Чем отличается Земля от других планет Солнечной системы

Транснептуновый регион Солнечной системы

В поясе Койпера было обнаружено более тысячи объектов; также предполагают, что там есть порядка 100 000 объектов крупнее 100 км в диаметре. Учитывая их малый размер и чрезвычайное расстояние до Земли, химический состав объектов пояса Койпера довольно трудно определить.

Но спектрографические исследования региона показали, что его члены по большей части состоят из льдов: смеси легких углеводородов (вроде метана), аммиака и водного льда — таким же составом обладают кометы. Первоначальные исследования также подтвердили широкий диапазон цветов у объектов пояса Койпера, от нейтрального серого до насыщенного красного.

Это говорит о том, что их поверхности состоят из широкого ряда соединений, от грязных льдов до углеводородов. В 1996 году Роберт Браун получил спектроскопические данные о KBO 1993 SC, которые показали, что состав поверхности объекта чрезвычайно похож на плутонов (и спутника Нептуна Тритон) тем, что обладает большим количеством метанового льда.

Водный лед был обнаружен у нескольких объектов пояса Койпера, включая 1996 TO66, 38628 Huya и 2000 Varuna. В 2004 году Майк Браун и др. определили существование кристаллической воды и гидрата аммиака у одного из крупнейших известных объектов Койпера 50000 Quaoar (Квавар). Оба этих вещества были уничтожены в процессе жизни Солнечной системы, а, значит, поверхность Квавара недавно изменилась вследствие тектонической активности или падения метеорита.

Компания Плутона в поясе Койпера достойна упоминания. Квавар, Макемаке, Хаумеа, Эрида и Орк — все это крупные ледяные тела пояса Койпера, у некоторых из них даже есть спутники. Они чрезвычайно далеки, но все же находятся в пределах досягаемости.

Расположение Солнечной системы в Галактике

Положение Солнечной системы в Галактике‍

Солнце — одна из 200 миллиардов звёзд Млечного Пути, оно находится в одном из его спиральных рукавов — рукаве Ориона — на расстоянии 27 000 световых лет от центра Галактики.

Как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг центра Галактики. Солнечная система движется сквозь космическое пространство со скоростью в 250 км/с — это в сотни тысяч раз быстрее самого мощного сверхзвукового самолёта.

Полный оборот вокруг центра Млечного Пути солнечная система совершает за 226 миллионов лет — эта величина называется галактическим годом.

Сравнение Венеры с Землей

Из таблицы, приведенной в предыдущем разделе, можно видеть, что Венера и Земля имеют сильное сходство по многим параметрам. Подобные небесные тела называют планетами земного типа. Кроме практически идентичной массы и объема, основанием для такой классификации служит строение тела небесного объекта.

В его структуре можно четко выделить основные элементы:

кору, которая считается более плотной, чем земная;
мантию, предположительная толщина которой составляет 3 300 км;
ядро, которое, делится на твердую и жидкую части.

Существуют между этими планетами и разительные отличия. В качестве основных можно выделить отсутствие у Венеры следующих неотъемлемых характеристик Земли:

тектонической активности;
магнитного поля;
воды, покрывающей поверхность;
спутника, вращающегося на орбите возле планеты.

На обоих небесных телах смена дня и ночи происходит за счет вращения небесного тела вокруг своей оси.

Однако по этому критерию соседняя планета резко отличается от нашей:

движение происходит в противоположную сторону;
скорость перемещения крайне низкая.

Характеристики спутников планет

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

Луна

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

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

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

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

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

Фобос и Деймос

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

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

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

Earth vs Venus

Earth is the third planet in the solar system and it supports life due to favorable human conditions present on this planet. Venus is the second planet in the solar system. It is close to the sun, which is very hot and life is not possible on that planet. One day on Venus is equal to 243 earth days.

Earth sustains life. There is no need to talk about its beauty glowingly.

We have all witnessed it at some point in our lives. The surface is substantially covered with water, which is the key to sustaining life here.

Furthermore, it is the third planet from the Sun and is strategically placed to support life forms. On the other hand, Venus, though our planet’s twin, stands in complete contrast to it in almost every aspect, if not all aspects.

It is the brightest planet and the second planet from the Sun.

One factor that completely sets this planet apart from ours is that it rotates “clockwise.” Therefore, the east witnesses the sun setting instead of rising and vice versa.

Спутники планет земной группы

Меркурий и Венера не обладают естественными спутниками. Поэтому ознакомимся лишь с земным и марсианскими спутниками.

Спутник Земли — Луна

Наша планета богата одним единственным спутником – Луной. Ее изучили так подробно, как не изучали больше ни одно космическое тело. К тому же только тут сумел побывать человек.

Хотя всем известно, что Луна – это спутник, теоретически она могла стать полноценной планетой, если бы ее орбита проходила вокруг Солнца. Лунный диаметр насчитывает почти 3,5 тысячи километров, что превышает даже размеры Плутона.

Луна – это полноправный участник системы гравитации Земля-Луна. Мааса спутника не очень большая, но у них с Землей есть общий центр массы.

Среди всех космических тел, помимо Солнца, Луна оказывает на Землю наибольшее влияние. Ярким примером этого являются лунные отливы и приливы, меняющие уровень воды в океанах.

Вся лунная поверхность усыпана кратерами. Это объясняется тем, что Луна не обладает собственной атмосферой, способной оборонять ее поверхность от метеоритов. К тому же у земного спутника нет воды и ветра, с помощью которых выравнивались бы места, куда попадают метеориты. За все время существования Луны, то есть за четыре миллиарда лет, лунная поверхность собрала огромнейшее количество кратеров.

Марсианские спутники

Марс обладает двумя небольшими спутниками – Фобосом и Деймосом – открытыми в 1877 году А.Холлом. Интересно, что в определенный момент он уже так отчаялся отыскать спутники Марса, что почти завершил исследование, но его переубедила жена. А на следующий день Холл нашел Деймос. Еще спустя шесть дней – Фобос. На поверхности второго он обнаружил кратер-гигант шириной в десять километров (что составляет около половины ширины Фобоса). Исследователь дал ему в название девичью фамилию своей жены – Стикни.

И тот, и другой спутник по форме напоминают эллипсоид. Сил тяжести из-за малых размеров недостаточно, чтобы сдавить спутники в округлую форму.

Любопытно, что Марс имеет воздействие на Фобос, понемногу снижая скорость его движения. Из-за этого орбита спутника смещается все ближе к планете. В конечном итоге Фобос упадет на Марс. За сотню лет этот спутник приближается к поверхности планеты на девять сантиметров. Поэтому до момента их столкновения пройдет порядка одиннадцати миллионов лет. А вот Деймос, в свою очередь, планомерно отдаляется от планеты и с течением времени будет охвачен солнечными силами. То есть в какой-то момент своего существования Марс останется без обоих спутников.

Марсианские спутники всегда расположены одной и той же стороной к планете, потому как время обращения вокруг собственной оси совпадает с временем вращения вокруг Марса. Этим свойством они похожи на Луну, обратную сторону которой тоже никогда не рассмотреть с земной поверхности.

Фобос и Деймос по своему размеру очень маленькие. Даже лунный диаметр превышает Фобос в 158 раз, а Деймос – в 290.

О происхождении спутников Марса исследователи спорят по сей день. Это могли быть астероиды, попавшие в поле тяжести Марса. Однако от астероидов их отличает строение, что свидетельствует против такой теории. Еще одна версия – два спутника образовалось из-за раскола некогда единственного марсианского спутника на две части.

Чего нет у Марса, но есть у Земли

На Земле атмосферное давление пригодно для жизнедеятельности людей. Оно составляет 101 кПа, а на Марсе – целых 600 Па, а это в 168.33 раза ниже чем на Земле. Однако на высоте около 30 км марсианское давление резко падает и составляет всего 30 Па. Из-за низкого давления воздух на Марсе постоянно запыленный. Частички песка ветром поднимаются на расстояние до 2 км., и длительное время оседают на поверхность планеты.

Уровень радиации на Марсе очень высокий, в отличие от радиационного фона земного шара. Ведь у Красной планеты нет защитной магнитосферы. Магнитное поле там не работает, так как на Земле. Из-за этого марсианская поверхность подвергается высоким дозам космической радиации. Уровень радиации на Марсе составляет 8 Рад в год, на земном шаре этот показатель для людей, живущих в больших городах, равен 0,62 Рад в год.

Такой высокий уровень радиации ставит под сомнение существование жизни на Марсе в прошлом и в настоящем. К тому же слишком высокая радиация в будущем не даст возможности космическим путешественникам пребывать там какое-то время без вреда для здоровья. Марс опасен, даже если человек будет находиться на его поверхности в защитном костюме.

Что касается гипотез о переселении землян на Красную планету, то подобная теория не имеет никаких перспектив. Люди не смогли бы выжить на Марсе, ведь его атмосфера в сто раз тоньше, чем у Земли. На этой планете нечем дышать. Там нет воды в жидком виде.

На Земле много рек, морей и океанов. Около 70 процентов земного шара покрыто водой. На земном шаре сохраняется приемлемая температура, потому что океаны поглощают огромное количество тепла днем. Ночью все живое на планете не замерзает, потому что водная поверхность возвращает теплоту, поглощенную в дневную пору. На Марсе вода представлена только в виде льда.

На земной поверхности до сих пор, в отличие от Марса, наблюдается движение тектонических плит. Оно медленное, однако, присутствует. На земном шаре много действующих вулканов. На Красной планете Олимп и другие вулканы давно неактивны. Вулканы Марса называют щитовыми, все потому, что нет движения тектонических плит.

Жизнь на Земле присутствует везде – на дне океанов, в антарктических широтах, на вершинах гор. В каждой экологической нише отыщется какой-то живой вид. На Марсе ученые так и не нашли веских доказательств существования жизни.

Возможно, со временем Марс превратится в Землю. Хотя больше вероятно другое. Климатологи постоянно бьют тревогу и говорят, что Земля очень медленно превращается в Марс. Если земляне не одумаются и не начнут бережно относиться к собственной планете, то со временем она потеряет защитный озоновый слой и станет безлюдной пустыней.

Физические характеристики планет

Для удобства сравнения основные физические характеристики планет приведены в таблице:

Параметр	Венера	Земля
Радиус, км	6 052	6 371
Масса в килограммах, умноженная на 10 в степени 21	4867,5	5972,37
Объем в куб. м, умноженный на 10 в степени 11	9,2843	10,8321
Давление атмосферы, кПа	101 325	9200
Средняя температура по Цельсию	462	15

Орбита Венеры расположена ближе к Солнцу, чем земная, а средняя скорость движения небесного тела по ней выше. Этот параметр составляет 35 км/сек против 30 км/сек. Поэтому год на этой планете длится меньше — 224,7 дня против 365.

Венера расположена ближе к Солнцу. Credit: scfh.ru.

Технические требования

Полёты от Земли к другим планетам Солнечной системы предполагают высокие энергетические затраты. Чтобы достигнуть Юпитера с орбиты Земли, требуются почти такие же затраты энергии для космического аппарата, какие нужны для его первоначального вывода на околоземную орбиту. В астродинамике этот расход энергии определяется чистым изменением скорости космического аппарата, или дельта-v. Энергия, необходимая для достижения Юпитера с земной орбиты, требует дельта-v примерно 9 км/с, в сравнении с 9,0—9,5 км/с для достижения низкой околоземной орбиты с поверхности. Конечно, для уменьшения затрат энергии (топлива) при запуске может быть использован гравитационный манёвр посредством пролёта мимо планет (таких как Земля или Венера), хотя ценой этого является значительное увеличение продолжительности полёта для достижения цели по сравнению с прямой траекторией. Ионный двигатель, подобный использованному на космическом аппарате «Dawn», способен развить дельту-v более чем 10 км/с. Этого более чем достаточно для миссии пролёта мимо Юпитера от околосолнечной орбиты того же радиуса, что и земная орбита, без использования гравитационного манёвра.

Юпитер не имеет твёрдой поверхности для посадки, при наличии плавного перехода между атмосферой планеты и её жидкой средой. Любые зонды при погружении в атмосферу в конечном итоге оказываются раздавлены огромным давлением атмосферы Юпитера. Поэтому все выполненные и планирующиеся миссии к Юпитеру являются лишь пролётными или орбитальными, а также атмосферными (с непосредственным исследованием верхних слоёв атмосферы). Посадочные миссии на Юпитер невозможны. Однако возможны посадки на спутники Юпитера.

Другой важной проблемой является радиационное облучение, которому космический зонд подвергается из-за наличия высокоэнергетических заряженных частиц в пространстве вокруг Юпитера (см. также Магнитосфера Юпитера). Например, когда «Пионер-11» максимально приблизился к планете, уровень радиации был в десять раз выше того, который предсказывали разработчики «Пионеров», и это привело к опасениям, что зонды не выживут; однако, с несколькими незначительными сбоями, зонд сумел пройти через радиационный пояс

Однако зонд потерял большинство изображений спутника Ио, поскольку радиация, воздействуя на фотополяриметр для изображений «Пионера», вызвала некоторое количество ложных команд. Последующие и более технологически продвинутые «Вояджеры» должны были подвергнуться доработке, чтобы справиться со значительным уровнем излучения. Зонд «Галилео» за восемь лет нахождения на орбите планеты получил дозу радиации, значительно превышающую спецификации разработчиков, и его системы в различных ситуациях выходили из строя. Гироскопы аппарата часто показывали повышенные ошибки, и иногда появлялась электрическая дуга между его вращающимися и невращающимися частями, вызывая переход в безопасный режим, что привело к полной потере данных с 16-й, 18-й и 33-й орбит. Радиация также вызывала фазовые сдвиги в ультра-стабильном кварцевом генераторе «Галилео»

Например, когда «Пионер-11» максимально приблизился к планете, уровень радиации был в десять раз выше того, который предсказывали разработчики «Пионеров», и это привело к опасениям, что зонды не выживут; однако, с несколькими незначительными сбоями, зонд сумел пройти через радиационный пояс. Однако зонд потерял большинство изображений спутника Ио, поскольку радиация, воздействуя на фотополяриметр для изображений «Пионера», вызвала некоторое количество ложных команд. Последующие и более технологически продвинутые «Вояджеры» должны были подвергнуться доработке, чтобы справиться со значительным уровнем излучения. Зонд «Галилео» за восемь лет нахождения на орбите планеты получил дозу радиации, значительно превышающую спецификации разработчиков, и его системы в различных ситуациях выходили из строя. Гироскопы аппарата часто показывали повышенные ошибки, и иногда появлялась электрическая дуга между его вращающимися и невращающимися частями, вызывая переход в безопасный режим, что привело к полной потере данных с 16-й, 18-й и 33-й орбит. Радиация также вызывала фазовые сдвиги в ультра-стабильном кварцевом генераторе «Галилео».

В чем разница между карликовой и обычной планетами?

Карликовая планета – это новый критерий, введенный в 2006 году, и определяется как небесное тело, удовлетворяющее следующим трем критериям: оно вращается вокруг Солнца, имеет сферическую форму под действием собственной гравитации и имеет на своей орбите другую планету, кроме себя. От планеты он отличается тем, что имеет на своей орбите более одного объекта, кроме себя.

По определению, Плутон отличается только в этом одном пункте, и хотя это правило вывело Плутон из категории планет, у него есть и другие существенные отличия. Орбита Плутона вытянута, а плоскость орбиты сильнее наклонена, чем у других планет, поэтому его движение явно отличается от движения других планет.

Понимание Солнечной системы

Последовательность планет рядом с нами.

За малым исключением, до эпохи современной астрономии лишь немногие люди или цивилизации понимали, что такое Солнечная система. Подавляющее большинство астрономических систем постулировало, что Земля — неподвижный объект, вокруг которого вращаются все известные небесные объекты. Кроме того, она существенно отличалась от других звездных объектов, которые считались эфирными или божественными по своей природе.

Хотя во времена античного и средневекового периода были некоторые греческие, арабские и азиатские астрономы, которые верили, что Вселенная гелиоцентрична (то есть что Земля и другие тела вращаются вокруг Солнца), только когда Николай Коперник разработал математическую предиктивную модель гелиоцентрической системы в 16 веке, эта идея получила широкое распространение.

Галилей (1564 – 1642) частенько показывал людям, как пользоваться телескопом и наблюдать за небом на площади Сан-Марко в Венеции. Учтите, в те времена не было адаптивной оптики.

В течение 17 века ученые вроде Галилео Галилея, Иоганна Кеплера и Исаака Ньютона разработали понимание физики, которое постепенно привело к принятию того, что Земля вращается вокруг Солнца. Развитие теорий вроде гравитации также привело к осознанию того, что другие планеты подчиняются тем же физическим законам, что и Земля.

Широкое распространение телескопов также привело к революции в астрономии. После открытия Галилеем спутников Юпитера в 1610 году, Кристиан Гюйгенс обнаружил, что и Сатурн обладает лунами в 1655 году. Также были обнаружены новые планеты (Уран и Нептун), кометы (комета Галлея) и пояс астероидов.

К 19 веку три наблюдения, сделанные тремя отдельными астрономами, определили истинную природу Солнечной системы и ее место во Вселенной. Первое сделал в 1839 году немецкий астроном Фридрих Бессель, успешно измеривший кажущийся сдвиг в позиции звезды, созданный движением Земли вокруг Солнца (звездный параллакс). Это не только подтвердило гелиоцентрическую моедль, но и показало гигантское расстояние между Солнцем и звездами.

В 1859 году Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф (немецкие химик и физик) использовали недавно изобретенный спектроскоп для определения спектральной сигнатуры Солнца. Они обнаружили, что Солнце состоит из тех же элементов, что существуют на Земле, тем самым доказав, что твердь земная и твердь небесная сделаны из одной материи.

Наглядное сравнение планет.

Затем отец Анджело Секки — итальянский астроном и директор Папского Григорианского университета — сравнил спектральную сигнатуру Солнца с сигнатурами других звезд и обнаружил, что те практически идентичны. Это убедительно показало, что наше Солнце состоит из тех же материалов, что и любая другая звезда во Вселенной.

Дальнейшие очевидные расхождения в орбитах внешних планет привели американского астронома Персиваля Лоуэлла к выводу, что за пределами Нептуна должна лежат «планета Х». После его смерти обсерватория Лоуэлла провела необходимые исследования, которые в конечном итоге привели Клайда Томбо к открытию Плутона в 1930 году.

В 1992 году астрономы Дэвид К. Джевитт из Гавайского университета и Джейн Луу из Массачусетского технологического института обнаружили транснептуновый объект (ТНО), известный как (15760) 1992 QB1. Он вошел в новую популяцию, известную как пояс Койпера, о котором долгое время говорили астрономы и который должен лежать на краю Солнечной системы.

Дальнейшее исследование пояса Койпера на рубеже веков привело к дополнительным открытиям. Открытие Эриды и другие «плутоидов» Майком Брауном, Чадом Трухильо, Давидом Рабиновичем и другими астрономами привело к суровой дискуссии между Международным астрономическим союзом и некоторыми астрономами на тему обозначения планет, больших и малых.