Planety

Soderzhanie:

1. Vvedenie
2. Izluchenie planet
3. Planetnye obolochki. Differenciaciya nedr. Himicheskii sostav
4. Poverhnosti planet i ih sputnikov
5. Atmosfery planet
6. Klimat

1. Vvedenie

Ris. 1. Shematicheskoe izobrazhenie Solnechnoi sistemy. Planetnye orbity dany v masshtabe. Sprava vnizu predstavlena vnutrennyaya chast' Solnechnoi sistemy. Punktirom pokazana chast' orbity kazhdoi planety, kotoraya lezhit nizhe ploskosti orbity Zemli (esli smotret' s severnogo polyusa mira).

Planeta (ot grecheskogo aster planetes - bluzhdayushaya zvezda) - nebesnoe telo, dvizhusheesya vokrug Solnca v ego gravitac. pole i svetyasheesya otrazhennym solnechnym svetom. Massa P. slishkom mala dlya togo, chtoby vnutri ee mogli protekat' harakternye dlya zvezdnyh nedr yadernye reakcii (poslednie ne mogut "zazhigat'sya" v nedrah tel, imeyushih massu men'she primerno  . V Solnechnoi sisteme imeetsya 9 planet. Na ris. 1 predstavlena shema raspolozheniya orbit P. Solnechnoi sistemy, na ris. 2 - otnositel'nye razmery P. i Solnca. V sostav Solnechnoi sistemy vhodyat krome samih planet ih sputniki, a takzhe asteroidy, komety, meteornye tela, solnechnyi veter. Nesomnenno, P. dolzhny byt' i okolo mnogih dr. zvezd, odnako pryamye nablyudatel'nye dannye otsutstvuyut, est' tol'ko kosvennye ukazaniya (sm. Nevidimye sputniki zvezd).

S 1962 P. uspeshno issleduyutsya sovetskimi i amerikanskimi KA: detal'no izucheny atmosfery Venery i Marsa; s borta proletnyh i orbital'nyh KA sfotografirovany poverhnosti Merkuriya, Marsa, oblachnyi pokrov Venery, Yupitera, Saturna, vsya poverhnost' Luny, polucheny izobrazheniya sputnikov Marsa, Yupitera, Saturna, kolec Saturna i Yupitera. Spuskaemye KA issledovali fiz. i him. sv-va porod, slagayushih poverhnost' Marsa, Venery, Luny (obrazcy lunnyh porod byli dostavleny na Zemlyu i tshatel'no izucheny). Issledovanie P. perestalo byt' zanyatiem odnih tol'ko astronomov. Rozhdaetsya kompleks nauk o P.- fizika planetnyh atmosfer, planetnyh nedr, planetohimiya.

Ris. 2. Otnositel'nye razmery planet i Solnca.

Gruppy planet. Po fiz. harakteristikam P. delyatsya na 2 gruppy: P. zemnogo tipa (Merkurii, Venera, Zemlya, Mars) i P.-giganty (Yupiter, Saturn, Uran, Neptun). O Plutone izvestno ochen' malo, no, po-vidimomu, on blizhe po svoemu stroeniyu k P. zemnoi gruppy. Osoboe polozhenie zanimaet Luna. Hotya ona yavl. sputnikom Zemli, otnoshenie ee massy k masse Zemli veliko (¹/₈₁) i est' osnovanie rassmatrivat' sistemu Zemlya - Luna kak dvoinuyu planetu. Dvoinoi planetoi yavlyaetsya takzhe Pluton, imeyushii massivnyi sputnik.

V tabl. 1 privedeny nek-rye fiz. harakteristiki P., pozvolyayushie ustanovit' osn. razlichiya P.-gigantov i P. zemnoi gruppy. P.-giganty znachitel'no bol'she po razmeram i masse, men'she po plotnosti, bystree vrashayutsya. Ok. 98% summarnoi massy P. Solnechnoi sistemy (¹/₇₄₃ prihoditsya na dolyu P.-gigantov. Imeetsya eshe odno vazhnoe razlichie. Teplovoi potok iz nedr Yupitera i Saturna primerno raven po velichine potoku, poluchaemomu imi ot Solnca. Teplovoi potok iz nedr Zemli prenebrezhimo mal po sravneniyu s postupayushim ot Solnca, i to zhe samoe, po-vidimomu, verno i dlya dr. P. zemnoi gruppy. P.-giganty imeyut mnogochislennye semeistva sputnikov. Kazhdoe takoe semeistvo yavl. malen'kim podobiem Solnechnoi sistemy. Yupiter, Saturn i Uran, krome togo, obladayut kol'cami, sostoyashimi iz mnozhestva melkih tel (oblomkov).

Tabl. 1.-Osnovnye harakteristiki planet

Parametr	Merkurii	Venera	Zemlya	Mars	Yupiter	Saturn	Uran	Neptun	Pluton
Srednee rasstoyanie ot Solnca, a.e.	0,387	0,723	1,000	1,524	5,20	9,54	19,18	30,07	39,44
Sidericheskii period obrasheniya	88,0 sut	224,7 sut	365,3 sut	687,0 sut	11,86 let	29,46 let	84,01 let	164,8 let	247,7 let
Sinodicheskii period obrasheniya, sut	115,9	583,9		779,9	398,9	378,1	369,7	367,5	366,7
Ekscentrisitet orbity	0,2066	0,0067	0,0167	0,0934	0,0484	0,0557	0,0471	0,0087	0,247
Naklonenie orbity k ekliptike	7o01'	3o24'		1o51'	1o17'	2o29'	0o46'	1o46'	17o08'
Ekvatorial'nyi radius, km	2439	6051	6378	3393	71400	60400	24300	25050	1500(?)
Szhatie	0,000	0,000	0,0034	0,0052	0,062	0,103	0,006	0,02	(?)
Massa, g	3,28.1026	4,88.1027	5,98.1027	6,40.1026	1,90.1030	5,68.1029	8,70.1028	1,03.1029	1,0.1025
Massa (v edinicah zemnoi massy)	0,005	0,816	1,000	0,107	318	95,1	14,6	17,2	0,0017
Srednyaya plotnost', g.sm-3	5,4	5,2	5,5	3,9	1,3	0,7	1,6	1,7	0,7(?)
Uskorenie sily tyazhesti na ekvatore, sm.s-2	370	887	981	371	2500	1100	950	1150	7,5
Parabolicheskaya skorost', km/s	4,3	10,4	11,2	5,0	6,1	36	22	24	0,7
Period vrasheniya	58,8 sut	243 sut	23h56m4,1s	24h37m22,6s	9h50,5m	10h14m	10h49m	15h40m	6h16m
Naklon ekvatora k ploskosti orbity	7o	3o24'	23o27'	25o12'	3o07'	26o45'	82o	29o	(?)
Vizual'naya zvezdnaya velichina *	-0,2	-4,1		-1,9	-2,4	+0,8	+5,8	+7,6	+14,7
Sfericheskoe al'bedo **	0,006	0,75	0,36	0,24	0,50	0,76	0,62	0,50	0,09
Solnechnaya postoyannaya, Vt.m-2	13600	2600	1360	586	50,3	15,0	3,70	1,50	0,87
Srednyaya effektivnaya temperatura, K	440	231	249	210	134	97	54(?)	56(?)	43(?)
Temperatura poverhnosti, K***	750(100)	735	288	300(147)
Atmosfernoe davlenie u poverhnosti, atm.	<10-10	90	1,0	0,006
Chislo izvestnyh sputnikov (estestvennyh)	0	0	1	2	15	16	5	2	1
* Merkurii i Venera v kvadrature, ostal'nye v protivostoyanii. ** Dlya Venery, Zemli, Marsa i Yupitera - integral'noe, dlya drugih planet - vizual'noe. *** Dlya Merkuriya i Marsa pervaya cifra - maksimal'naya temperatura (polden', ekvator), vtoraya - minimal'naya, dlya Zemli i Venery dano srednee znachenie temperatury.

Proishozhdenie planet. Predpolagaetsya, chto P. voznikli odnovremenno (ili pochti odnovremenno) 4,6 mlrd. let nazad iz gazovo-pylevoi tumannosti, imevshei formu diska, v centre k-rogo bylo raspolozheno molodoe Solnce. Eta protoplanetnaya tumannost' obrazovalas', po-vidimomu, vmeste s Solncem iz mezhzvezdnogo veshestva, plotnost' k-rogo prevysila kritich. predel (sm. Zvezdoobrazovanie). Po nek-rym dannym (prisutstvie specifich. izotopov v meteoritah), takoe uplotnenie proizoshlo v rezul'tate otnositel'no blizkogo vzryva sverhnovoi zvezdy.

Protoplanetnoe oblako bylo neustoichivym, ono stanovilos' vse bolee ploskim, tverdye pylinki sblizhalis', stalkivalis', obrazovyvali tela vse bol'shih i bol'shih razmerov, i v otnositel'no korotkii srok (po raznym ocenkam, ot 10⁵ do 10⁸ let) sformirovalis' 9 bol'shih P. Asteroidy, komety, meteority yavl., veroyatno, ostatkami materiala, iz k-rogo sformirovalis' P.

2. Izluchenie planet

Ris. 3. Shema raspredeleniya energii v spektre izlucheniya planet. Sploshnye krivye sootvetstvuyut otrazhennomu solnechnomu izlucheniyu, preryvistye - teplovomu izlucheniyu planet (ryadom ukazany znacheniya al'bedo A planet i effektivnoi temperatury Te, ih poverhnosti) .

Spektr izlucheniya lyuboi P. soderzhit dva maksimuma (ris. 3), odin iz nih sootvetstvuet otrazhennomu solnechnomu izlucheniyu, vtoroi - teplovomu izlucheniyu P. Vtoroi maksimum prisutstvuet nezavisimo ot velichiny teplovogo potoka iz nedr, poskol'ku chast' solnechnogo izlucheniya pogloshaetsya P. i pereizluchaetsya v dlinnovolnovoi oblasti spektra. Dlina volny  λ_m, na k-roi nablyudaetsya vtoroi maksimum, opredelyaetsya effektivnoi temperaturoi planety T_e v priblizitel'nom sootvetstvii s zakonom Vina (sm. Planka zakon izlucheniya):

 λ_m (mkm) = 2886/T_e (K)         (1)

Dolya solnechnoi energii, otrazhennoi ot P., opredelyaetsya velichinoi integral'nogo sfericheskogo al'bedo

A = F/F_o,         (2)

gde Fo - padayushii potok solnechnogo izlucheniya, F - potok, rasseyannyi P. vo vse storony. Znacheniya A i sr. (po vsei planete) effektivnoi temp-ry T_e svyazany ur-niem teplovogo balansa

 s T_e⁴ = ¹/₄ (1- A)E₀ +q     (3)

gde E₀- osveshennost', sozdavaemaya Solncem v podsolnechnoi tochke P., s=5,67^.10^-8Vt^.m^-2.K^-4 - postoyannaya Stefana - Bol'cmana, q - teplovoi potok iz nedr P. Pervyi chlen sprava v f-le (3) - potok izlucheniya Solnca, pogloshennyi P., sleva - uhodyashii teplovoi potok (v raschete na ed. ploshadi P.). Koeff. ¹/₄ v pervom chlene sprava poyavilsya iz-za togo, chto padayushii potok proporcionalen osveshennoi poverhnosti (pR²), a uhodyashii - vsei poverhnosti P. (4pR², gde R - radius planety). Dlya P. zemnoi gruppy q << E₀. Dlinnovolnovyi uchastok spektra teplovogo izlucheniya prostiraetsya v radiodiapazon i izuchaetsya metodami radioastronomii.

V kazhdom dannom intervale dlin voln uroven', s k-rogo uhodit izluchenie (otrazhennoe ili teplovoe), sootvetstvuet, kak pravilo, opticheskoi tolshe t ≈ 1 (otschityvaemoi sverhu). On mozhet raspolagat'sya na toi ili inoi vysote v atmosfere, na nek-roi glubine pod poverhnost'yu ili prakticheski s nei sovpadat'. Detal'noe issledovanie spektra izlucheniya yavl. blagodarya etomu vazhnym istochnikom informacii ob atmosfere i poverhnosti P.

UF-izluchenie (s λ < 3000 ) uhodit iz otnositel'no vysokih sloev atmosfery. Samye vnesh. sloi planetnyh atmosfer (ih vodorodnye korony) izluchayut v osnovnom v linii s λ = 1216 . Mehanizm svecheniya - rasseyanie izlucheniya Solnca v linii L_a (sm. Laimana seriya)

Vidimaya, blizhnyaya UF- i blizhnyaya IK-oblasti spektra (3000 - 4 mkm) sootvetstvuyut izlucheniyu poverhnosti P. (Merkurii, Mars) ili oblakov v atmosfere (Venera i P.-giganty) v otrazhennom solnechnom svete. V srednei i dal'nei IK-oblastyah (λ= 4 mkm -1 mm) nablyudaetsya teplovoe izluchenie poverhnosti P. (Merkurii, Mars) ili atmosfery P. (Venera, P.-giganty).

Radiovolny millimetrovogo, santimetrovogo i decimetrovogo diapazonov izluchaet grunt Venery (λ 1 sm), Merkuriya i Marsa, atmosfera Yupitera (λ < 3 sm) i dr. P.-gigantov.

Do sih por shla rech' o teplovom izluchenii P. Nablyudaetsya takzhe neteplovoe radioizluchenie P. (sm. Neteplovoe izluchenie). Osobenno intensivno izluchenie Yupitera, predstavlyayushee soboi stacionarnoe sinhrotronnoe izluchenie, rozhdayusheesya v magnitosfere (3 sm<λ<100 sm), i izluchenie v forme vspleskov, generiruemoe kolebaniyami ionosfernoi plazmy (10 m < λ < 1 km).

3. Planetnye obolochki. Differenciaciya nedr. Himicheskii sostav.

Planetnye obolochki. Stroenie P. po vertikali - sloistoe, vydelyayut nesk. sfericheskih obolochek, razlichayushihsya po him. sostavu, fazovomu sostoyaniyu, plotnosti i dr. fiz.-him. harakteristikam. Vse P. zemnoi gruppy imeyut tverdye obolochki, v k-ryh sosredotochena pochti vsya ih massa. Tri iz nih - Venera, Zemlya i Mars - obladayut gazovymi atmosferami, Merkurii prakticheski lishen atmosfery. Tol'ko Zemlya imeet zhidkuyu obolochku (preryvistuyu) iz vody - gidrosferu, a takzhe biosferu - obolochku, sostav, struktura i energetika k-roi v sushestvennyh chertah obuslovleny proshloi i sovr. deyatel'nost'yu zhivyh organizmov. Analogom gidrosfery na Marse yavl. kriosfera - led N₂O v polyarnyh shapkah i v grunte (vechnaya merzlota). Odna iz zagadok Solnechnoi sistemy - deficit vody na Venere. Zhidkoi vody tam net iz-za vysokoi temp-ry, a kolichestvo vodyanogo para v atmosfere ekvivalentno sloyu zhidkosti tolshinoi ≈ 1 sm.

Tverdye obolochki P. nahodyatsya v sostoyanii gidrostatich. ravnovesiya, poskol'ku predel tekuchesti gornyh porod sootvetstvuet vesu stolba porod vysotoi ≈10 km (dlya Zemli). Poetomu forma tverdyh obolochek P., imeyushih znachitel'no bol'shuyu tolshinu, pochti sfericheskaya. Iz-za razlichiya gravitac. sil razlichna maks. vysota gor na P. (napr., na Zemle ok. 10km, a na Marse, gde gravitac. pole slabee zemnogo, ok. 25 km). Forma nebol'shih sputnikov planet i asteroidov mozhet zametno otlichat'sya ot sfericheskoi.

Harakteristiki tverdyh obolochek P. otnositel'no horosho izvestny lish' u Zemli (po dannym o prohozhdenii cherez nedra seismicheskih voln, voznikayushih pri zemletryaseniyah). Modeli vnutr. stroeniya dr. P. zemnoi gruppy stroyatsya gl. obr. na osnovanii dannyh o sv-vah veshestva zemnyh nedr. Kak i u Zemli, v tverdyh obolochkah P. vydelyayut koru - samuyu vneshnyuyu tonkuyu (10- 100 km) tverduyu obolochku, mantiyu - tverduyu i tolstuyu (1000-3000 km) obolochku, raspolozhennuyu pod koroi, i yadro. U Zemli yadro podrazdelyaetsya na vneshnee (zhidkoe) i vnutrennee (tverdoe). Zhidkoe yadro, veroyatno, est' takzhe u Merkuriya i Venery, u Marsa ego, po-vidimomu, net. Yadro - naibolee plotnaya chast' planetnyh nedr (12,5g^.sm^-3 v centre Zemli), kora naimenee plotnaya (dlya Zemli 2,8g^.sm^-3), plotnost' mantii promezhutochnaya. Mantiya Zemli delitsya na verhnyuyu (tolshina 850-900 km) i nizhnyuyu (ok. 2000 km), v k-roi temp-ra blizka k tochke plavleniya. Temp-ra v centre Zemli ocenivaetsya v 4000- 5000K.

Naibolee obil'nye elementy v "tverdom" tele Zemli - Fe (34,6%), O(29,5%), Si (15,2%) i Mg (12,7%). Naibolee rasprostranennye soedineniya v kore - SiO₂ i Al₂O₃. Yadro, po-vidimomu, sostoit iz zheleza. T. o., po elementnomu sostavu P. zemnoi gruppy rezko otlichayutsya ot Solnca i sovershenno ne sootvetstvuyut sr. kosmich. rasprostranennosti elementov (ochen' malo vodoroda, a takzhe inertnyh gazov, vklyuchaya gelii).

P.-giganty obladayut inym him. sostavom, Yupiter i Saturn soderzhat vodorod i gelii v toi zhe proporcii, chto i Solnce. Veroyatno, dr. elementy takzhe soderzhatsya v proporciyah, sootvetstvuyushih solnechnomu sostavu. V nedrah Urana i Neptuna tyazhelyh elementov, po-vidimomu, bol'she.

Nedra Yupitera nahodyatsya v zhidkom sostoyanii, za isklyucheniem nebol'shogo kamennogo yadra. Zhidkii vodorod na glubine ~ 25 000 km, po-vidimomu, metalliziruetsya. Vyshe etoi granicy raspolozhena zona molekulyarnogo vodoroda, nizhe - metallicheskogo. Temp-ra v centre Yupitera ≈30000 K. Saturn po vnutr. stroeniyu pohozh na Yupiter. Stroenie nedr Urana i Neptuna inoe: dolya kamenistyh materialov v nih sushestvenno bol'she. Teplovaya energiya, vydelyayushayasya iz nedr Yupitera i Saturna, vozmozhno, byla akkumulirovana eshe v epohu ih formirovaniya.

Luna po sostavu i vnutr. stroeniyu pohozha na P. zemnoi gruppy. Tyazheloe yadro u nee, vidimo, otsutstvuet. Chetyre krupnyh sputnika Yupitera (sm. Galileevy sputniki) po harakteru vnutr. stroeniya neodinakovy. Ganimed i Kallisto imeyut bol'shie kamennye yadra, tolstye vodnye mantii (zhidkie libo tverdye) i ledyanuyu koru. Evropa vodnoi mantii ne imeet, no u nee est' ledyanaya kora. Na Io l'da net, nedra etogo sputnika kamenistye, oni chastichno rasplavleny, o chem svidetel'stvuyut aktivnye vulkanich. yavleniya. Sputnik Saturna Titan - edinstvennyi sredi sputnikov, imeyushii plotnuyu atmosferu (davlenie u poverhnosti ok. 1,5 atm, sostoit ona v osnovnom iz azota). Po vnutr. stroeniyu on, veroyatno, shozh s Ganimedom i Kallisto. Bol'shinstvo dr. sputnikov Saturna skoree vsego celikom sostoyat iz l'da N₂O.

Processy v nedrah planet zemnoi gruppy. Differenciaciya. Osn. istochnikami energii v nedrah P. yavl. radioaktivnyi raspad elementov i gravitac. differenciaciya. Vtoroi process predstavlyaet soboi postepennoe pereraspredelenie veshestva po glubine v sootvetstvii s plotnost'yu - tyazhelye fragmenty tonut, legkie vsplyvayut. Takoe pereraspredelenie na Zemle eshe daleko ne zavershilos'. Vnutri Zemli proishodyat peremesheniya, k-rye soprovozhdayutsya fazovymi perehodami, izmeneniyami him. sostava i t. d. Eti endogennye (vnutrennie, glubinnye) processy vliyayut na zemnuyu koru, vyzyvaya peremesheniya otdel'nyh ee uchastkov, deformaciyu, goroobrazovanie. Takogo roda yavleniya naz. tektonicheskimi. Im rodstvenny vulkanicheskie processy. Oni svyazany s tem, chto v verhnei mantii sushestvuyut nebol'shie oblasti, gde temp-ra dostatochna dlya plavleniya ee veshestva. Rasplavlennoe veshestvo (magma), vydavlivayusheesya vverh, proryvaetsya cherez koru i proishodit vulkanich. izverzhenie. Sushestvenno, chto pri etom iz nedr vybrasyvayutsya takzhe gazy - vodyanoi par, uglekislyi gaz i dr. Sudya po harakteru poverhnosti sredi P. zemnoi gruppy tektonicheski naibolee aktivna Zemlya, za nei sleduyut Venera i Mars.

4. Poverhnosti planet i ih sputnikov

Endogennye i ekzogennye processy. Dve gruppy processov formiruyut poverhnosti P. i ih sputnikov - endogennye (vnutrennie) i ekzogennye (vneshnie). Osn. endogennye processy uzhe upominalis' - eto tektonicheskie i vulkanicheskie. Odin iz vazhneishih ekzogennyh processov - pererabotka poverhnosti v rezul'tate padenii meteoritnyh tel, obrazuyushih harakternye kratery i izmel'chayushih material poverhnosti. K ekzogennym processam otnosyatsya takzhe mehanich. eroziya pod deistviem vetra, osadkov, vody, lednikov, himicheskoe vzaimodeistvie poverhnosti s atmosferoi i gidrosferoi. Na Zemle k perechislennym faktoram dobavlyaetsya vozdeistvie biosfery. Stroenie poverhnosti opredelyaetsya tem, kakie processy glavenstvuyut v razlichnye periody vremeni. V Solnechnoi sisteme endogennye processy naibolee aktivny seichas na Zemle i na Io (sputnike Yupitera), poetomu na etih telah malo sledov meteoritnoi erozii. Po-vidimomu, tol'ko na Zemle horosho vyrazhena t. n. tektonika plit - peremeshenie krupnyh blokov zemnoi kory. Bolee tonkaya okeanicheskaya kora "vklinivaetsya" pod tolstye kontinental'nye bloki, i v sootvetstvuyushih oblastyah (zonah poddviganiya) obrazuyutsya cepi vulkanov, zdes' naibolee chasty i sil'ny zemletryaseniya.

Na Zemle bol'shoi vklad v formirovanie poverhnosti vnosyat atmosfernaya, vodnaya i lednikovaya erozii. Priznaki deistviya ekzogennyh processov etogo tipa imeyutsya na Marse, no oni vyrazheny mnogo slabee, takzhe kak i tektonich. aktivnost'. Na poverhnosti vseh tel, lishennyh plotnoi atmosfery i obladayushih otnositel'no slaboi tektonich. aktivnost'yu, naibolee vazhnyi process - meteoritnaya bombardirovka.

Tipichnye formy rel'efa. 1) Kontinental'nye bloki i okeanicheskie vpadiny imeyutsya na Zemle, Marse i Venere. Lish' na Zemle oni zapolneny vodoi. Eto naibolee krupnomasshtabnye elementy rel'efa. Sr. perepad vysot mezhdu kontinentami i okeanich. vpadinami ≈5 km.
2) Gornye cepi horosho vyrazheny tol'ko na Zemle. Eto skladki tektonich. proishozhdeniya.

Ris. 4. Gigantskaya vulkanicheskaya gora Olympus na Marse. Ee vysota nad okruzhayushei ravninoi okolo 25 km, diametr v osnovanii okolo 600 km.

Ris. 5. Meteoritnye kratery na poverhnosti Merkuriya (vnizu) i Kallisto (vverhu) - odnogo iz sputnikov Yupitera.

3) Vulkany imeyutsya na Zemle, Marse (ris. 4), Venere, Io. Iz nih deistvuyushie - tol'ko na Zemle i Io. Vidimo, Io - naibolee aktivnoe v otnoshenii vulkanizma telo v sostave Solnechnoi sistemy. Byli predlozheny dve gipotezy o vozmozhnyh istochnikah energii, obespechivayushih vulkanizm na Io: a) moshnye prilivy, obuslovlennye gravitac. polem Yupitera; b) elektrich. toki, voznikayushie pri dvizhenii Io v magn. pole Yupitera (sm. Galileevy sputniki, Magnitosfery planet).
4) Doliny tektonich. proishozhdeniya ("razlomy") imeyutsya na Zemle, Venere i Marse.
5) Meteoritnye kratery - naibolee rasprostranennaya forma rel'efa na poverhnosti Merkuriya (ris. 5, vnizu), Luny, sputnikov Marsa - Fobosa i Deimosa, sputnikov Yupitera - Ganimeda, Kallisto (ris. 5, vverhu), Evropy, sputnikov Saturna - Diony, Mimasa, Tefii, Rei i, veroyatno, pochti vseh tel Solnechnoi sistemy, imeyushih dostatochno razrezhennuyu atmosferu i tverduyu poverhnost'. Razmery kraterov - ot dolei m do desyatkov i soten km. Meteoritnye kratery imeyutsya v bol'shom kolichestve na poverhnosti Marsa. Pri pomoshi radiolokac. metodov oni obnaruzheny na Venere (sm. Radiolokacionnaya astronomiya). Na Zemle nastoyashih meteoritnyh kraterov obnaruzheno ochen' malo, odnako imeyutsya kol'cevye geologich. struktury ("astroblemy") - slabo vyrazhennye sledy drevnih meteoritnyh kraterov. Delo v tom, chto meteoritnaya bombardirovka formirovala nablyudaemye v nastoyashee vremya na dr. telah mnogochislennye kratery v techenie primerno 4 mlrd. let. Na poverhnosti tel, lishennyh atmosfery i vnutr. aktivnosti, oni sohranilis', na Zemle byli v bol'shinstve svoem sterty.
6) Basseiny - priblizitel'no kruglye nizmennosti, zapolnennye zastyvshei lavoi. Oni imeyut diametr ot nesk. sot do 1000 km. Naibolee chetko basseiny vyrazheny na Lune, no imeyutsya takzhe na Marse i Merkurii. Oni obrazovalis' v rezul'tate padeniya krupnyh planetezimalei (planetnyh zarodyshei, asteroidal'nyh tel) ok. 4 mlrd. let nazad. Pri takih padeniyah kora rastreskivalas', gigantskie kratery zapolnyalis' lavoi. Lunnye morya yavl. tipichnym primerom basseinov.
7) Obrazovaniya, svyazannye s vodnoi, lednikovoi eroziei, s perenosom pylevogo veshestva vetrom, nablyudayutsya krome Zemli tol'ko eshe na odnoi planete - Marse. Na Marse obnaruzheny izvilistye doliny (ris. 6), veroyatno, rusla drevnih rek, svidetel'stvuyushie o tom, chto nesk. mlrd. let nazad Mars imel bolee plotnuyu atmosferu i gidrosferu (v nastoyashee vremya tam atmosfernoe davlenie takoe nizkoe, chto voda ne mozhet sushestvovat' na poverhnosti v zhidkoi faze).

Ris. 6. Izvilistaya dolina Nirgal Vallis.

Ris. 7. Panoramy poverhnosti Venery, poluchennye sovetskimi spuskaemymi apparatami "Venera-9" i "Venera-10" (SSSR, 1975g.)

Na Marse imeyutsya oblasti t. n. haoticheskogo rel'efa, ispeshrennye provalami, sformirovavshimisya, veroyatno, v rezul'tate sublimacii gruntovogo l'da. Slozhnymi obrazovaniyami yavl. polyarnye shapki Marsa. V nih mozhno vydelit' sezonnuyu i postoyannuyu chasti. Sezonnaya chast' predstavlyaet soboi kondensat CO₂ s nebol'shoi primes'yu H₂O, k-ryi vypadaet osen'yu, a vesnoi sublimiruet i "perekachivaetsya" v protivopolozhnoe polusharie. Postoyannaya chast' polyarnoi shapki sostoit iz l'da H₂O. Dlya polyarnyh oblastei Marsa tipichny otlozheniya iz bol'shogo kolichestva ledyanyh sloev, peremezhayushihsya uplotnivshimsya pylevym materialom.

Po mehanich. strukture poverhnostnye sloi grunta Marsa, Merkuriya, Luny, Fobosa, Deimosa predstavlyayut soboi razdroblennoe veshestvo, t. n. regolit. Takaya struktura yavl. rezul'tatom erozionnyh processov. Chasticy regolita imeyut razlichnye razmery: ot dolei millimetra do mikrometra. Na poverhnosti P. zemnoi gruppy imeyutsya i kamennye glyby metrovyh razmerov (ris. 7). 

5. Atmosfery planet

Himicheskii sostav. V tabl. 2 predstavleny dannye o him. sostave atmosfer Venery, Zemli, Marsa i Yupitera. Na Venere i Marse osn. komponentami atmosfery yavl. SO₂ i N₂, na Zemle O₂ i N₂. Prichiny etogo razlichiya sleduyushie: 1) na Zemle imeetsya mnogo zhidkoi vody, k-raya rastvoryaet SO₂ i perevodit ego v osadochnye porody, 2) rastitel'nyi pokrov Zemli pererabatyvaet SO₂ v O₂. Naibolee rezko ot zemnoi atmosfery otlichayutsya atmosfery Yupitera i dr. P.-gigantov, k-rye sostoyat gl. obr. iz vodoroda i geliya. Iz sputnikov P. tol'ko Titan imeet plotnuyu atmosferu (ee osn. sostavlyayushaya - azot).

Tabl. 2.-Himicheskii sostav atmosfer Venery, Zemli, Marsa i Yupitera
Gaz		Ob'emnoe soderzhanie, %
		Venera	Zemlya	Mars	Yupiter
Vodorod, H2		< 10-3	<5.10-5	-	86
Kislorod O2		< 10-3	21	0,1	-
Ozon O3		(?)	10-6 - 10-5	10-5	-
Azot N2		3,5	78,1	2,5	-
Sera S2		≈2.10-5	net	net	-
Dvuokis' ugleroda CO2		96,5	3.10-2	95	-
Vodyanoi parH2O		≈0,2	≈0,1	0 - 0,2	*
Okis' ugleroda CO		3.10-3	10-4	0,08	-
Metan CH4		< 10-4	1,8.10-4	4.10-4	0,04
Ammiak NH3		< 2.10-4	< 10-5	< 10-5	0,06
Dvuokis' sery SO2		1,5.10-2	10-4	<10-6	-
Hloristyi vodorod HCl		4.10-5	< 10-5	<10-5	-
Ftoristyi vodorod HF		5.10-7	< 10-7	< 10-7	-
Acetilen C2H2		< 10-6	< 10-5	< 5.10-4	2.10-6
Etan C2H6		< 10-6	< 10-5	< 4.10-4	10-4
Fosfin PH3		-	< 10-5	-	*
Inertnye gazy:
	He	10-2	5.10-4	-	14
	Ne	1,3.10-3	1,8.10-3	-	-
	Ar	1,5.10-2	0,9	1,5	-
	Kr	6,5.10-5	1,1.10-4	3.10-3	-
	Xe	-	8,7.10-6	8.10-6	-
Srednyaya molekulyarnaya massa		43,5	28,8	43,5	2,3
* Imeetsya kachestvennoe otozhdestvlenie.

Vertikal'naya struktura atmosfery opredelyaetsya polem tyagoteniya P., temp-roi atmosfery i ee him. sostavom. Davlenie v atmosfere ubyvaet v e raz pri izmenenii vysoty na velichinu

H = RT/mg        (4)

gde m - molekulyarnaya massa gaza, g - uskorenie sily tyazhesti (sm. Barometricheskaya formula). Velichina N naz. shkaloi vysoty ili vysotoi odnorodnoi atmosfery. Ona yavl. funkciei geometrich. vysoty h, t. k. T, m, g zavisyat ot h.

Processy konvekcii i turbulentnost' privodyat k peremeshivaniyu gazov atmosfery, f-la (4) pri etom ostaetsya primenimoi, no m v etom sluchae ravno srednemu dlya vseh gazov znacheniyu molekulyarnoi massy. Peremeshivanie gazov vedet k ustanovleniyu dlya nih edinoi shkaly vysot. Prepyatstvuet etomu diffuziya, k-raya stremitsya ustanovit' svoyu shkalu vysot dlya kazhdogo gaza. Skorost' diffuzii obratno proporcional'na chislu molekul gaza v ed. ob'ema (chislennoi koncentracii). V planetnyh atmosferah diffuziya nachinaet preobladat' nad peremeshivaniem pri koncentraciyah n Ј 10¹²-10¹³ sm^-3 (v zemnoi atmosfere eto sootvetstvuet vysote 100-120 km). Etot uroven' naz. gomopauzoi. Chast' atmosfery nizhe gomopauzy naz. gomosferoi (oblast' peremeshivaniya), vyshe - geterosferoi (oblast' diffuzionnogo razdeleniya). Nalichie geterosfery privodit k tomu, chto gelii i vodorod stanovyatsya osn. komponentami na vysote nesk. sot kilometrov dazhe v atmosferah P. zemnoi gruppy. Poetomu ih samoi vnesh. chast'yu yavl. vodorodnye korony. Blagodarya maloi molekulyarnoi masse (m = 1) atomarnogo vodoroda, obrazuemaya im korona prostiraetsya na mnogie tysyachi km nad Zemlei. Gazy vnesh. sloev atmosfery sposobny iz nee uletuchivat'sya. Etot process naz. dissipaciei atmosfer. V rezul'tate dissipacii iz atmosfer P. zemnoi gruppy effektivno udalyaetsya vodorod i gelii. V atmosferah P.-gigantov eti gazy uderzhivayutsya blagodarya sil'nomu polyu tyagoteniya.

Temperatura atmosfery opredelyaetsya ee teplovym balansom. Samaya nizhnyaya chast' atmosfery polnost'yu ili chastichno neprozrachna dlya teplovogo izlucheniya poverhnosti P. i samoi atmosfery. Solnechnoe izluchenie v vidimom diapazone obychno pronikaet dostatochno gluboko, nagrevaet poverhnost' P. i nizhnie sloi atmosfery, a potok sobstvennogo planetarnogo teplovogo izlucheniya (balansiruyushii teplovoi potok ot Solnca) uhodit vverh. Poetomu temp-ra v nizhnih sloyah atmosfery umen'shaetsya snizu vverh. Nizhnyaya chast' atmosfery s bol'shim po abs. velichine gradientom temp-ry naz. troposferoi. Padenie temp-ry prekrashaetsya na urovne, vyshe k-rogo atmosfera stanovitsya prozrachnoi dlya teplovogo izlucheniya. Etot uroven' naz. tropopauzoi. Nad tropopauzoi raspolozhena mezosfera, ili stratomezosfera, - oblast', gde temp-ra priblizitel'no postoyanna. Isklyuchenie sostavlyaet Zemlya, v atmosfere k-roi sushestvuet temperaturnyi pik (mezopik), razdelyayushii stratosferu i mezosferu. Mezopik obuslovlen poglosheniem solnechnoi radiacii ozonom (2000 < λ < 3000 ).

Ris. 8. Vertikal'noe stroenie atmosfer Zemli, Venery, Marsa i Yupitera. Po osi absciss - temperatura T, po osi ordinat - vysota h i davlenie r. Punktirom pokazany harakternye urovni i sloi atmosfery: 1 - troposfera, 2 - tropopauza, 3 - stratosfera, 4 - mezopik (prisutstvuet tol'ko v zemnoi atmosfere), 5 - mezosfera, 6 - mezopauza, 7 - termosfera, 8 - termopauza, 9 - gomopauza. U Yupitera tverdoi (ili zhidkoi) poverhnosti net i za nulevoi uroven' prinimaetsya uslovno vysota, na kotoroi davlenie ravno 1 atm. Shtrihovkoi pokazany oblaka v atmosferah   Venery i Yupitera. Dlya Zemli shkala absciss sverhu otnositsya k verhnei chasti krivoi T (h), snizu - k nizhnei chasti krivoi.

Korotkovolnovoe (λ < 1300 ) UF-izluchenie Solnca pogloshaetsya v vysokih sloyah atmosfery (primerno sootvetstvuyushih po vysote geterosfere). Potok izlucheniya, prihodyashiisya na etu oblast' spektra, mal, no mala i plotnost' gaza na rassmatrivaemyh vysotah, tak chto rezul'tiruyushii temperaturnyi effekt okazyvaetsya bol'shim. Obrazuetsya goryachaya oblast' verhnei atmosfery - termosfera. V otvode teploty uchastvuyut molekulyarnaya teploprovodnost' (vniz), turbulentnaya teploprovodnost' (vniz), izluchenie molekul v IK-diapazone (vverh). Na Zemle effektivny tol'ko pervye dva processa, na Venere i Marse sushestvennuyu rol' igraet i tretii (blagodarya molekulam SO₂, k-rye yavl. horoshimi izluchatelyami). Poetomu termosfera Zemli bolee goryachaya (ris. 8), chem Venery i Marsa.

Pogloshenie UF-izlucheniya Solnca privodit k dissociacii molekul, a takzhe ionizacii molekul i atomov. Poetomu v verhnei atmosfere poyavlyayutsya atomy i bolee prostye molekuly - produkty dissociacii molekul, imeyushihsya v nizhnei atmosfere. V rezul'tate etogo processa v atmosferah Marsa i Venery (kak i v zemnoi atmosfere) na vysotah 120-200 km osn. komponentom yavl. atomarnyi kislorod. Ionizaciya privodit k obrazovaniyu atomnyh i molekulyarnyh ionov i svobodnyh elektronov. Poetomu planetnaya termosfera yavl. odnovremenno ionosferoi.

Solnechnyi veter, nabegaya na P., tormozitsya libo ee sobstvennym magn. polem (Zemlya, Merkurii, Yupiter, Saturn), libo navedennym v rezul'tate vzaimodeistviya s ionosferoi. Sobstvennoe ili navedennoe magn. pole sozdaet magnitosferu planet.

Ris. 9. Dva rezhima obshei cirkulyacii atmosfery planety. Sleva - simmetrichnyi rezhim obshei cirkulyacii: a - liniya toka v vysokih sloyah, b - poperechnyi razrez, pokazyvayushii meridional'nuyu proekciyu obshei cirkulyacii. Sprava - volnovoi rezhim obshei cirkulyacii: a - liniya toka na srednem i nizhnem urovnyah (zhirnaya krivaya) i vblizi poverhnosti (tonkaya krivaya), L - oblast' nizkogo davleniya, N - oblast' vysokogo davleniya; b - poperechnyi razrez zonal'no-umerennoi meridional'noi cirkulyacii i usrednennyi zonal'nyi veter (W - zapadnyi, E - vostochnyi).

Obshaya cirkulyaciya atmosfery. Polyarnye oblasti P. poluchayut men'she teploty, chem ekvatorial'nye. Sglazhivanie temp-r mezhdu ekvatorial'noi i polyarnoi oblastyami proishodit v rezul'tate atmosfernoi cirkulyacii. Atmosfernye massy na ekvatore nagrevayutsya, podnimayutsya vverh, uhodyat v storonu polyusov i zameshayutsya bolee holodnymi massami, prihodyashimi iz oblasti vysokih shirot. Koriolisovy sily otklonyayut potok ot meridional'nogo napravleniya. Esli nagrev na ekvatore slabyi, napravlenie potoka imeet vid, pokazannyi na ris. 9, sleva. Takoi rezhim naz. simmetrichnym. Esli nagrev na ekvatore i ohlazhdenie na polyusah uvelichivayutsya, to perenos teploty vozrastaet. Simmetrichnaya cirkulyaciya v sostoyanii perenosit' lish' otnositel'no nebol'shoi teplovoi potok. Pri dostatochno sil'nom nagreve i bystrom vrashenii simmetrichnyi rezhim cirkulyacii zamenyaetsya bolee moshnym - volnovym (ris. 9, sprava). Elementy oboih tipov cirkulyacii mogut sochetat'sya v predelah odnoi atmosfery, no odin iz nih obychno preobladaet. Na Zemle preobladaet volnovoi rezhim cirkulyacii, na Venere dominiruet, veroyatno, simmetrichnyi. Slozhna kartina obshei cirkulyacii na Yupitere. Polosataya struktura i harakter dvizheniya mnogih atmosfernyh detalei svidetel'stvuyut o simmetrichnom rezhime. Odnako v to zhe vremya imeyutsya i moshnye volnovye processy, k chislu k-ryh prinadlezhat ciklony. Bol'shoe krasnoe pyatno (ris. 10) yavl., veroyatno, samym bol'shim ciklonom v atmosferah P. Solnechnoi sistemy (razmer  ≈40000 km H 13000 km).

Ris. 10. Bol'shoe krasnoe pyatno (KP) Yupitera i okrestnosti pyatna ("Voyadzher-1", 1979).

Aerozol' (chasticy) v atmosferah. Imeetsya nesk. tipov aerozol'nyh chastic: tverdye pylinki, podnyatye s tverdoi poverhnosti P.; zhidkie libo tverdye chasticy, voznikshie v rezul'tate kondensacii atmosfernyh gazov; meteornaya pyl'. Poslednyaya mozhet byt' sushestvenna v osnovnom v kachestve yader kondensacii. Pyl', podnyataya s poverhnosti v bol'shih kolichestvah, inogda na nesk. mesyacev delaet neprozrachnoi atmosferu Marsa (yavlenie global'nyh pylevyh bur'). Oblaka v atmosferah Zemli. Venery, P.-gigantov yavl. kondensacionnymi. Na Zemle oblaka sostoyat iz chastic zhidkoi vody ili l'da, na Yupitere verhnii sloi oblakov sostoit iz kristallov NH₃ (po-vidimomu, nizhe imeyutsya takzhe oblaka iz H₂O), na Saturne - iz NH₃ i, vozmozhno, SN₄. Polnost'yu eshe ne raskryt sostav oblakov Venery. Tam imeetsya nesk. frakcii raznyh razmerov, odna iz nih sostoit, veroyatno, iz vodnogo rastvora H₂SO₄, sostav drugih neizvesten.

Proishozhdenie i evolyuciya atmosfer dostatochno yasny v sluchae Yupitera i Saturna (atmosfery obrazovalis' vmeste s P. i v dal'neishem ne izmenyalis'), dlya P. zemnoi gruppy eti problemy do konca ne resheny. Imeetsya nesk. modelei vozniknoveniya atmosfer: postepennaya degazaciya P. (vydelenie gazov v rezul'tate vulkanich. processov proishodit priblizitel'no ravnomerno v techenie vsego vremeni zhizni P.), katastrofich. degazaciya (v period pervonachal'noi akkrecii ili vskore posle nee), zahvat gazov neposredstvenno iz protoplanetnoi tumannosti. Ne isklyucheno, chto vse tri processa vnesli sushestvennyi vklad v obrazovanie atmosfery, prichem raspredelenie rolei razlichno dlya raznyh gazov i P. Napr., est' predpolozhenie, chto neradiogennye (ne yavlyayushiesya produktami radioaktivnogo raspada) izotopy inertnyh gazov na Venere v osnovnom byli zahvacheny pryamo iz protoplanetnoi tumannosti, v to vremya kak himicheski aktivnye gazy (SO₂, N₂) byli eyu polucheny v sostave tverdyh chastic (adsorbirovannymi). Dlya Zemli pryamoi zahvat gazov iz protoplanetnoi tumannosti sygral men'shuyu rol', a dlya Marsa - eshe men'shuyu.

6. Klimat

Na poverhnosti P. (ili sputnika), lishennoi atmosfery, temp-ra T_s opredelyaetsya ur-niem lokal'nogo teplovogo balansa. Dlya dnevnoi storony P. ono imeet vid:

asT_s⁴ = (1-A)^.E^.cosJ + F        (5)

gde A - lokal'noe al'bedo, J - zenitnoe rasstoyanie Solnca, a - koeff. izlucheniya, F - teplovoi potok, obuslovlennyi teploprovodnost'yu (vnutr. teplovoi potok schitaetsya prenebrezhimo malym). Dlya nochnoi storony P. v ur-nii (5) chlen (1-A)^.E^.cosJ raven nulyu: poverhnost' P. izluchaet teplotu, zapasennuyu v grunte v techenie dnya. Atmosfera Marsa dostatochno razrezhena, chtoby ur-nie (5) mozhno bylo primenyat' i k etoi planete. Teploprovodnost' planetnyh gruntov dostatochno nizka, poetomu na Merkurii, Lune, Marse imeyut mesto sil'nye sutochnye izmeneniya temp-ry. V polden' na ekvatore temp-ry na etih telah sostavlyayut sootvetstvenno ok. 700, 400, 280 K (noch'yu temp-ry snizhayutsya do 100, 120, 200 K). Temp-ra na poverhnosti Marsa ne opuskaetsya nizhe 147 K - tochki kondensacii SO₂.

Dostatochno plotnaya atmosfera sushestvenno vliyaet na klimat P.: a) parnikovyi effekt uvelichivaet temp-ru poverhnosti, b) teploemkost' atmosfery sglazhivaet sutochnye temperaturnye kolebaniya, v) obshaya cirkulyaciya atmosfery sglazhivaet raznost' temp-r mezhdu ekvatorom i polyusom. Napr., na Venere parnikovyi effekt podnyal temp-ru ee poverhnosti do 735 K (pri T_e ≈230K), sutochnye i shirotnye variacii DT_s < 1K iz-za ogromnoi massy atmosfery.

Sezonnye variacii temp-ry voznikayut pri dostatochno bol'shom naklonenii ekvatora k ploskosti orbity. Oni ves'ma zametny na Zemle i Marse i prakticheski otsutstvuyut na Venere i Yupitere.

Ustoichivost' i vekovye izmeneniya klimata. Klimaticheskie harakteristiki P. zavisyat ot mnogih faktorov, vklyuchaya astronomicheskie (potok solnechnoi energii, orbita, naklonenie ekvatora k ekliptike) i planetofizicheskie (sostav atmosfery, al'bedo oblakov i poverhnosti). Dazhe nebol'shie izmeneniya etih faktorov mogut rezko povliyat' na klimat. Tak, uvelichenie koncentracii parov vody v atmosfere mozhet privesti k uvelicheniyu temp-ry, ono v svoyu ochered' usilit isparenie vody i t. d. Sushestvuet gipoteza, chto podobnoe sluchilos' na Venere. Vsya voda pereshla v atmosferu, dissociirovala, vodorod uletuchilsya v mezhplanetnoe prostranstvo, kislorod byl himicheski svyazan s porodami. Na Zemle takogo roda katastrofa, po-vidimomu, nevozmozhna, t. k. u nee net sploshnogo oblachnogo pokrova. Esli uvelichivaetsya postuplenie vody v atmosferu, dolya poverhnosti, skrytaya oblakami, i sr. al'bedo A vozrastayut. Eto privodit k padeniyu temp-ry, t. e. proishodit samoregulyaciya temp-ry. Odnako stabilizaciya temp-ry ne yavl. dostatochno nadezhnoi po otnosheniyu k ee ponizheniyu. Nebol'shie izmeneniya ee vsledstvie variacii nakloneniya ekvatora yavl. naibolee veroyatnoi prichinoi lednikovyh periodov, mnogokratno imevshih mesto na nashei planete.

Lit.:
Gudi R., Uolker Dzh., Atmosfery, per. s angl., M., 1975; Solnechnaya sistema, per. s angl., M., 1978;
Moroz V. I., Fizika planety Mars, M., 1978; Yupiter, per. s angl., t. 1-3, M., 1978-79;
Zharkov V. N., Vnutrennee stroenie Zemli i planet, 2 izd., M., 1983.

Publikacii s klyuchevymi slovami: planety - Merkurii - Venera - Zemlya - Mars - Yupiter - Saturn - Uran - Neptun - Pluton Publikacii so slovami: planety - Merkurii - Venera - Zemlya - Mars - Yupiter - Saturn - Uran - Neptun - Pluton
Sm. takzhe: Planety i polnoe zatmenie Mesto posadki "Ares-3" Ten' povrezhdennoi lopasti vinta "Indzhen'yuiti" Istinnye cveta Plutona Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Snezhnaya burya 1938 goda v Verhnem Michigane Yupiter za 2 chasa 30 minut Vse publikacii na tu zhe temu >>