В чем сходство и различие физических характеристик планет земной группы?

Венера

Её часто называют утренняя звезда. Венеру можно наблюдать невооруженным взглядом, на закате и при рассвете.

Венера – сестра Земли. Они очень схожи по размерам, плотности и массе. Радиус составляет 6051,8 км, масса – 4,87•1024кг. Средняя плотность равняется 5,24 г/см3, а ускорение свободного падения на поверхности имеет значение в 8,87 м/с2.

Венера обладает очень плотной атмосферой (всего в 14 раз меньше плотности воды), состоящей на 96% из углекислого газа, почти на 4% из азота, водяной пар и кислород составляют 0,1%. Из-за такой плотности давление на поверхности составляет 93 атм. и температура в 475 градусов по Цельсию. Такая высокая температура объясняется парниковым эффектом. Причём разница между дневной и ночной температурами не наблюдается – очень велика тепловая инерция венерианской атмосферы.

Есть ли жизнь на Марсе

Вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе, волнует ученых уже на протяжении нескольких столетий. А если на данный момент там нет ничего живого, то может ли она быть в будущем или она уже могла там существовать. Ведь Марс находится относительно недалеко от Земного шара и имеет множество сходств с ним.

Ответ на столь волнующий вопрос пытались отыскать в цвете марсианской поверхности. Ни для кого не секрет, что планета имеет красный оттенок. Причина этому – ржавчина. С уроков химии мы знаем, что ржавчина является результатом взаимодействия кислорода, влаги и железа. Именно железо способно окисляться и разрушаться, что и приводит к появлению данного явления.

На сегодняшний день кислорода в марсианской атмосфере всего 0,1%, такого количества недостаточно для химической реакции, которая привела бы к образованию ржавчины. Следовательно, раньше О₂ в атмосфере должно было быть намного больше. А это уже говорит о том, что жизнь на Марсе вполне могла существовать.  На планете могли быть бактерии, микробы и даже растения. Некоторые ученые предполагают, что там даже обитали животные, однако их останков пока не найдено. Объясняют это тем, что за миллионы лет они просто могли разрушиться.

Ученые НАСА установили, что когда-то на планете было очень много воды – это еще один научный факт, который может говорить о наличии жизни на Марсе. Во время Ледникового периода вся вода превратилась в лед. Считается, что где-то под толстым слоем так называемой ржавчины скрываются замерзшие водоемы. Все процессы на Марсе в отличие от Земли происходят значительно медленней, это касается и потепления.

Ученые утверждают, что в давние времена  на марсианской поверхности была буйная растительность. Несколько лет назад в Антарктиде обнаружили метеорит, который прилет с марсианской поверхности. Исследуя его, были обнаружены бактерии, в результате эволюции они могли привести к формированию растительного покрова. В 2018 году на марсианской поверхности найдена большая зона жизни. Ее возраст несколько млрд. лет. Считается, что в ее пределах была настоящая экосистема микроорганизмов.

Информацию о том, что на Марсе были или есть инопланетяне, ученые опровергли. Существует ли примитивная жизнь на планете сейчас – вопрос достаточно сложный и пока не имеет научного подтверждения. Десятилетиями проводят различные опыты, которые помогают выяснить, что даже при минимальном количестве кислорода некоторые организмы могут не только существовать, но и размножаться. В 2012 году был проведен эксперимент над водорослями и лишайниками. Для них создали условия максимально приближенные к марсианским, в которых организмы смогли развиваться и размножаться. Британцы в 2017 году опровергли существование живых организмов, так как на поверхности были найдены перхлораты. Эти вещества представляют собой соли хлорной кислоты, а они оказывают губительное воздействие и на животный, и на растительный мир. А за 3 года до этого в марсианской атмосфере выявили высокое количество метана. Появиться он мог либо в результате активной вулканической деятельности, либо его выделили формы жизни. 

Каждый научный факт о существовании жизни на Марсе, то подтверждает, то опровергает ранее полученную информацию. Но исследования в этой области до сих пор продолжаются и рано или поздно человечество все же узнает, можно ли в дальнейшем колонизировать соседнюю планету.

Венера

Следующей после Меркурия планетой Солнечной системы является Венера. Она ближе всех находится к Земле, расстояние между планетами составляет 42 млн. км. Расстояние между Солнцем и Венерой 108,2 млн. км. Данная цифра практически не меняется, так как планета вращается по относительно круглой орбите.

Это один из самых ярких и красивых объектов на небосклоне, так как наблюдать его можно уже во время вечерней зари. С наступлением сумерек Венера сияет все ярче и ярче, что позволяет увидеть ее невооруженным глазом среди звезд. Иногда планета видна и в дневное время, но тогда она напоминает всего лишь белую точку.

То, что во время заката и рассвета на небе появляется яркое небесное тело, люди заметили еще в давние времена. Тогда считали, что это не один объект, а два. Первый появлялся в утреннее время, а второй – в вечернее. Потребовалась не одна сотня лет, чтобы ученые доказали, что утром и вечером люди видят одну и ту же планету.

Максимальный угол отдаление планеты Венеры от Солнца составляет 46. Именно поэтому ее заход наблюдается через 3-4 часа после заката Солнца, а восход – за 3-4 часа перед рассветом.Раз в 121,5 лет Венера проходит между небесным Светилом и Земным шаром. Тогда планета видна на фоне солнечного диска как черная точка. Такой феномен наблюдался в 1761, 1882 и 2004 году.

Год на Венере длится 225 дней, за это время планета совершает полный оборот вокруг Солнца. Продолжительность суток 243 дня, что на 18 дней больше, чем венерианский год. Скорость вращения по орбите 35 км/с. Спутников у Венеры нет. Диаметр планеты 12 104 км.

Наблюдая за Венерой в телескоп во время ее прохождения по Солнцу, известный русский ученый М.В. Ломоносов сделал вывод, что над поверхностью планеты расположен достаточно плотный слой газов, в котором солнечные лучи преломляются и огибают ее и появляются вокруг нее в виде огненного ободка. Данное открытие сыграло очень важную роль в развитии астрономии, так как именно Ломоносов обнаружил, что на других планетах, как и на Земле, есть атмосфера.

Атмосфера Венеры имеет существенные отличия от земной. Над планетой всегда наблюдается большое скопление облаков, что мешает изучению поверхности. Только благодаря техническому прогрессу человеку все же удалось увидеть, что же скрыто за слоем венерианских облаков.

В ходе исследований было установлено, что давление на Венере в 92 раза больше чем на Земном шаре. В таких условиях человек не может передвигаться даже в скафандре. Такое давление не выдерживают даже самые дорогостоящие космические аппараты. Всего несколько недель работы над поверхностью способны превратить их в груду металла.

Частично изучить рельеф удалось только благодаря радиолокационным волнам, которые способны проникать сквозь облака. Ученые установили, что на венерианской поверхности есть многочисленные следы вулканической деятельности, однако действующих вулканов там нет. В ходе сканирования поверхности было выявлено 2 материка – земля Иштар и земля Афродиты. На Иштаре расположены самые высокие горы планеты – Максвелл, их высота достигает 11 км. Состав горных пород чем-то похож на земной базальт. Также на венерианской поверхности есть около тысячи кратеров, они заполнены лавой, а в диаметре не превышают 40 км. 

96% атмосферы приходится на углекислый газ, 3% на азот и 1% на остальные газы. Массивность венерианской атмосферы в 90 раз превосходит земную. Высота атмосферного слоя примерно 250-350 км. Средняя температура на поверхности 460 градусов Цельсия. Такие показатели достигаются за счет парникового эффекта, причиной которого является углекислый газ.

Нерешенные Вопросы

	орбита:    11,094,000 км от Юпитера
        диаметр:           16 км
        масса:        5.68e15 кг

	орбита:    11,480,000 км от Юпитера
        диаметр:          186 км
        масса:        9.56e18 кг

	орбита:    11,720,000 км от Юпитера
        диаметр:           36 км
        масса:        7.77e16 кг

	орбита:    11,737,000 км от Юпитера
        диаметр:           76 км
        масса:        7.77e17 кг

	орбита:    21,200,000 км от Юпитера
        диаметр:           30 км
        масса:        3.82e16 кг

	орбита:    22,600,000 км от Юпитера
        диаметр:           40 км
        масса:        9.56e16 кг

	орбита:    23,500,000 км от Юпитера
        диаметр:           50 км
        масса:        1.91e17 кг

	орбита:    23,700,000 км от Юпитера
        диаметр:           36 км
        масса:        7.77e16 кг

Мнения читателей

Астрометрия
—Астрономические инструменты
—Астрономическое образование
—Астрофизика
—История астрономии
—Космонавтика, исследование космоса
—Любительская астрономия
—Планеты и Солнечная система
—Солнце

Причины различий

Различия между планетами земной группы обусловлены несколькими факторами. Во-первых, каждая планета имеет свою уникальную атмосферу, которая играет важную роль в определении основных характеристик планеты. Например, Венера обладает очень густой атмосферой, состоящей в основном из углекислого газа, в то время как Марс имеет очень разреженную атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа.

Второй фактор, влияющий на различия между планетами земной группы, — это их размеры и массы. Например, Земля является самой крупной планетой этой группы, а Меркурий — самой маленькой. Размеры и массы планет определяют множество других характеристик, таких как гравитация и состав поверхности.

Третий фактор, который вносит различия между планетами земной группы, — это расстояние от Солнца. Расстояние от Солнца определяет температуру планеты и ее климатические условия. Например, Меркурий, находящийся ближе всего к Солнцу, имеет очень высокую температуру, в то время как Марс, находящийся дальше всего, имеет более холодный климат.

Конечно, все эти факторы взаимосвязаны и вместе определяют основные характеристики планеты. Они создают уникальные условия на каждой планете земной группы, что делает их интересными объектами для изучения и сравнения.

Расстояние от Солнца

Первой планетой земной группы является Меркурий, самая близкая планета к Солнцу. Расстояние от Меркурия до Солнца составляет около 57,9 миллионов километров. Близость к Солнцу делает эту планету одной из самых горячих в Солнечной системе.

Второй планетой земной группы является Венера. Расстояние от Венеры до Солнца составляет примерно 108,2 миллионов километров. Благодаря своей близости к Земле, Венера является одной из самых ярких планет на ночном небе.

Третья планета земной группы – Земля. Расстояние от Земли до Солнца составляет около 149,6 миллионов километров. Это среднее расстояние, которое называется астрономической единицей (А.Е.) и является стандартной единицей для измерения расстояния в Солнечной системе.

Четвертая и последняя планета земной группы – Марс. Расстояние от Марса до Солнца составляет около 227,9 миллионов километров. В отличие от предыдущих планет, Марс является гораздо более удаленным от Солнца и имеет более прохладный климат.

Таким образом, расстояние от Солнца является одним из ключевых факторов, определяющих особенности каждой планеты земной группы. Близость или удаленность от Солнца влияет на температуру, климат, атмосферные условия и другие характеристики планеты.

Формирование

Формирование планет земной группы происходило в результате образования Солнечной системы. Планеты этой группы, включая Землю, образовались из газопылевого диска, который сформировался в результате крупномасштабного коллапса нашей Млечного пути. В процессе формирования планеты, гравитационное взаимодействие и аккреционные процессы позволили материалам собираться вместе и формировать все более крупные образования.

Важным фактором формирования планет земной группы была притяжение материала к центру образующегося Солнечной системы. В результате этого процесса, более тяжелые элементы, такие как металлы и камни, сконцентрировались ближе к Солнцу, в то время как более легкие элементы, такие как газы и ледяные кристаллы, остались на более внешних орбитах.

Планеты земной группы также прошли через период интенсивной бомбардировки, известный как «тяжелая артиллерия планетарного формирования». В этот период, космические объекты, такие как кометы и астероиды, сталкивались с формирующимися планетами, что приводило к образованию кратеров и вулканов, а также перераспределению материала на их поверхности.

В результате этих процессов, планеты земной группы приобрели свою текущую структуру и состав. Земля, например, состоит из камней и металлов внутри, покрытых тонкой оболочкой земли и водой. Другие планеты этой группы, такие как Меркурий, Венера и Марс, также имеют сходные структуры, но с различными химическими составами и геологическими процессами, которые происходят на их поверхности.

Характеристики поверхности планет земной группы

Поверхность рассматриваемых планет сформировалась под действием первичной деятельности вулканов. Поначалу, когда планеты были довольно горячими, вулканическая деятельность была очень активной. А уже позже поверхность планет видоизменялась благодаря активности тектонических плит, вулканических извержений и падающих на нее метеоритов.

Поверхность Меркурия напоминает лунную. Лишь одно отличает – наличие нечастых почти идеально ровных областей, которые старше таких же лунных областей, потому как появились в период падения метеоритов.

Марсианская поверхность имеет красный оттенок благодаря немалому объему примесей оксида железа. Кратеры покрывают в основном только южное марсианское полушарие. Ученые до сих пор не выявили точную причину этого: возможно всему виной неизвестный катаклизм, а может быть в этой части просто были воды океана.

Известно, что на марсианской поверхности в прошлом протекали реки, о чем свидетельствуют оставшиеся высохшие русла. Кроме рек, Марс интересен вулканами, размеры некоторых из них поражают.

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».

Схожесть планет с Землей

Все планеты земной группы являются относительно небольшими, если сравнивать их с гигантами. Кроме этого они обладают твердой поверхность и более высокой плотностью. Что же общего у планет земной группы с Землей:

Меркурий и Земля. Меркурий – самая маленькая планета в Солнечной системе, в то время как Земля является самой большой в земной группе. Радиус Меркурия в три раза меньше земного. Его площадь 75 млн. км. кв., что составляет всего 10% от Земного шара. Если развернуть Меркурий, то его площадь примерно в два раза превысила бы площадь Азии. Объем составляет 6,1*1010 км3. С одной стороны может показаться, что это много, но во внутрь Земного шара смогло бы поместиться 18 планет таких, как Меркурий. Масса 3,3*1023 кг – это составляет 5,5% от земной. Что касается силы тяжести, то человек, который на Земле весит 100 кг, на Меркурии будет весить всего 38 кг.

Венера и Земля. По размерам и другим габаритам Венера сильно не отличается от Земного шара. У них практически одинаковый радиус и масса, соответственно и сила тяжести имеет незначительные различия – 100 кг на Земле будут соответствовать 91 кг на Венере.

Марс и Земля. Марс – это единственная планета Солнечной системы, больше всех похожая на Землю, поэтому она вызывает особый интерес у исследователей. У красной планеты выделяют 4 времени года. Только их продолжительность зависит от полушария. На северном полушарии летом воздух максимально прогревается до -20 градусов, в то время как в южном полушарии температура может достигать +30 градусов. В 2008 году было обнаружено, что на Марсе есть вода, в летнее время она течет по склонам. Кроме этого есть северный и южный полюсы, которые, как и на Земном шаре, спрятаны подо льдом. Ученые установили, что льда на марсианской поверхности около 150 млрд.м3. Если его растопить, то он покроет всю планеты на глубину 1 м. Однако на сегодняшний день точно неизвестно, из чего именно состоит этот лед. Это может быть как вода, так и грязь или углекислый газ. Но при этом ученые берутся утверждать, что если на Марсе есть вода, то она ничем не отличается от нашей.

Исследуя космос, ученые приходят к выводу, что за пределами Солнечной системы также есть планеты, похожие на Землю. Их называют экзопланеты и на них вполне могут быть условия для существования жизни. Первые планеты, похожие на Землю нашли в конце  80-х годов ушедшего столетия. На сегодняшний день таких небесных тел существует около 4 тысяч. А вообще склоняются, что в нашей Галактике существует около 100 млрд. всевозможных планет. Такие цифры указывают на то, что во Вселенной человек уж точно не одинок. 

К числу самых известных похожих на Землю планет в Галактике относят:

• Kepler-62 f – относится к одной из самых похожих планет на Землю. Это теплая суперземля всего в 1,4 раза превышает размеры нашей планеты. Возраст ее Светила 4-7 млрд. лет, находится звезда в созвездии Лира. Расстояние между Землей и Kepler-62 f 1200 световых лет.
• Gliese 667 C c – считается, что ее температурный режим на 90% похож на земной. От Земного шара планета отдалена на 22 световых лет, а по размерам превышает его в 3 раза. Планета имеет плотную атмосферу с большим содержанием углекислого газа.
• Kepler-62 e – еще одна экзопланета, похожая на Землю. Ученые считают, что 90% ее поверхности покрыто океаном, а по размерам она всего в 1,6 раз больше Земного шара.
• Gliese 581 g – считается одной из самых интересных экзопланет, исследования ее ведутся и сегодня. Планета вращается вокруг звезды Глизе 581, которая в свою очередь находится в созвездии Весов. Ученые считают, что экзопланета получает достаточное количество тепла и на ее поверхности вполне могут существовать водные объекты.
• Kepler-22 b –это самая изученная похожая на Землю планета в нашей Галактике. Ее Светило по массе и размеру похоже на Солнце, а располагается оно между созвездиями Лира и Лебедь. Радиус экзопланеты в 2,4 раза больше чем у Земного шара. Ученые склонны, что вокруг нее есть атмосфера с высоким содержанием СО₂, а также на планете присутствует много воды, которая покрывает практически всю поверхность кроме полярных шапок.