9 больших планет Солнечной системы подразделяются на планеты земной группы (Меркурий,
Венера, Земля, Марс)и планеты-гиганты, или планеты группы Юпитера
(Юпитер,
Сатурн, Уран, Нептун), планета Плутон по своим размерам и свойствам
значительно ближе к спутникам планет-гигантов.
Осн. характеристики планет, включая параметры
орбитального и вращат. движений, приведены в табл. 1. Гл. различие между
двумя группами планет состоит в их размерах, массе и, следовательно, ср.
плотности, что обусловлено разными соотношениями слагающих планеты трёх
осн. компонент: газов (в первую очередь самых летучих - водорода и гелия,
обладающих к тому же очень низкими температурами конденсации), льдов (в основном
воды, аммиака, метана) и горных ("скальных") пород (железа, силикатов,
оксидов магния, алюминия, кальция и др. металлов). Их часто называют соответственно
лёгкой, ледяной и тяжёлой компонентами.
В то время как планеты земной группы представляют
собой твёрдые тела, практически целиком образованные тяжёлой компонентой,
планеты-гиганты являются газожидкими (содержание тяжёлой компоненты, сосредоточенной
в их ядрах, не превышает по массе неск. процентов). Юпитер в основном содержит
водород и гелий (отношение Не/Н близко к солнечному, т. е. 0,2 по массе),
а у Сатурна и особенно у Урана и Нептуна сильно возрастает вклад ледяной
компоненты, достигающей, вероятно, у последних 85 - 90%. Твёрдой поверхности
ни одна из планет группы Юпитера не имеет.
Табл. 1. - Основные характеристики планет
Планета
Ср. гелиоцентрич.
расстояние (большая полуось орбиты), а. е.
Наклонение
плоскости орбиты к эклиптике, град
Сидерический
(орбитальный) период обращения (в земных годах)
* Значение, соответствующее уровню с давлением
в атмосфере 1 бар.
Как следует из табл. 1, существенно различаются
также характеристики поступательно-вращат. движений планет. Эти движения
являются возмущёнными; возмущения, возникающие вследствие взаимного притяжения
планет, приводят к отклонениям их орбит от кеплерова эллипса (см. Кеплера
законы). Свойства орбит определяются на основе аналитич. и численных
решений ур-ний движения и теорем классич. небесной механики; дополнит.
возмущение орбиты вследствие релятивистских эффектов заметно обнаруживается
лишь в смещении перигелия Меркурия (см. Тяготение).
Тепловой режим планеты характеризуется
ср. эффективной, или равновесной, температурой Те. Она определяется
из условия баланса энергии, поступающей от Солнца и излучаемой планетой
в окружающее пространство. Для этих целей используется указанное в табл.
1 наряду с Те значение интегрального сферич. альбедо (альбедо
Бонда) А. На расстоянии а (в астр. единицах) планеты
от Солнца
т. е.
Здесь Ес = 1,37 х 106
эрг х см-2с-1 - солнечная постоянная; R - радиус
планеты;
= 5,67 х 10-6 эрг х см-2 х К-4-с-1
- Стефана - Больцмана постоянная; Те - в Кельвинах.
Яркостная температура близка к
равновесной. Исключение составляют Юпитер, Сатурн, Нептун, для к-рых яркостная
тема-pa заметно выше равновесной. Это обусловлено наличием в их недрах
внутр. источника тепла. Природу источника связывают с выделением гравитац.
энергии - либо за счёт продолжающегося сжатия (Юпитер), либо за счёт выпадения
гелия из водородно-гелиевого раствора (Сатурн). Соответственно,
значения Те для планет-гигантов, приведённые в табл.
1, выше равновесных температур, определяемых соотношением (1).
Наличие даже сравнительно небольшой эллиптичности
орбиты вызывает заметные сезонные изменения на планетах за счёт большего
притока энергии от Солнца (инсоляции) в перигелии. Для Марса превышение
составляет ок. 45%, а для Меркурия достигает 200%. Однако осн. роль в сезонных
изменениях и их длительности играет наклон оси вращения (особенно в случае
сопоставимости периода вращения с периодом обращения вокруг Солнца). Период
вращения Марса вокруг оси почти равен земному, а у Венеры и Меркурия вращение
аномально медленное, причём у Венеры направление вращения обратное. Солнечные
сутки на Венере и Меркурии составляют соответственно 116,75 и 175,97 земных
суток. Помимо Венеры обратным вращением обладает также Уран, ось вращения
к-рого лежит почти в плоскости его орбиты.
Среди планет земной группы атмосферы имеют
лишь Земля, Венера и Марс. Меркурий, как и Луна, практически лишён газовой
оболочки. Давление атмосферы у поверхности Венеры примерно на два порядка
больше, а у поверхности Марса примерно на два порядка меньше, чем у поверхности
Земли. Средняя темп-pa поверхности Марса составляет ок. - 60° С. Темп-pa
у поверхности Венеры приблизительно 5000С (наличие плотной атмосферы
приводит к значит, парниковому эффекту, а интенсивная циркуляция
атмосферы выравнивает температуру поверхности).
В атмосфере Земли преобладают азот и кислород,
в атмосферах Венеры и Марса - углекислый газ, относительное объёмное содержание
к-рого на обеих планетах св. 95%, а атмосферы планет-гигантов в основном
водородно-гелиевые.
Осн. сведения о хим. составе, температуре,
давлении и плотности атмосфер планет, практически целиком основанные на
результатах космич. экспериментов, приведены в табл. 2.
Из-за малости эксцентриситета и отклонения
оси вращения от нормали к плоскости орбиты на Венере смены сезонов практически
не происходит. В то же время для Марса оба эффекта играют существ. роль,
приводя помимо ярко выраженного сезонного хода температуры к разл. длительности
сезонов в северном и южном полушариях. К тому же наклонение оси вращения
Марса, возможно, испытывает долгопериодич. вариации, что должно приводить
к глубоким климатич. изменениям. На Уране сезонный ход, казалось бы, должен
быть наиб. сильно выражен; однако при малой инсоляции и своеобразии атм.
динамики он, по-видимому, существенно нивелирован.
Табл. 2. Некоторые физико-химические
характеристики планет
Планета
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
Плутон
Химический состав
(объёмное содержание" %)
-
СО2 95
N2 3 - 5
Аr 0,01
Н2О 0,01-0,1
СО 3 х10-3
НС1 4 х10-5
HF 10-6
О2 2 х10-4
SO2 10-5
H2S 8 х 10-3
Кr 4х10-5
Хе10-6 - 10-5
N2
78
02 21
Аr 0,93
Н2О 0,1 - 1
СО2 0,03
CO 10-5
сн4 10-4
Н2 5 х 10-5
Ne 2 х10-3
Не 10-4
Кr 10-4
Хе 10-6
СО2
95
О2 2 - 3
Аr 1 - 2
Н2О 10-3 - 10-1
СО 4 х10-3
О2 0,1 - 0,4
Ne<10-3
Kr<2 х10-3
Хе<5х10-3
Н2
87
Не 12,8
Н2О 1 х10-4
СН4 7х10-2
NH3 2 х10-2
НС1 10-5
С2Н4 4 х10-2
С2Н2 8 х10-3
РН3 4 х10-5
СО 2 х10-7
CH3D 2 х10-3
Н2
94 - 87
Не 6
**СН4 2х10-1
**NH3 3х10-2
С2Н6 5х10-4
С2Н2 2 х10-6
РН3 1х10-4
CH3D 2х10-3
Н2
84 - 87
Не 12 - 15
СН40,3
С2Н2 9х10-2
NH3 ?
С2Н6 3х10-6
**Н2
85
**Не 12
СН4 1 - 4
С2Н6 3х10-4
С2Н2 (1-9) х 10-5
СН4
N2 ?
Средняя молекулярная
масса
-
43,2
28,97
43,5
2,26
2.12
2,3
2,2?
16 ?
Температура у
поверхности (в средних широтах):
Т макс, К Тмин, К
500
110
-
735
310
240
270
200
-
135
-
105
-
51
-
50
~32
-
Среднее давление
у поверхности Р, атм
2х- 10-14
90
1
6 х 10-3
0,5*
0,5*
0,1*
0,1*
-
Средняя плотность
у поверхности, г/см*
10-17
61х10-3
1х27х10-3
1,2х10-3
3х 10-4*
1,2х10-4*
5,5х10-5*
~5,5х10-5*
_
* На условном уровне в атмосфере планет,
к к-рому отнесены соответствующие значения температуры. **Предварительные данные.
Табл. 3. - Основные характеристики спутников
планет
Планета и число
спутников (на 1990 г.)
Спутники
Средний радиус,
км*
Масса (в массах
планеты)
Плотность, г/см3
Альбедо
Радиус орбиты
Период обращения
(земные сутки)
Экс-цен-триси-тет
орбиты
Наклонение к экватору
планеты, град
Дата открытия
Перпооткрыватель
в радиусах планеты
в 103
км
Земля (1)
Луна
1738
1 ,23х 10-2
3,33
0,07
60,27
384,4
27,322
0,055
5,09
-
-
Марс (2)
Фобис Деймос
13,5 7,5
1,82х10-8
2,14х10-9
2,1
2,1
0,06 0,07
2,76 6,92
9,4 23,5
0,319 1,262
0,015 0,001
1 ,02 1 ,82
1877 1877
А. Холл А. Холл
Юпитер (16)
XVI Мe-тида
20
~3х 10-11
-
<0,10
1,81
129
0,300
~0,0
~0,0
1979
Д. Джуитт, Дж.
Дани-элсон ("Вояджер-2")
X V Адрас-тея
10
~10-11
-
<0,10
1,80
128
0,295
0,0
~0,0
1979/80
С. Синнотт ("Вояджер-2")
V Амаль-тея
100
~5 x 10-9
-
0,05
2,55
181
0,489
0,003
0,4
1892
Э. Барнард
XIV Теба (Фива)
45
~3 x 10-10
<0,10
3,11
221
0,675
~ 0,00
~0,0
1979/80
С. Снннотт ("Вояджер-2")
I Ио
1815
4,70x 10-5
3,53
0,62
5,95
421
1 ,769
0,004
0,0
1610
Г. Галилей
II Европа
1569
2,57x 10-5
3,03
0,68
9.47
670
3,551
0,000
0 , 5
1610
Г. Галилей
III Гани-
мед
2631
7,84х10-5
1,93
0,44
15,1
1070
7,155
0,001
0,2
1610
Г. Галилей
IV Кал-листо
2400
5,60 х 10-5
1 ,83
0, 19
26,6
1880
16,689
0,010
0,2
1610
Г. Галилей
XIII Леда
~7
~10-12
-
-
156
11110
240
0,146
26,7
1974
Ч. Коваль (Коуэл)
VI Гпма-лия
~90
~3x10-9
-
0,03
161
11470
250,6
0, 158
27,6
1904/05
Ч. Перрайн
X Лиситея
~20
~3x 10-11
-
-
1G4
11710
260
0,130
29,0
1938
С. Николсон
VII Элара
~40
~3x 10-10
-
0.03
165
11740
260, 1
0,207
24,8
1904/05
Ч. Перрайн
XII Анан-ке
~15
~4 x 10-12
-
291
20700
- 617* *
0,17
147
1951
С. Николсон
XI Карме
~20
~10-11
-
-
314
22350
-692**
0,21
164
1938
С. Николсон
VIII Па-
сифе
~20
~з x 10-11
-
-
327
23300
-735**
0,38
145
1908
П. Меллот
IX Синопе
~20
~10-11
-
-
333
23700
-758**
0,28
153
1914
С. Николсон
Сатурн (18)(2)
X V Атлант
~20
-
-
0,4
228
137,7
0,602
0,002
0,3
1980
Террайл ("Вояджер-2")
XVI Прометей
40
-
-
0,6
2,31
139,4
0,613
0,004
0,0
1980
Коллинз и др.
("Вояджер-2")
XVII Пандора
50
-
-
0,6
2,35
141,7
0,629
0,004
1,1
1980
Коллинз и др,
("Вояджер-2")
X Янус
95
-
-
0,4
2,51
151,4
0,695
0,009
0,3
1966/80
О. Дольфюс ("Вояджер-2")
XI Эпиме-тей
60
-
-
0,4
2,52
151, 5
0,695
0,007
0,1
1966/80
Фонтейн, Ларсон/Уо-кер
("Вояджер-2")
I Мимас
197
6,50 х 10-8
1,4
0,7
3,08
185,5
0,942
0,020
1 ,5
1789
У. Гершель
II Энцелад
251
1,48 х 10-7
1,2
1,0
3,95
238,0
1,370
0,004
0,0
1789
У. Гершель
III Тефия
524
1,09 х 10-6
1,2
0,8
4,88
294,7
1 ,888
0,000
1 , 1
1684
Дж. Кассини
XIII Те-
лесто
~13
-
-
0,6
4,88
294,7
1,888
1980
Рейтсема, Смит,
Лар-сон, Фонтейн ("Вояджер-2")
XIV Калипсо
~13
-
-
0,8
1980
Д. Паску, П. Сейделмен,
Баум, Кюрье ("Вояджер-2")
IV Диона
560
2,04 х 10-6
1,4
0,5
6,26
377,4
2,737
0,002
0,0
1684
Дж. Кассини
XII Елена
15
-
-
-
6,27
378,1
2,739
0,005
0,2
1980
Ж. Лекашё, Лак
V Рея
765
-
1 ,3
0,6
8,74
527,1
4,518
0,001
0,4
1672
Дж. Кассини
VI Титан
2575
2,46 х 10-4
1 ,9
0,2
20,25
1221,9
15,95
0,029
0,3
1655
X. Гюйгенс
VII Гипе-рион
135
-
-
0,3
24,55
1481,0
21,28
0,104
0,4
1848
Дж. Бонд/У. Ласселл
VIII Япет
718
-
1,2
0,50/ 0,05***
59,02
3560,8
79,33
0,028
14,7
1671
Дж. Кассини
IX Феба
110
-
-
0,06
214,7
12954,0
-550, 4**
0,163
150
1898
У. Пикеринг
Уран (15)
(1986 U7)Корделия
~20
-
-
-
1,92
49,8
-
-
-
1986
"Вояджер-2"
(1986 U8)
Офелия
~25
-
-
-
2,07
53,8
-
-
-
1986
- >> -
(1986 U9)
Бианка
~25
-
-
-
2, 30
59,2
-
-
-
1986
- >> -
(1986 U3)
Кресс и да
~30
-
-
-
2,40
61,8
-
-
-
1986
- " -
(1986 U6)
Дездемона
~30
-
-
-
2,44
62,7
-
-
-
1986
- >> -
(1986 U2)Джульетта
~40
-
-
-
2,51
64,4
-
-
-
1980
_"-
(1986 U1)
Порция
~40
-
-
-
2,57
66,1
-
-
-
1986
- >> -
(1986 U4)
Розалинда
~зо
-
-
-
2,72
69,9
1986
- " -
Продолжение
Планета и число
спутников (на 1990 г.)
Спутники
Средний радиус,
км*
Масеа (в массах
планеты)
Плотность, г/см3
Альбедо
Радиус орбиты
Период обращения
(земные сутки)
Эксцен триситет
орбиты
Наклонение к экватору
планеты, град
Дата открытия
Первооткрыватель
в радиусах планеты
в 103
км
(1986 U5)
Белинда
~30
-
-
-
2 ,92
75,3
-
-
-
1986
- " -
(1985 U1)
VI Пэк
85
-
-
-
3,35
86,0
-
-
-
1985
- " -
V Миранда
243
1,0x 10-7
3
-
5,04
129,4
1,460
0 ,010
0,0
1948
Дж. Койпер
I Ариэль
580
1,1x10-5
1,3
0,30
7,43
191,0
2,555
0,003
0,0
1851
У. Ласселл
II Умбриэль
595
1,1x10-6
1 ,4
0,19
10,35
266,3
4,015
0,004
0,0
1851
У. Ласселл
III Титания
805
3,2х 10-5
2,7
0,23
16,96
436,0
8,760
0,002
0,0
1787
У. Гершель
IV Оберон
775
3,4х 10-5
2,6
0,18
22,70
583,5
13,51
0,001
0,0
1878
У. Гершель
Нептун (8)(1)
I Тритон
1200
2,2х10-4
2,06
-
15,95
394,7
- 5,840**
0,000
2 , 79
1846
У. Ласселл
II Нереида
~120
5,0х10-8
2,0
-
250,99
6212
358,4
0,756
0,48
1949
Дж. Койпер
Плутон(1)
Харон
~560
6 ,4x10-2
~0,2
0,4
16
18,5
6,4
-
-
1978
Дж. Кристи
* Для спутников неправильной формы указана
половина максимального размера. ** Обратное движение. *** "Ведущая" полусфера
имеет альбедо на порядок выше ведомой. Помимо Тритона и Нереиды "Вояджером-2"
открыты ещё 6 спутников: Протей (420), Ларисса (200), Галатея (160), Деспина
(140), Таласса (90) и Наяда (50) (в скобках приведены размеры в км). 2
В 1990 открыт 18-й спутник Сатурна Пан.
Газовым оболочкам Юпитера, Сатурна, Урана
и Нептуна свойственно дифференциальное вращение (изменение периода вращения
с широтой), что может быть связано с динамич. процессами в атмосфере. На
Юпитере тропич. зона атмосферы вращается быстрее полярной на 5 мин 11 с,
т. е. различие составляет 1%, а на Сатурне достигает почти 5%. Для этих
планет наиб. близок к истинному значению период, соответствующий вращению
магн. поля. Он определяется по модуляции интенсивности и (или) направлению
поляризации собств. радиоизлучения планеты. По-видимому, этот период наилучшим
образом характеризует вращение нижележащих более вязких областей. Таким
способом найдены периоды вращения Юпитера (Т = = 09,925h),
Сатурна (Т = 10,657h), Урана (Т = 17,24h)
и Нептуна (Т = 16,02h).
В табл. 1 указана ещё одна важная характеристика
планет, содержащая определённую информацию об их внутр. строении и эволюции
и во многом определяющая свойства атмосферы и околопланетного пространства.
Это - значение напряжённости магн. поля на экваторе. Наиб. сильными магн.
полями обладают Юпитер, Земля, Сатурн, Уран, Нептун. Заметим, что хотя
у Нептуна, Сатурна и Урана оно слабее земного (при отнесении к соответствующим
радиусам поверхности), в недрах этих планет мощность генератора их магн.
поля должна быть примерно на два порядка выше. Существенное магн. поле
обнаружено у Меркурия и, по-видимому, у Марса, практически отсутствует
собств. ноле у Венеры. Что касается Плутона, то, по аналогии с ледяными
спутниками планет-гигантов, наличие у него магн. поля маловероятно.
У всех планет, кроме Венеры и Меркурия,
есть спутники. Осн. характеристики спутников приведены в табл. 3. Общее
число известных спутников составляет 61, включая сравнительно недавно открытые
3 спутника Юпитера, 7 спутников Сатурна, 10 спутников Урана, 6 спутников
Нептуна и спутник Плутона. Наиболее крупными спутниками обладают Земля,
Юпитер, Сатурн и Нептун. Это Луна, четыре гали-леевых спутника Юпитера
(Ио, Европа, Ганимед, Каллисто), спутник Сатурна Титан и спутник Нептуна
Тритон, которые по своим размерам сопоставимы с планетами земной группы.
Остальные спутники имеют размеры от неск. десятков до мн. сотен километров
и, в отличие от планет и более крупных спутников, - часто неправильную
(несферическую) форму. Это сближает их с астероидами.
Литература по планетам и спутникам
Жарков В. П., Внутреннее строение Земли и планет, 2 изд., М., 1983;
Маров М. Я., Планеты Солнечной системы, 2 изд., М., 1986;
Уипл Ф. Л., Семья Солнца, пер. с англ., М., 1984;
Satellites, ed. by J. Burns, M. Shapley Matthews, Tucson, 1986.
Знаете ли Вы, что, как ни тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
= 5,67 х 10-6 эрг х см-2 х К-4-с-1
- Стефана - Больцмана постоянная; Те - в Кельвинах.
-
