиков. Бывает, что низко над хребтом висит пятнистый серп Ганимеда, или серебряный диск Каллисто, или они оба, хотя это бывает довольно редко. Тогда от пиков по мерцающему льду через всю равнину тянутся ровные серые тени. А когда над горизонтом Солнце - круглое пятнышко слепящего пламени, равнина голубеет, тени становятся черными и на льду видна каждая трещина. Угольные кляксы на поле ракетодрома похожи на огромные, затянутые льдом лужи. Это вызывает теплые полузабытые ассоциации, и хочется сбегать на поле и пройтись по тонкой ледяной корочке, чтобы посмотреть, как она хрустнет под магнитным башмаком и по ней побегут морщинки, похожие на пенки в горячем молоке, только темные. Но все это можно увидеть не только на Амальтее. Почему-то считается, что бурый цвет - это некрасиво. Так считает тот, кто никогда не видел бурого зарева на полнеба и четкого красного диска на нем. Потом диск исчезает. Остается только Юпитер, огромный, бурый, косматый, он долго выбирается из-за горизонта, словно распухая, и занимает четверть неба. Его пересекают наискось черные и зеленые полосы аммиачных облаков, и иногда на нем появляются и сейчас же исчезают крошечные белые точки - так выглядят с Амальтеи экзосферные протуберанцы. . Директор в последний раз взглянул на бурый размытый купол Юпитера и подумал, что хорошо бы поймать момент, когда над горизонтом висят все четыре больших спутника - красноватая Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, а сам Юпитер в первой четверти наполовину оранжевый, наполовину бурый. Потом он подумал, что никогда не видел захода. Это тоже должно быть красиво: медленно гаснет зарево экзосферы, и одна за другой вспыхивают звезды в чернеющем небе, как алмазные иглы на бархате. Но обычно время захода - это разгар рабочего дня» . . . Аркадий Стругацкий, Борис Стругацкий. Путь на Амальтею.

Единственный естественный спутник Земли и ещё одно светило на небесной сфере – Луна (в греческой мифологии богиня Луны – Селена). Она находится всего в 384 000 км от Земли, её радиус только в ≈ 4 раза меньше земного (1738 км), а масса в 81, 5 раз меньше массы Земли. По отношению к своей планете до недавнего времени Луна считалась самым массивным спутником в Солнечной системе, оказывающим поэтому самое большое влияние на основную планету. В 1978 году был открыт спутник Плутона Харон, сейчас ему принадлежит это первенство. Хотя сам Плутон теперь считают планетой-карликом, но всё же планетой, имеющей самый массивный спутник. Земля и Луна связаны мощным взаимным притяжением и вращаются как единое целое вокруг общего центра тяжести (барицентра) с запада на восток. Барицентр расположен внутри Земли на расстоянии 4750 км от её центра, что составляет 0, 73 земного радиуса. Землю часто называют двойной планетой. Полный оборот система «Земля – Луна» совершает за 27, 3 суток. Это так называемый сидерический (от лат. sidus, род. падеж sideris, то-есть звёздный) месяц. Именно барицентр перемещается по орбите вокруг Солнца. Двойной планетой Землю с Луной можно назвать и с другой позиции. Из всех гипотез образования Луны наиболее приемлемой в настоящее время многие учёные-селенологи считают модель, предложенную российской исследовательницей Е. Л. Рускол. Она разработала теорию совместного образования Земли и Луны как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавших Солнце.

Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27, 3 суток относительно звёзд (это сидерический, т. е. звёздный месяц) с угловой скоростью 13, 2 за сутки. За это же время она делает один оборот вокруг своей воображаемой оси с такой же угловой скоростью. Поэтому Луна всегда обращена к Земле одним и тем же полушарием. Но так было не всегда. Миллиарды лет назад Луна была ближе к Земле и вращалась вокруг оси быстрее, чем обращалась вокруг Земли. Постепенно под влиянием притяжения Земли вращение Луны замедлялось, пока оба движения не стали синхронными. Однако сейчас мы видим ≈ 59% поверхности нашего спутника из-за так называемой либрации (видимого покачивания) по ряду причин. Во-первых, Луна согласно второму закону Кеплера движется по своей эллиптической орбите неравномерно – близ апогея (дальней точки) медленнее, чем близ перигея (ближней точки), и «смотрит» в центр эллипса, а Земля находится в одном из его фокусов. Поэтому мы заглядываем за боковые стороны лунного диска то с запада, то с востока (оптическая либрация по долготе). Во-вторых, из-за того, что плоскости орбит Земли и Луны не совпадают (угол между ними > 5) и ось вращения Луны наклонена к плоскости её орбиты на ≈ 83 , она периодически поворачивается к нам то южной, то северной стороной. При этом приоткрываются околополярные области (оптическая либрация по широте). Благодаря полётам в сторону нашего спутника советских автоматических межпланетных станций «Луна» люди смогли с Земли заглянуть на обратную сторону Луны. Станция «Луна-9» (1966 г.) передала на Землю круговую панораму лунного ландшафта и, успешно совершив мягкую посадку на поверхность Луны, подтвердила предположения о её довольно прочном грунте и отсутствии пыли Это стало крайне важным и надёжным обстоятельством в последующем для советских луноходов и американских астронавтов.

Примечательная черта поверхности не только Луны, но и всех планет земной группы – кольцевые структуры. Такие структуры на Луне – кратеры, отлично видимые с Земли, имеют разные размеры: от мелких (менее метра в поперечнике), до крупных (диаметром более 200 км). Большинство из них имеют более или менее ровное дно и приподнятые края, а в центре иногда видно возвышение в виде горки. Нередко кратеры образуют длинные цепочки, протягивающиеся на сотни километров. Лунные кратеры имеют двоякое происхождение. Часть крупных кратеров, повидимому, вулканические, образовавшиеся в прошлом, когда тектонические процессы на Луне были активными. Надо учесть, что внутренние силы на Луне работали с большим эффектом, чем на Земле из-за меньшей там (в 6 раз) силы тяжести. Сейчас Луна – тектонически безжизненное тело, лунотрясения редки и слабы. Большинство же кратеров, по общепринятому мнению учёных-селенологов, (Селена – это Луна) метеоритного происхождения, т. е. образованы при падении крупных метеоритов, астероидов, кометных ядер. При отсутствии тормозящей их падение атмосферы они обладают большой ударно-взрывной силой, в результате которой создаются основные крупные кратеры, а вторичные более мелкие в их окрестностях могли возникнуть при падении разлетающихся от удара камней.

Первозданный рельеф Луны как бы «законсервирован» , не разрушен ввиду отсутствия атмосферы и гидросферы, а также за счёт действия «солнечного ветра» – корпускулярных потоков (элементарных частиц, летящих от Солнца), которые вызывают спекание поверхностного слоя и превращение его в относительно прочную губчатую корку (риголит). Это сдерживает и склоновые обвально-осыпные процессы. На Земле же первичный кратерированный рельеф сильно разрушен всеми склоновыми и другими рельефообразующими процессами и поэтому завуалирован, хотя и прослеживается как в погребённом виде, так и на поверхности планеты. На видимой стороне Луны насчитывается примерно 300 000 кратеров диаметром более километра. Некоторые из них имеют названия: Коперник, Кеплер, Тихо и др. Помимо кратеров на Луне есть обширные тёмные ровные участки – так называемые «моря» , но без воды (Океан бурь, Море Дождей и др.), и светлые гористые участки – так называемые «материки» . Многие моря окаймлены протяжёнными горными хребтами, названными по земным горам – Альпы, Кавказ, Пиренеи и др.

Астероиды – малые тела Солнечной системы. Главный пояс астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера. Согласно закону планетных расстояний, астрономы в XVIII в. надеялись обнаружить здесь планету земного типа, а открыли в начале XIX в. ряд малых планет: Цереру (диаметр 1003 км), Палладу, Юнону и др. Сейчас известно около 6000 астероидов. Почти все они движутся в прямом направлении вокруг Солнца со скоростью ≈ 20 км/с по эллиптическим орбитам, причём большинство их орбит лежит в плоскости эклиптики. Некоторые из них пересекают орбиту Земли. Размеры астероидов различны. Около 30 имеют диаметр > 200 км. Форма неправильная многогранная, угловато-сглаженная с многочисленными кратерами. Состав разный. Они бывают каменные и металлические. Астероиды – главный источник метеоритов. В 1989 году астероид размером ≈ 300 м пролетел на расстоянии ≈ 650 тыс. км от Земли. В начале июня 2006 г. астероид длиной до 900 м пролетел на максимально близком расстоянии от Земли, чуть дальше Луны. Встреча с таким «камушком» мгновенно изменила бы климат и вообще всю жизнь на Земле. В случае падения в океан возникли бы волны высотой в десятки метров, которые смыли бы многие приморские страны. В атмосферу были бы выброшены миллиарды тонн водяного пара. . . При падении на сушу в воздух попали бы в огромном количестве пыль и дым от возникших пожарищ, что вызвало бы глобальную климатическую аэрозольную катастрофу: быстрое резкое и длительное понижение температуры до отрицательных значений. Есть предположение, что падение крупного астероида в районе Мексиканского залива ≈ 65 млн. лет назад вызвало на планете гибель ≈ 95% всех живых организмов, включая динозавров. Последний «астероид-убийца» (2006 года) промахнулся, опасность на время миновала, но ожидается визит ещё одного «космического террориста» , поэтому астрономы тщательно следят за траекториями движения астероидов. Одновременно ведутся научные исследования и разрабатываются методы разрушения опасных «визитёров» на ближних подступах к Земле.

Кометы (от греч. κοmëtës – длинноволосый) – небольшие тела Солнечной системы с ещё меньшей массой, чем астероиды. Это холодные тела, которые начинают светиться только при подходе к Солнцу. Орбиты комет – сильно вытянутые эллипсы или даже параболы. Периоды обращения вокруг Солнца весьма различаются: от нескольких лет до тысяч и даже миллионов лет. Если же комета движется по параболе, она вообще не возвращается в Солнечную систему. Движение по орбитам может быть как прямым, так и обратным. Плоскости орбит лежат под самыми разными углами, образуя настоящий запутанный клубок. У кометы выделяется голова и хвост. Голова состоит из твёрдого ядра и газового окружения – комы. Ядро – ледяной конгломерат, состоящий на 80% из воды с примесью различных газов: диоксида углерода, метана, аммиака, водорода, а также каменистых и железистых частиц. В этих космических айсбергах с температурой – 250 -260 С, как в холодильнике могли сохраниться органические вещества, возможно первые кирпичики, из которых сложилась жизнь на Земле.

Ядра комет невелики: от нескольких сотен метров до нескольких километров (например размер известной кометы Галлея в 1986 г. составлял 16 км х 8 км). При приближении к Солнцу под влиянием тепла происходит возгонка льдов и образуется газовое окружение – кома. В результате отталкивающего действия светового давления и солнечного ветра появляется светящийся хвост кометы (иногда не один) из разреженных газов и тончайшей пыли («видимое ничто»), мчащихся прочь от кометы в сторону, противоположную Солнцу со скоростью 500 -1000 км/с. Хвосты достигают длины миллиардов километров и светятся холодным люминесцентным светом. Ядро может терять 30 -40 тонн вещества ежесекундно! Каждое приближение кометы к Солнцу сопровождается невосполнимой потерей массы. Поэтому в конце концов запас газов и твёрдых частиц исчерпывается, ядро разрушается, частично распадается, образуя «космический мусор» , который может служить источником потока метеоров и даже метеоритного дождя. Земля на памяти людей не сталкивалась с ядрами комет (только с их обломками), но неоднократно попадала в кометные хвосты (в 1910 г. прошла через хвост кометы Галлея). Никакой опасности для людей при этом не возникает: хотя в составе хвоста есть ядовитые газы (метан, циан), но они очень разрежены и примесь их в атмосфере неощутима.

Есть предположение, что взрыв в 1908 г. в тайге в бассейне Подкаменной Тунгуски, который мы называем падением Тунгусского метеорита (никакого метеорита там не оказалось)был на самом деле результатом столкновения Земли с ядром небольшой кометы Энке с поперечником около 30 м. При падении ядро почти всё испарилось из-за нагрева в плотных слоях атмосферы, причём на высоте 5 -10 км вследствие огромного давления воздуха произошёл взрыв. Было отмечено сильное землетрясение, вековая тайга оказалась скошенной как косой на огромном пространстве (40 км х 50 км). В радиусе ≈ 30 км от центра взрыва деревья были повалены вершинами наружу. Блеск, видимый с расстояния 500 км, превосходил сияние Солнца, а громовые удары слышали за тысячу километров от места падения. В момент вхождения кометы в атмосферу Земли (это произошло утром, когда Солнце было в восточной половине неба), к западу от района взрыва по всей Западной Сибири и Европе до Атлантики отмечалось необычное свечение ночного неба. Возможно это был хвост кометы. В последующие дни в атмосфере Земли была замечена повышенная запыленность. Интересна история кометы Биэлы, названной в честь открывшего её в 1826 г. чеха Биэлы (Белого). Период обращения этой кометы был ≈ 7 лет. Дважды её наблюдали, а в третий раз (в 1846 г.) на глазах астрономов она разделилась на две части. В 1852 г. обе дочерние кометы появились, но расстояние между ними выросло. Следующий раз условия для наблюдения появились только в 1872 г. , но комету обнаружить не удалось. Зато 27 ноября 1872 г. в ночь, когда Земля пересекала орбиту Биэлы, наблюдался обильный метеоритный дождь с радиантом из созвездия Андромеды, где по вычислениям и должна была находиться комета. И даже сейчас ежегодно при пересечении Землёй орбиты Биэлы отмечается повышенное количество метеоров. По-видимому метеорное вещество кометы более или менее равномерно распределилось по всей её орбите. Это свидетельствует о том, что кометы – недолговечные небесные тела.

В космическом пространстве в изобилии присутствуют твёрдые тела самых разных размеров от пылинок до глыб в десятки и сотни метров. Пылинки падают на Землю ежечасно, а глыбы – один раз в сотни-тысячи лет. Метеоры – мельчайшие твердые частицы весом в граммы и доли грамма, вторгающиеся в атмосферу Земли со скоростью десятков километров в секунду. Из-за трения о воздух на высоте 80 -100 км они нагреваются до нескольких тысяч градусов Цельсия, при этом светятся 1 -2 секунды, теряют массу или распыляются и исчезают, не долетев до поверхности Земли. За метеорами остаются ионизированные газы – метеорный след, часто видимый невооружённым глазом. На фоне тёмного ночного неба метеоры видны как «падающие звёзды» . Метеоры могут быть единичными, спорадическими, а могут образовывать метеорные потоки. Особенно обильные из них называют метеорными дождями. Все частицы метеорных потоков движутся параллельно другу, но по законам перспективы кажется, что они разлетаются из одной точки неба, называемой радиантом. Метеорные потоки носят названия созвездий, в которых расположены их радианты. Известных потоков 8. Один из обильнейших – «персиды» (по созвездию Персея). Он продолжается с 5 по 18 августа с максимумом около 10 -го числа. В конце первой декады октября бывают «дракониды» , в третьей декаде октября – «ориониды» . Каждые 33 с четвертью года в середине ноября к Земле возвращается мощный поток – «леониды» . Так в ночь на 17 ноября 1966 г. в небе над Аризоной насчитали до 2300 метеоров в минуту. Метеорные потоки возникают, когда с Землёй встречается метеорный рой – скопление метеорных тел, которые представляют собой продукты распада комет, дробления астероидов и т. п. Большинство крупных метеорных тел движутся подобно кометам по вытянутым эллиптическим орбитам. Орбиты потоков тщательно изучают, т. к. они могут быть опасными для космических кораблей.

На протяжении всей истории науки в круг интересов землеведения входили разработки представлений об окружающем человека мире - планете Земля, Солнечной системе, Вселенной. Первой математически обоснованной моделью мироздания была геоцентрическая система К.Птолемея (165-87 гг. до н.э.), которая правильно для того времени отображала доступную для непосредственного наблюдения часть мира. Только через 1500 лет утвердилась гелиоцентрическая модель Солнечной системы Н. Коперника (1473-1543).

Успехи физической теории и астрономии конца XIX в. и появление первых оптических телескопов привели к созданию представлений о неизменной Вселенной. Разработка теории относительности и ее приложение к решению космологических парадоксов (гравитационного, фотометрического) создали релятивистскую теорию Вселенной, которая первоначально была представлена А. Эйнштейном как статическая модель. В 1922-1924 гт. А.А. Фридманом были получены решения уравнений общей теории относительности для вещества, равномерно заполняющего все пространство (модель однородной изотропной Вселенной), которые показали нестационарность Вселенной - она должна расширяться или сжиматься. В 1929 г. Э.Хаббл обнаружил расширение Вселенной, опровергнув представление о ее незыблемости. Теоретические результаты А.А.Фридмана и Э.Хаббла позволили ввести понятие «начала» в эволюцию Вселенной и объяснить ее структуру.

В 1946-1948 гг. Г. Гамов разработал теорию «горячей» Вселенной, согласно которой в начале эволюции вещество Вселенной имело температуру и плотность, недостижимые экспериментально. В 1965 г. было открыто реликтовое микроволновое фоновое излучение, имевшее изначально очень высокую температуру, что экспериментально подтвердило теорию Г. Гамова.

Так расширялись наши представления о мире в пространственном и временном отношении. Если в течение длительного времени Вселенная рассматривалась как среда, включающая небесные тела различного ранга, то согласно современным представлениям, Вселенная - это упорядоченная система, развивающаяся однонаправленно. Наряду с этим возникло допущение, что Вселенная не обязательно исчерпывает понятие материального мира и возможно существуют другие Вселенные, где не обязательно действуют известные законы мироздания.

Вселенная

Вселенная - это окружающий нас материальный мир, безграничный во времени и пространстве. Границы Вселенной скорее всего будут раздвигаться по мере появления новых возможностей непосредственного наблюдения, т.е. они относительны для каждого момента времени.

Вселенная является одним из конкретно-научных объектов экспериментального исследования. Предполагается, что фундаментальные законы естествознания верны для всей Вселенной.

Состояние Вселенной . Вселенная - это нестационарный объект, состояние которого зависит от времени. Согласно господствующей теории, в настоящее время Вселенная расширяется: большинство галактик (за исключением ближайших к нашей) удаляются от нас и друг относительно друга. Скорость удаления (разбегания) тем больше, чем дальше находится галактика - источник излучения. Эта зависимость описывается уравнением Хаббла:

где v - скорость удаления, км/с; R - расстояние до галактики, св. год; Н - коэффициент пропорциональности, или постоянная Хаббла, Н= 15×10 -6 км/(с×св. год). Установлено, что скорость разбегания возрастает.

Одним из доказательств расширения Вселенной служит «красное смещение спектральных линий» (эффект Доплера): спектральные линии поглощения в удаляющихся от наблюдателя объектах всегда смещаются в сторону длинных (красных) волн спектра, а приближающихся - коротких (голубых).

Спектральным линиям поглощения от всех галактик присуще смещение в красную сторону, а значит, имеет место расширение.

Плотность вещества Вселенной. Распределение плотности вещества в отдельных частях Вселенной различается более чем на 30 порядков. Самая высокая плотность, если не принимать во внимание микромир (например, атомное ядро), присуща нейтронным звездам (около 10 14 г/см 3), самая низкая (10 -24 г/см 3) - Галактике в целом. По данным Ф.Ю.Зигеля, нормальная плотность межзвездного вещества в пересчете на атомы водорода составляет одну молекулу (2 атома) в 10 см 3 , в уплотненных облаках - туманностях она достигает нескольких тысяч молекул. Если концентрация превышает 20 атомов водорода в 1 см 3 , то начинается процесс сближения, перерастающий в аккрецию (слипание).

Вещественный состав. Из общей массы вещества Вселенной только около 1/10 является видимым (светящимся), остальные 9/10 - невидимое (несветящееся) вещество. Видимое вещество, о составе которого можно уверенно судить по характеру спектра излучения, представлено в основном водородом (80-70%) и гелием (20-30%). Других химических элементов в светящейся массе вещества настолько мало, что ими можно пренебречь. Во Вселенной не обнаружено значительного количества антивещества, за исключением малой доли антипротонов в космических лучах.

Вселенная заполнена электромагнитным излучением, которое называют реликтовым, т.е. оставшимся от ранних стадий эволюции Вселенной.

Однородность, изотропность и структурность. Вглобальном масштабе Вселенная считается изотропной и однородной. Признаком изотропности, т.е. независимости свойств объектов от направления в пространстве, является равномерность распределения реликтового излучения. Самые точные современные измерения не обнаружили отклонений в интенсивности этого излучения в разных направлениях и в зависимости от времени суток, что одновременно свидетельствует о большой однородности Вселенной.

Другой особенностью Вселенной является неоднородность и структурность (дискретность) в малом масштабе. В глобальном масштабе в сотни мегапарсек вещество Вселенной можно рассматривать как однородную непрерывную среду, частицами которой являются галактики и даже скопления галактик. При более детальном рассмотрении отмечается структурированность Вселенной. Структурными элементами Вселенной являются космические тела, прежде всего звезды, образующие звездные системы разного ранга: галактика - скопление галактик - Метагалактика, Для них характерны локализация в пространстве, движение вокруг общего центра, определенная морфология и иерархия.

Галактика Млечного Пути состоит из 10 11 звезд и межзвездной среды. Она принадлежит к спиралевидным системам, которые имеют плоскость симметрии (плоскость диска) и ось симметрии (ось вращения). Сплюснутость диска Галактики, наблюдаемая визуально, свидетельствует о значительной скорости ее вращения вокруг оси. Абсолютная линейная скорость ее объектов постоянна и равна 220-250 км/с (возможно, что она возрастает для очень удаленных от центра объектов). Период вращения Солнца вокруг центра Галактики составляет 160-200 млн лет (в среднем 180 млн лет) и называется галактическим годом.

Эволюция Вселенной. В соответствии с моделью расширяющейся Вселенной, разработанной А.А.Фридманом на основании общей теории относительности А. Эйнштейна, установлено, что:

1) в начале эволюции Вселенная пережила состояние космологической сингулярности, когда плотность ее вещества равнялась бесконечности, а температура превосходила 10 28 К (при плотности свыше 10 93 г/см 3 вещество обладает неизученными квантовыми свойствами пространства-времени и тяготения);

2) вещество, находящееся в сингулярном состоянии, подверглось внезапному расширению, которое можно сравнить со взрывом («Большой взрыв»);

3) в условиях нестационарности расширяющейся Вселенной плотность и температура вещества убывают во времени, т.е. в процессе эволюции;

4) при температуре порядка 10 9 К осуществлялся нуклеосинтез, в результате которого произошла химическая дифференциация вещества и возникла химическая структура Вселенной;

5) исходя из этого Вселенная не могла существовать вечно и ее возраст определяют от 13 до 18 млрд лет.

Солнечная система

Солнечная система - это Солнце и совокупность небесных тел: 9 планет и их спутники (на 2002 г. их число составило 100), множество астероидов, комет и метеоров, которые вращаются вокруг Солнца или заходят (как кометы) в Солнечную систему. Основные сведения об объектах Солнечной системы содержат рис. 3.1 и табл. 3.1.

Таблица 3.1. Некоторые физические параметры планет Солнечной системы

Объект Солнечной системы	Расстояние от Солнца	радиус, км	число земных радиусов	масса, 10 23 кг	масса относительно Земли	средняя плотность, г/см 3	период обращения по орбите, число земных суток	период обращения вокруг своей оси	число спутников (лун)	альбедо	ускорение силы тяженсти на экваторе, м/с 2	скорость отрыва от притяжения планеты, м/с	наличие и состав атмосферы, %	средняя температура на поверхности, °С
млн км	а.е.
Солнце	-		695 400		1,989×10 7	332,80	1,41		25-36	9	-		618,0	Отсутствует
Меркурий	57,9	0,39		0,38	3,30	0,05	5,43		59 сут		0,11	3,70	4,4	Отсутствует
Венера	108,2	0,72		0,95	48,68	0,89	5,25		243 сут		0,65	8,87	10,4	СО 2 , N 2 , Н 2 О
Земля	149,6	1,0		1,0	59,74	1,0	5,52	365,26	23 ч 56 мин 4с		0,37	9,78	11,2	N 2 , O 2 , СО 2 , Аr, Н 2 О
Луна		1,0		0,27	0,74	0,0123	3,34	29,5	27 ч 32 мин	-	0,12	1,63	2,4	Очень разряженная	-20
Марс	227,9	1,5		0,53	6,42	0,11	3,95		24 ч 37 мин 23 с		0,15	3,69	5,0	СО 2 (95,3), N 2 (2,7), Аr (1,6), О 2 (0,15), Н 2 О (0,03)	-53
Юпитер	778,3	5,2			18986,0		1,33	11,86 лет	9 ч 30 мин 30 с		0,52	23,12	59,5	Н (77), Не (23)	-128
Сатурн	1429,4	9,5			5684,6		0,69	29,46 лет	10 ч 14 мин		0,47	8,96	35,5	Н, Не	-170
Уран	2871,0	19,2	25 362		868,3		1,29	84,07 лет	11 ч3		0,51	8,69	21,3	Н (83), Не (15), СН 4 (2)	-143
Нептун	4504,3	30,1	24 624		1024,3		1,64	164,8 лет	16ч		0,41	11,00	23,5	Н, Не, СН 4	-155
Плутон	5913,5	39,5		0,18	0,15	0,002	2,03	247,7	6,4 сут		0,30	0,66	1,3	N 2 , CO, NH 4	-210

Солнце представляет собой раскаленный газовый шар, в составе которого обнаружено около 60 химических элементов (табл. 3.2). Солнце вращается вокруг своей оси в плоскости, наклоненной под углом 7°15" к плоскости земной орбиты. Скорость вращения поверхностных слоев Солнца различна: на экваторе период обращения равен 25,05 суток, на широте 30° - 26,41 суток, в полярных областях - 36 суток. Источником энергии Солнца являются ядерные реакции, преобразующие водород в гелий. Количество водорода обеспечит сохранение его светимости на десятки миллиардов лет. На Землю поступает всего одна двухмиллиардная часть солнечной энергии.

Солнце имеет оболочечное строение (рис. 3.2). В центре выделяют ядро с радиусом примерно 1/3 солнечного, давлением 250 млрд атм, температурой более 15 млн К и плотностью 1,5×10 5 кг/м 3 (в 150 раз больше плотности воды). В ядре генерируется почти вся энергия Солнца, которая передается через зону излучения, где свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. Выше располагается зона конвекции (перемешивания), в которой вещество приходит в движение вследствие неравномерности переноса тепла (процесс, аналогичный переносу энергии в кипящем чайнике). Видимая поверхность Солнца образована его атмосферой. Ее нижняя часть мощностью около 300 км, излучающая основную часть радиации, называется фотосферой. Это самое «холодное» место на Солнце с температурой, уменьшающейся от 6000 до 4500 К в верхних слоях. Фотосфера образована гранулами диаметром 1000- 2000км, расстояние между которыми от 300 до 600 км. Гранулы создают общий фон для различных солнечных образований - протуберанцев, факелов, пятен. Над фотосферой до высоты 14 тыс. км располагается хромосфера. Во время полных лунных затмений она видна как розовый нимб, окружающий темный диск. Температура в хромосфере увеличивается и в верхних слоях достигает нескольких десятков тысяч градусов. Самая внешняя и самая разреженная часть солнечной атмосферы - солнечная корона - простирается на расстояния в несколько десятков солнечных радиусов. Температура здесь превышает 1 млн град.

Таблица 3.2. Химический состав Солнца и планет земной группы, % (по А. А. Маракушеву, 1999)

Элемент	Солнце	Меркурий	Венера	Земля	Марс
Si	34,70	16,45	33,03	31,26	36,44
Fe	30,90	63,07	30,93	34,50	24,78
Mg	27,40	15,65	31,21	29,43	34,33
Na	2,19	-	-	-	-
Al	1,74	0,97	2,03	1,90	2,29
Ca	1,56	0,88	1,62	1,53	1,73
Ni	0,90	2,98	1,18	1,38	0,43

Рис. 3.2. Строение Солнца

Планеты Солнечной системы подразделяют на две группы: внутренние, или планеты земной группы - Меркурий, Венера, Земля, Марс, и внешние, или планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Предполагаемый вещественный состав планет показан на рис. 3.3.

Планеты земной группы. Внутренние планеты имеют относительно небольшие размеры, высокую плотность и внутреннюю дифференциацию вещества. Их отличает повышенная концентрация углерода, азота и кислорода, недостаток водорода и гелия. Для планет земной группы характерна тектоническая асимметрия: структура коры северных полушарий планет отличается от южных.

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета. Среди планет Солнечной системы ее отличает самая вытянутая эллиптическая орбита. Температура на освещенной стороне составляет 325-437°С, на ночной - от -123 до -185°С. Американский космический корабль «Маринер-10» в 1974 г. обнаружил на Меркурии разреженную атмосферу (давление 10 -11 атм), состоящую из гелия и водорода в соотношении 50:1. Магнитное поле Меркурия в 100 раз слабее земного, что в значительной степени связано с медленным вращением планеты вокруг своей оси. Поверхность Меркурия имеет много общего с поверхностью Луны, но преобладает материковый рельеф. Наряду с похожими на лунные кратерами разных размеров отмечены отсутствующие на Луне эскарпы - обрывы, высотой 2-3 км и протяженностью в сотни и тысячи километров.

Рис. 3.3. Строение и предполагаемый вещественный состав планет (по Г. В.Войткевичу): а - земной группы: 1, 2, 3 - силикатное, металлическое, сульфидметаллическое вещества соответственно; б - гигантов: 1 - молекулярный водород; 2 - металлический водород; 3 - водяной лед; 4 - ядро, сложенное каменным или железокаменным материалом

Масса Меркурия составляет 1/18 массы Земли. Несмотря на небольшие размеры, Меркурий имеет необычайно высокую плотность (5,42 г/см 3), близкую к плотности Земли. Высокая плотность указывает на наличие горячего, и вероятно, расплавленного, металлического ядра, на которое приходится около 62% массы планеты. Ядро окружено силикатной оболочкой мощностью около 600 км. О химическом составе поверхностных пород и недр Меркурия можно судить лишь по косвенным данным. Отражательная способность меркурианского реголита свидетельствует о том, что он состоит из тех же пород, которые слагают лунный грунт.

Венера оборачивается вокруг своей оси еще медленнее (за 244 земных дня), чем Меркурий, причем в обратном направлении, поэтому Солнце на Венере восходит на западе и заходит на востоке. Масса Венеры составляет 81% земной массы. Вес предметов на Венере только на 10% меньше их веса на Земле. Полагают, что кора планеты маломощная (15-20 км) и ее основная часть представлена силикатами, сменяющимися на глубине 3224 км железным ядром. Рельеф планеты расчлененный - горные цепи высотой до 8 км чередуются с кратерами диаметром в десятки километров (максимально до 160 км) и глубиной до 0,5 км. Обширные выровненные пространства покрыты каменистыми россыпями остроугольных обломков. Вблизи экватора обнаружена гигантская линейная впадина длиной до 1500 км и шириной 150 км при глубине до 2 км. Венера не имеет дипольного магнитного поля, что объясняют ее высокой температурой. На поверхности планеты температура равна (468+7)°С, а на глубине, очевидно, - 700-800°С.

Для Венеры характерна очень плотная атмосфера. На поверхности атмосферное давление составляет не менее 90-100 атм, что соответствует давлению земных морей на глубине 1000 м. По химическому составу атмосфера состоит в основном из диоксида углерода с примесью азота, водяных паров, кислорода, серной кислоты, хлористого и фтористого водорода. Считают, что атмосфера Венеры примерно соответствует земной на ранних этапах ее становления (3,8-3,3 млрд лет назад). Облачный слой атмосферы простирается с высоты 35 км до 70 км. Нижний ярус облаков на 75-80% состоит из серной кислоты, кроме того, присутствуют плавиковая и соляная кислоты. Находясь на 50 млн км ближе Земли к Солнцу, Венера получает в два раза больше тепла, чем наша планета - 3,6 кал/(см 2 ×мин). Эту энергию аккумулирует углекислая атмосфера, обусловливающая огромный парниковый эффект и высокие температуры венерианской поверхности - горячей и, по-видимому, сухой. Космическая информация свидетельствует о своеобразном свечении Венеры, что, вероятно, объясняется высокими температурами поверхностных пород.

Для Венеры характерна сложная динамика облаков. Вероятно, на высоте около 40 км существуют мощные полярные вихри и сильные ветры. У поверхности планеты ветры слабее - около 3 м/с (очевидно, из-за отсутствия значительных перепадов приповерхностной температуры), что подтверждается отсутствием пыли в местах посадок спускаемых аппаратов станций «Венера». Плотная атмосфера долгое время не позволяла судить о породах венерианской поверхности. Анализ естественной радиоактивности изотопов урана, тория и калия в грунтах показал результаты, близкие к земным базальтам и частично гранитам. Поверхностные породы обладают намагниченностью.

Марс расположен на 75 млн км дальше от Солнца, чем Земля, поэтому марсианские сутки длиннее земных, а солнечной энергии к нему поступает в 2,3 раза меньше по сравнению с Землей. Период обращения вокруг оси почти как у Земли. Наклон оси к плоскости орбиты обеспечивает смену сезонов года и наличие «климатических» поясов - жаркого экваториального, двух умеренных и двух полярных. В связи с малым количеством поступающей солнечной энергии контрасты тепловых поясов и сезонов года выражены слабее земных.

Плотность атмосферы Марса в 130 раз меньше, чем Земли и равна всего 0,01 атм. В состав атмосферы входят диоксид углерода, азот, аргон, кислород, пары воды. Суточные колебания температуры превышают 100°С: на экваторе днем - около 10-20°, а на полюсах - ниже -100°С. Большие различия температуры наблюдаются между дневной и ночной сторонами планеты: от 10-30 до -120°С. На высоте около 40 км Марс окружен озоновым слоем. Для Марса отмечено слабое дипольное магнитное поле (на экваторе оно в 500 раз слабее земного).

Поверхность планеты изрыта многочисленными кратерами вулканического и метеоритного происхождения. Перепады высот в среднем составляют 12-14 км, но огромная кальдера вулкана «Никс Олимпикс» (Снега Олимпа) поднимается на 24 км. Диаметр ее основания равен 500 км, а кратера - 65 км. Некоторые вулканы являются действующими. Особенность планеты - наличие огромных тектонических трещин (например, каньон Маринер длиной 4000 км и шириной 2000 км при глубине до 6 км), напоминающих земные грабены и морфоскульптуры, соответствующие речным долинам.

На снимках Марса видны участки, имеющие светлую окраску («материковые» районы, сложенные, очевидно, гранитами), желтый цвет («морские» районы, сложенные, очевидно, базальтами) и белоснежный облик (ледниковые полярные шапки). Наблюдения за полярными районами планеты установили изменчивость очертаний ледяных массивов. По предположениям ученых, ледниковые полярные шапки сложены замерзшим диоксидом углерода и, возможно, водяным льдом. Красноватый цвет поверхности Марса обусловлен, вероятно, гематитизацией и лимонитизацией (окислением железа) горных пород, которые возможны при наличии воды и кислорода. Очевидно, они поступают изнутри при прогревании поверхности в дневное время или с газовыми эксгаляциями, которые растапливают мерзлоту.

Исследование горных пород показало следующее соотношение химических элементов (%): кремнезем - 13-15, оксиды железа - 12-16, кальций - 3-8, алюминий - 2-7, магний - 5, сера - 3, а также калий, титан, фосфор, хром, никель, ванадий. Грунт Марса по составу сходен с некоторыми земными вулканическими породами, но обогащен соединениями железа и обеднен кремнеземом. Органических образований на поверхности не обнаружено. В приповерхностных слоях планеты (с глубины 50 см) грунты скованы вечной мерзлотой, простирающейся вглубь до 1 км. В недрах планеты температура достигает 800-1500°С. Предполагают, что на небольшой глубине температура должна составлять 15-25°С, а вода может находиться в жидком состоянии. В этих условиях могут существовать простейшие живые организмы, следы жизнедеятельности которых пока не найдены.

Марс обладает двумя спутниками - Фобосом (27х21х19 км) и Деймосом (15x12x11 км), которые, очевидно, являются осколками астероидов. Орбита первого проходит в 5000 км от планеты, второго - в 20 000 км.

В табл. 3.2 показан химический состав планет земной группы. Из таблицы видно, что для Меркурия характерны самые высокие концентрации железа и никеля и самые низкие кремния и магния.

Планеты-гиганты. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун заметно отличаются от планет земной группы. В планетах-гигантах, особенно в ближайших к Солнцу, сосредоточен полный момент количества движения Солнечной системы (в единицах Земли): Нептун - 95, Уран - 64, Сатурн - 294, Юпитер - 725. Удаленность этих планет от Солнца позволила им сохранить значительное количество первичного водорода и гелия, потерянных планетами земной группы под воздействием «солнечного ветра» и из-за недостаточности собственных гравитационных сил. Хотя плотность вещества внешних планет невелика (0,7-1,8 г/см 3), объемы и массы их огромны.

Самой крупной планетой является Юпитер, по объему в 1300 раз, а по массе более чем в 318 раз превосходящий Землю. За ним следует Сатурн, масса которого в 95 раз превышает массу Земли. В этих планетах сосредоточено 92,5% массы всех планет Солнечной системы (71,2% у Юпитера и 21,3% у Сатурна). Замыкают группу внешних планет два близнеца-гиганта - Уран и Нептун. Важной особенностью является наличие у этих планет каменных спутников, что, вероятно, свидетельствует об их внешнем космическом происхождении и не связано с дифференциацией вещества самих планет, сформированных сгущениями преимущественно в газообразном состоянии. Многие исследователи считают, что центральные части этих планет твердые.

Юпитер с характерными пятнами и полосами на поверхности, которые параллельны экватору и имеют изменчивые очертания, является самой доступной для исследования планетой. Масса Юпитера лишь на два порядка меньше солнечной. Ось почти перпендикулярна к плоскости орбиты.

Юпитер обладает мощной атмосферой и сильным магнитным полем (в 10 раз сильнее земного), что определяет наличие вокруг планеты мощных радиационных поясов из протонов и электронов, захваченных магнитным полем Юпитера из «солнечного ветра». Атмосфера Юпитера, кроме молекулярного водорода и гелия, содержит разнообразные примеси (метан, аммиак, окиси углерода, пары воды, молекулы фосфина, цианистого водорода и др.). Присутствие этих веществ, возможно, является следствием ассимиляции разнородного материала из Космоса. Расслоенная водородно-гелиевая масса достигает мощности 4000 км и, вследствие неравномерного распределения примесей, образует полосы и пятна.

Огромная масса Юпитера предполагает наличие мощного жидкого или полужидкого ядра астеносферного типа, которое может быть источником вулканизма. Последнее, по всей вероятности, объясняет существование Большого Красного Пятна, наблюдения за которым ведутся с XVII в. При наличии полужидкого или твердого тела-ядра на планете должен быть сильный парниковый эффект.

По мнению некоторых ученых, Юпитер выполняет в Солнечной системе роль своеобразного «пылесоса» - его мощное магнитно-гравитационное поле перехватывает блуждающие во Вселенной кометы, астероиды и другие тела. Наглядным примером явился захват и падение на Юпитер кометы «Шумейкер-Леви-9» в 1994 г. Сила притяжения оказалась настолько большой, что комета раскололась на отдельные обломки, которые со скоростью свыше 200 тыс. км/ч врезались в атмосферу Юпитера. Каждый взрыв достигал мощности в миллионы мегатонн, а наблюдатели с Земли видели пятна взрывов и расходящиеся волны возбужденной атмосферы.

На начало 2003 г. число спутников Юпитера достигло 48, треть из которых имеет собственные имена. Для многих из них характерно обратное вращение и малые размеры - от 2 до 4 км. Четыре самых крупных спутника - Ганимед, Каллисто, Ио, Европа - носят название Галилеевых. Спутники сложены твердым каменным материалом, видимо, силикатного состава. На них обнаружены действующие вулканы, следы льда и, возможно, жидкостей, в том числе воды.

Сатурн, «окольцованная» планета, представляет не меньший интерес. Его средняя плотность, рассчитанная по видимому радиусу, очень низкая - 0,69 г/см 3 (без атмосферы - около 5,85 г/см 3). Мощность атмосферного слоя оценивается в 37-40 тыс. км. Отличительной особенностью Сатурна является кольцо, расположенное выше облачного слоя атмосферы. Его диаметр составляет 274 тыс. км, что почти вдвое больше диаметра планеты, мощность - около 2 км. По наблюдениям с космических станций установлено, что кольцо состоит из ряда мелких колец, находящихся на разном расстоянии друг от друга. Вещество колец представлено твердыми обломками, очевидно, силикатных пород и ледяных глыб размером от пылинки до нескольких метров. Атмосферное давление на Сатурне в 1,5 раза больше земного, а средняя температура поверхности около -180°С. Магнитное поле планеты по напряженности почти вдвое меньше земного, а его полярность противоположна полярности земного поля.

Вблизи Сатурна обнаружено 30 спутников (по состоянию на 2002 г.). Самый далекий из них - Феба (диаметр ПО км) находится в 13 млн км от планеты и оборачивается вокруг нее за 550 дней. Самый близкий - Мимас (диаметр 195 км) располагается в 185,4 тыс. км и совершает полный оборот за 2266 час. Загадкой является присутствие углеводородов на спутниках Сатурна, а возможно, и на самой планете.

Уран. Ось вращения Урана расположена почти в плоскости орбиты. Планета обладает магнитным полем, полярность которого противоположна земной, а напряженность меньше земной.

В плотной атмосфере Урана, мощность которой 8500 км, обнаружены кольцевые образования, пятна, вихри, струйные течения, что свидетельствует о неспокойной циркуляции воздушных масс. Направления ветров в основном совпадают с вращением планеты, но в высоких широтах их скорость увеличивается. Зеленовато-голубой цвет холодной атмосферы Урана может быть обусловлен наличием радикалов [ОН - ]. Содержание гелия в атмосфере достигает 15%, в нижних слоях обнаружены метановые облака.

Вокруг планеты обнаружены 10 колец шириной от нескольких сотен метров до нескольких километров, состоящих из частиц около 1 м в диаметре. Внутри колец движутся каменные глыбы неправильной формы и диаметром 16-24 км, названные спутниками-«пастухами» (вероятно, это астероиды).

Среди 20 спутников Урана пять выделяются значительными размерами (от 1580 до 470 км в диаметре), остальные - менее 100 км. Все они похожи на астероиды, захваченные гравитационным полем Урана. На шаровидной поверхности некоторых из них замечены гигантские линейные полосы - трещины, возможно, следы скользящих ударов метеоритов.

Нептун - самая удаленная от Солнца планета. Облака атмосферы образованы в основном метаном. В верхних слоях атмосферы наблюдаются потоки ветра, несущегося со сверхзвуковой скоростью. Это означает существование в атмосфере градиентов температуры и давления, вызванных, видимо, внутренним разогревом планеты.

Нептун имеет 8 каменных спутников, три из которых значительных размеров: Тритон (диаметр 2700 км), Нерида (340 км) и Протей (400 км), остальные меньше - от 50 до 190 км.

Плутон - самая дальняя из планет, открыта в 1930 г., не принадлежит к планетам-гигантам. Его масса в 10 раз меньше земной.

Быстро вращаясь вокруг оси, Плутон имеет сильно вытянутую эллиптическую орбиту, и потому с 1969 по 2009 г. он будет находиться ближе к Солнцу, чем Нептун. Этот факт может быть дополнительным доказательством его «непланетной» природы. Вполне вероятно, что Плутон принадлежит к телам из пояса Койпера, открытого в 90-х годах XX в., который является аналогом пояса астероидов, но за орбитой Нептуна. В настоящее время обнаружено около 40 таких тел диаметром от 100 до 500 км, очень тусклых и почти черных, с альбедо 0,01 - 0,02 (у Луны альбедо - 0,05). Плутон, возможно, одно из них. Поверхность планеты, очевидно, ледяная. У Плутона есть единственный спутник Харон диаметром 1190 км, с орбитой, проходящей в 19 тыс. км от него и периодом обращения 6,4 земных суток.

По характеру движения планеты Плутон исследователи предполагают наличие еще одной крайне удаленной и малой (десятой) планеты. В конце 1996 г. появилось сообщение о том, что астрономы из Гавайской обсерватории открыли состоящее из ледяных глыб небесное тело, которое вращается на околосолнечной орбите за пределами Плутона. Эта малая планета пока не имеет названия и зарегистрирована под номером 1996TL66.

Луна - спутник Земли, вращающийся от нее на расстоянии 384 тыс. км, чьи размеры и строение приближают его к планетам. Периоды осевого и сидерического вращения вокруг Земли почти равны (см. табл. 3.1), из-за чего Луна обращена к нам всегда одной стороной. Вид Луны для земного наблюдателя постоянно меняется в соответствии с ее фазами - новолуние, первая четверть, полнолуние, последняя четверть. Период полной смены лунных фаз называется синодическим месяцем, который в среднем равен 29,53 земных суток. Он не совпадает с сидерическим (звездным) месяцем, составляющим 27,32 суток, за который Луна делает полный оборот вокруг Земли и одновременно - оборот вокруг своей оси по отношению к Солнцу. В новолуние Луна находится между Землей и Солнцем и не видна с Земли. В полнолуние Земля находится между Луной и Солнцем и Луна видна как полный диск. С позициями Солнца, Земли и Луны связаны солнечные и лунные затмения - положения светил, при которых тень, отбрасываемая Луной, падает на поверхность Земли (солнечное затмение), или тень, отбрасываемая Землей, падает на поверхность Луны (лунное затмение).

Лунная поверхность представляет собой чередование темных участков - «морей», соответствующих плоским равнинам, и светлых участков - «материков», образованных возвышенностями. Перепады высот достигают 12-13 км, самые высокие вершины (до 8 км) расположены у Южного полюса. Многочисленные кратеры размером от нескольких метров до сотен километров имеют метеоритное или вулканическое происхождение (в кратере Альфонс в 1958 г. было обнаружено свечение центральной горки и выделение углерода). Интенсивные вулканические процессы, свойственные Луне на ранних этапах развития, сейчас ослаблены.

Образцы верхнего слоя лунного грунта - реголита, взятые советскими космическими аппаратами и американскими астронавтами, показали, что на поверхность Луны выходят магматические породы основного состава - базальты и анортозиты. Первые характерны для «морей», вторые - для «материков». Низкая плотность реголита (0,8-1,5 г/см 3) объясняется его большой пористостью (до 50%). Средняя плотность более темных «морских» базальтов составляет 3,9 г/см 3 , а более светлых «континентальных» анортозитов - 2,9 г/см 3 , что выше средней плотности горных пород земной коры (2,67 г/см 3). Средняя плотность пород Луны (3,34 г/см 3) ниже средней плотности пород Земли (5,52 г/см 3). Предполагают однородное строение ее недр и, по-видимому, отсутствие значительного металлического ядра. До глубины 60 км лунная кора сложена теми же породами, что и поверхность. У Луны не обнаружено собственного дипольного магнитного поля.

По химическому составу лунные породы близки к земным и характеризуются следующими показателями (%): SiO 2 - 49,1 - 46,1; MgO - 6,6-7,0; FeO - 12,1-2,5; А1 2 О 3 - 14,7-22,3; CaO -12,9- 18,3; Na 2 O - 0,6-0,7; ТiO 2 - 3,5-0,1 (первые цифры для грунта лунных «морей», вторые - для материкового грунта). Близкое сходство пород Земли и Луны может указывать на то, что оба небесных тела образовались на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга. Луна формировалась в околоземном «спутниковом рое» примерно 4,66 млрд лет назад. Основная масса железа и легкоплавких элементов в это время уже была захвачена Землей, что, вероятно, и определило отсутствие у Луны железного ядра.

Небольшая масса позволяет Луне удерживать лишь очень разреженную атмосферу, состоящую из гелия и аргона. Атмосферное давление на Луне равно 10 -7 атм в дневное и ~10 -9 атм в ночное время. Отсутствие атмосферы определяет большие суточные колебания температуры поверхности - от -130 до 180С.

Исследование Луны началось 2 января 1959 г., когда в сторону Луны стартовала первая советская автоматическая станция «Луна-1». Первыми людьми были американские астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин, прилунившиеся 21 июля 1969 г. на космическом корабле «Аполлон-11».

Планета Земля, Солнечная система , и все звёзды, видимые невооружённым глазом находятся вГалактике Млечный Путь , которая представляет из себя спиральную галактику с перемычкой, имеющая два ярко выраженных рукава начинающихся на концах перемычки.

Это было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей чем считалось ранее. Спиральные галактики с перемычкой — спиральные галактики с перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине.

Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра. Наблюдения показывают, что около двух третьих всех спиральных галактик имеют перемычку. По существующим гипотезам, перемычки являются очагами звёздообразования, поддерживающими рождение звёзд в своих центрах. Предполагается, что посредством орбитального резонанса, они пропускают сквозь себя газ из спиральных ветвей. Этот механизм и обеспечивает приток строительного материала для рождения новых звёзд. Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (M31), Треугольника (М33), и более 40 меньшими галактиками-спутниками образуют Местную Группу Галактик, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы. "Использование инфракрасного изображения с телескопа Spitzer НАСА, позволило ученым обнаружить, что элегантная спиральная структура Млечного Пути имеет только два преобладающих рукава от концов центрального бара звёзд. Ранее считалось, что наша галактика, обладает четырьмя основными рукавами ".

/s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png" target="_blank">http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% no-repeat rgb(29, 41, 29);"> Структура Галактики
По внешнему виду, галактика напоминает диск (т.к. основная масса звёзд расположена в форме плоского диска) с диаметром около 30 000 парсек (100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине диска порядка 1000 световых лет, диаметр выпуклости в центре диска составляет 30 000 световых лет. Диск погружен в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая корона. Центр ядра Галактики находится в созвездии Стрельца. Толщина галактического диска в том месте, где находится Солнечная система с планетой Земля, составляет 700 световых лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 кило парсек (2,62.1017 км, или 27 700 световых лет).Солнечная система находится на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверх массивная чёрная дыра (Стрелец A*) (около 4,3 миллиона масс Солнца) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы от 1000 до 10 000 масс Солнца и периодом обращения около 100 лет и несколько тысяч сравнительно небольших. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3.1012 масс Солнца, или 6.1042 кг. Основная масса Галактики содержится не в звездах и межзвёздном газе, а в не светящемся гало из тёмной материи.

По сравнению с гало диск Галактики вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она стремительно возрастает от нуля в центре до 200—240 км / с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остается почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска Галактики позволило оценить его массу, оказалось, что она в 150 миллиардов раз больше массы Солнца. Возраст Галактики Млечный Путь равен 13 200 млн лет, почти так же стара, как Вселенная. Млечный Путь является частью Местной группы галактик.

/s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png" target="_blank">http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% no-repeat rgb(29, 41, 29);"> Местоположение Солнечной системы Солнечная система находится на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона, в окраинной части Местного Сверх скопления (Local Supercluster), который иногда называют также Сверх скоплением Девы. Толщина галактического диска(в том месте где находится Солнечная система с планетой Земля), составляет 700 световых лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 кило парсек (2,62.1017 км, или 27 700 световых лет). Солнце расположено ближе к краю диска, чем к его центру.

Вместе с другими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220—240 км / с, совершая один оборот примерно за 225-250 миллионов лет(что составляет один галактический год) . Таким образом, за все время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз. Галактический год Галактики составляет 50 миллионов лет, Период обращения перемычки 15-18 миллионов лет. В окрестностях Солнца удается отследить участки двух спиральных рукавов, которые удалены от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где наблюдаются эти участки, им дали название рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине между этими спиральными ветвями. Но сравнительно близко от нас (по галактическим меркам), в созвездии Ориона, проходит еще один, не очень четко выраженный рукав — рукав Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики. Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики почти совпадает со скоростью волны уплотнения, образующей спиральный рукав. Такая ситуация является нетипичной для Галактики в целом: спиральные рукава вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы в колесах, а движение звезд происходит с другой закономерностью, поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них. Единственное место, где скорости звезд и спиральных рукавов совпадают — это так называемый коротационный круг, и именно на нем расположено Солнце. Для Земли это обстоятельство чрезвычайно важно, поскольку в спиральных рукавах происходят бурные процессы, образующие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не смогла бы от него защитить. Но наша планета существует в сравнительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов (или даже миллиардов) лет не подвергалась воздействию этих космических катаклизмов. Возможно именно поэтому на Земле смогла родиться и сохраниться жизнь, возраст которой насчитывается в 4,6 миллиарда лет. Схема расположения Земли во Вселенной в серии из восьми карт, которые показывают, слева направо, начиная с Земли, двигаясь в Солнечной системе , на соседние звездные системы, на Млечный Путь, на местные Галактические группы, на местные сверхскопления Девы , на нашем местном сверх скопления, и заканчивается в наблюдаемой Вселенной.

Солнечная система: 0,001 световых лет

Соседи в межзвездном пространстве

Млечный Путь: 100000 световых лет

Местные Галактические группы

Местное сверх скопление Девы

Местные сверх скопления галактик

Наблюдаемая Вселенная