Факт существования во Вселенной газовых гигантов научно подтвержден. Все они огромные по размеру, а потому обнаружить их не составило для ученых особого труда. Более мелкие и плотные тела, существующие в космосе, называют планетами земной группы. У них есть определенное сходство по строению и составу, но абсолютной идентичности нет.
Земные группы
Внутренняя область Солнечной системы населена разнообразными телами: крупными планетами, их спутниками, а также малыми телами – астероидами и кометами. С 2006 г. в группе планет введена новая подгруппа – планеты-карлики (dwarf planet), обладающие внутренними качествами планет (сфероидальная форма, геологическая активность), но в силу малой массы не способные доминировать в окрестности своей орбиты. Теперь 8 самых массивных планет – от Меркурия до Нептуна – решено называть просто планетами (planet), хотя в разговоре астрономы для однозначности часто называют их «большими планетами», чтобы отличать от планет-карликов. Термин «малая планета», который многие годы применялся к астероидам, теперь рекомендовано не использовать во избежание путаницы с карликовыми планетами
В области больших планет мы видим четкое деление на две группы по 4 планеты в каждой: внешнюю часть этой области занимают планеты-гиганты, а внутреннюю – значительно менее массивные планеты земной группы. Группу гигантов также обычно делят пополам: газовые гиганты (Юпитер и Сатурн) и ледяные гиганты (Уран и Нептун). В группе планет земного типа тоже намечается деление пополам: Венера и Земля чрезвычайно похожи друг на друга по многим физическим параметрам, а Меркурий и Марс уступают им по массе на порядок и почти лишены атмосферы (даже у Марса она в сотни раз меньше земной, а у Меркурия практически отсутствует).
Следует отметить, что среди двух сотен спутников планет можно выделить не менее 16 тел, обладающих внутренними свойствами полноценных планет. Нередко они превосходят своими размерами и массами планеты-карлики, но при этом находятся под контролем гравитации значительно более массивных тел. Речь идет о Луне, Титане, галилеевых спутниках Юпитера и им подобных. Поэтому было бы естественно ввести в номенклатуру Солнечной системы новую группу для таких «подчиненных» объектов планетного типа, назвав их «планеты-спутники». Но пока эта идея в стадии обсуждения.
Вернемся к планетам земного типа. По сравнению с гигантами они привлекательны тем, что имеют твердую поверхность, на которую могут осуществлять посадку космические зонды. Начиная с 1970-х, автоматические станции и самоходные аппараты СССР и США неоднократно садились и успешно работали на поверхности Венеры и Марса. Посадок на Меркурий пока не было, поскольку полеты в окрестности Солнца и посадка на массивное безатмосферное тело сопряжены с большими техническими проблемами.
Изучая планеты земного типа, астрономы не забывают и саму Землю. Анализ снимков из космоса позволил многое понять в динамике земной атмосферы, в строении ее верхних слоев (куда не поднимаются самолеты и даже аэростаты), в процессах, происходящих в ее магнитосфере. Сравнивая между собой строение атмосфер землеподобных планет, многое можно понять в их истории и точнее прогнозировать их будущее. А поскольку все высшие растения и животные обитают на поверхности нашей (или не только нашей?) планеты, то особенно важны для нас характеристики нижних слоев атмосферы. Эта лекция посвящена планетам земного типа; в основном – их внешнему виду и условиям
Структура и особенности
Земная группа небесных тел представлена Марсом, Венерой, Землей, Меркурием. Они расположены внутри Солнечной системы. Основная схожесть между ними в строении: ядро – мантия – литосфера. Она обусловлена одним и тем же периодом образования и идентичными условиями. Внутренние механические и химические процессы наложили характерный отпечаток на поверхность этих космических объектов в виде кратеров, гор, вулканов, каньонов. Газовые гиганты Солнечной Системы имеют кольца – диски, вращающиеся вокруг них. У планет земной группы таких образований нет.
Формирование и общие черты
Есть предположение, что планеты, похожие на Землю, появились во Вселенной в числе первых. Сначала это были небольшие разрозненные пылинки, которые хаотично передвигались в пределах Солнечной системы. В результате близости к источнику тепла они утратили вещества, придававшие им летучесть, поэтому приобрели способность присоединяться друг к другу, образуя один большой объект, постоянно увеличивающийся в размерах. На начальном этапе формирования образовалось порядка сотни небесных тел. В результате хаотичного движения они сталкивались между собой. Некоторые распадались, превращаясь в космический мусор, а другие объединялись. В процессе эволюции осталось только четыре планеты: Меркурий, Марс, Земля, Венера. Самой крупной по размерам считается третья от Солнца, Меркурий – маленький: диаметр 4880 км. У Марса – 2 спутника, у Земли – один, Меркурий и Венера их не имеют.
Яркость планеты
Глядя на планету издалека, мы легко различаем тела с атмосферой и без. Присутствие атмосферы, а точнее – наличие в ней облаков, делает внешность планеты изменчивой и существенно повышает яркость ее диска. Это ясно видно, если расположить планеты в ряд от совершенно безоблачных (безатмосферных) до полностью закрытых облаками: Меркурий, Марс, Земля, Венера. Каменистые безатмосферные тела похожи друг на друга до почти полной неразличимости: сравните, например, крупномасштабные снимки Луны и Меркурия. Даже опытный глаз с трудом различает между собой поверхности этих темных тел, густо покрытых метеоритными кратерами. Зато атмосфера придает любой планете неповторимый вид.
Наличием или отсутствием атмосферы у планеты управляют три фактора: температура и гравитационный потенциал у поверхности, а также глобальное магнитное поле. Такое поле есть только у Земли, и оно существенно защищает нашу атмосферу от потоков солнечной плазмы. Луна потеряла атмосферу (если вообще ее имела) из-за низкой критической скорости у поверхности, а Меркурий – из-за высокой температуры и мощного солнечного ветра. Марс при почти той же гравитации, что у Меркурия, смог сохранить остатки атмосферы, поскольку из-за удаленности от Солнца он холоден и не так интенсивно обдувается солнечным ветром.
По своим физическим параметрам Венера и Земля почти близнецы. У них весьма схожи размер, масса, а значит, и средняя плотность. Их внутренняя структура также должна быть сходной, – кора, мантия, железное ядро, – хотя уверенности в этом пока нет, поскольку сейсмические и прочие геологические данные о недрах Венеры отсутствуют. Разумеется, и в недра Земли мы глубоко не проникали: в большинстве мест на 3—4 км, в отдельных точках на 7—9 км и лишь в одной на 12 км. Это менее 0,2% радиуса Земли. Но сейсмические, гравиметрические и другие измерения позволяют судить о земных недрах весьма детально, а для других планет таких данных почти нет. Детальные карты гравитационного поля получены только для Луны; потоки тепла из недр измерены только на Луне; сейсмометры пока работали тоже лишь на Луне и (не очень чувствительный) на Марсе.
О внутренней жизни планет геологи до сих пор судят по особенностям их твердой поверхности. Например, отсутствие признаков литосферных плит у Венеры существенно отличает ее от Земли, в эволюции поверхности которой тектонические процессы (дрейф континентов, спрединг, субдукция и т. п.) играют определяющую роль. В то же время, некоторые косвенные данные указывают на возможность тектоники плит на Марсе в прошлом, а также тектоники ледяных полей на Европе, спутнике Юпитера. Таким образом, внешнее сходство планет (Венера – Земля) не служит гарантией сходства их внутреннего строения и происходящих в их недрах процессов. А планеты не похожие друг на друга могут демонстрировать сходные геологические явления.
Вернемся к тому, что доступно астрономам и прочим специалистам для прямого изучения, а именно – к поверхности планет или их облачного слоя. В принципе, непрозрачность атмосферы в оптическом диапазоне не является непреодолимым препятствием для изучения твердой поверхности планеты. Радиолокация с Земли и с борта космических зондов позволила изучить поверхности Венеры и Титана сквозь их не прозрачные для света атмосферы. Однако эти работы носят эпизодический характер, а систематические исследования планет до сих пор проводятся оптическими приборами. И что еще более важно: оптическое излучение Солнца служит главным источником энергии для большинства планет. Поэтому способность атмосферы отражать, рассеивать и поглощать это излучение прямо влияет на климат у поверхности планеты.
Категории планет земной группы
Планеты земной группы делятся на несколько категорий: силикатные; скалистые; железные; углеродистые.
Имея сходство в строении, они различаются по составу. Первая категория типична для Солнечной системы: ядро состоит из металла, а мантия каменная. Железные не имеют практического отличия от силикатных, теоретически являются их разновидностью. Последние также состоят из металла. Эта особенность придает повышенную плотность, наделяет способностью выдерживать высокую температуру, но значительно сокращает радиус. Скалистая категория не имеет железного ядра, полностью сформирована из силиката. Последняя, четвертая категория: планета наделена железным ядром, которое окружено углеродистой мантией.
Поверхность
У Меркурия есть внешнее сходство с Луной. Его силикатная поверхность изрыта метеоритными кратерами, зато она не поддается воздействию водной и газовой эрозии. Геологические следы имеют древнее происхождение, их возраст исчисляется миллиардами лет. На планете нет углублений, напоминающих реки и моря, дно которых покрывает застывшая лава.
На поверхности Венеры отсутствуют магнитные поля, ее плотность значительно выше, чем у нашей планеты Земля. Есть больше двух сотен вулканов разной величины. Предположительно 170 из них действующие. На раннем этапе своего существования поверхность была полностью покрыта лавой, настолько велико было количество извержений. Затем постепенно активность вулканов стала уменьшаться. Ученые объясняют этот процесс изменениями в количественном составе диоксида серы.
На поверхности Марса обнаружены углубления, характерные для русла рек, что дает основания предполагать, что на планете существовал температурный режим, позволявший не замерзать воде. Наличие вулканов разного размера – характерная черта красной планеты. Есть великаны, например Олимп. Он выше горы Эверест в 3 раза. Основная часть – низменные равнины, на экваторе зафиксирована сеть каньонов.
Поверхность Земли разделена следующим образом: третья часть приходится на сушу, на которой расположено 7 континентов, 70% занимает мировой океан. Верхний слой грунта – каменистая корка, представляющая собой лаву, застывшую миллиарды лет назад и разделенную на тектонические плиты. Последние постоянно смещаются относительно друг друга, образуя горные хребты.
Источники:https://v-kosmose.com/planetyi-zemnoy-gruppyi/
https://kipmu.ru/planety-zemnoj-grupy/
https://scfh.ru/lecture/planety-zemnoy-gruppy/
Википедия
Астрономия 11 класс
https://kosmosgid.ru/planety/planety-zemnoj-gruppy