Сможете ли вы ответить на все семь?
1.) Сколько космических аппаратов покинули Солнечную систему?
Эта картина 1997 года показывает планеты Солнечной системы и относительные траектории первых четырех космических аппаратов, которые покинули Солнечную систему. В 1998 году Voyager 1 обогнал Pioneer 10, а в 2012 году он пересек гелиопаузу и вошел в межзвездное пространство. Voyager 2 вошел в межзвездное пространство в 2018 году и недавно обогнал Pioneer 10 в 2023 году; поэтому мы можем предположить, что Pioneer 10 также находится в межзвездном пространстве, но он больше не функционирует, и мы не можем провести необходимые измерения, чтобы подтвердить это. Только три пересекли гелиопаузу: Voyager 1, Voyager 2 и Pioneer 10.
В настоящее время пять космических аппаратов либо направляются за пределы Солнечной системы, либо уже покинули ее. С 1973 по 1998 год Pioneer 10 был самым удаленным космическим аппаратом от Солнца, но в 1998 году Voyager 1 обогнал его. В 2023 году его также обогнал Voyager 2, а в будущем New Horizons обгонит сначала Pioneer 11, а затем и Pioneer 10. В 2098 году гравитационное взаимодействие придаст ныне неработающему аппарату Ulysses гравитационный импульс, означающий, что в настоящее время шесть космических аппаратов находятся на пути к выходу из Солнечной системы. Pioneer 11, New Horizons и в конечном итоге Ulysses присоединятся к ним.
2.) У кого более высокие дневные температуры: у Венеры или у Меркурия?
Серия посадочных аппаратов "Венера" Советского Союза — единственные космические аппараты, когда-либо приземлившиеся и передавшие данные с поверхности Венеры. Самый долговечный из всех аппаратов превысил отметку в два часа, прежде чем приборы перегрелись и связь была потеряна. На сегодняшний день ни один космический аппарат не выдержал дольше на поверхности Венеры, где температуры достигают 482 °C. (Венера, с температурой 464 °C, превосходит максимальные температуры Меркурия.
Хотя наши лучшие виды на планеты Уран и Нептун до сих пор происходят от встреч с этими мирами "Вояджера 2" в конце 1980-х годов, на самом деле эти две планеты очень похожи по цвету и составу, и знаменитое изображение "лазурного" Нептуна не является представительным для его истинного цвета. Вместо этого Уран и Нептун очень похожи по цвету, как показано здесь.
3.) Какая планета Солнечной системы самая холодная?
Этот снимок Урана 2018 года с телескопа "Хаббл" показывает, как планета меняется по мере перехода от равноденствия к солнцестоянию. Яркий северный полюс образует облачную шапку, в то время как облака и полосатые структуры по всей остальной части планеты уменьшаются. Уран достигнет следующего солнцестояния в 2028 году. При -224 °C Уран обладает самыми холодными зарегистрированными температурами.
Когда Voyager 2 пролетал мимо Урана в 1986 году, планета находилась вблизи солнцестояния, с южным полушарием, обращенным к Солнцу, и северным полушарием, обращенным от него. В 2007 году Уран достиг равноденствия и теперь движется к следующему солнцестоянию в 2028 году. Он не достигнет равноденствия снова до 2049 года, когда, вероятно, JWST исчерпает топливо и перестанет функционировать. Его облачные полюса испытывают десятилетия темноты, становясь еще холоднее, чем Нептун.
Этот разрез четырех планет земной группы (плюс Луны Земли) показывает относительные размеры ядер, мантии и коры этих пяти миров. Есть убедительные сходства между Землей и Марсом, так как они оба имеют кору, мантию и богатые металлами ядра. Однако гораздо меньший размер Марса означает, что он изначально содержал меньше тепла и теряет его быстрее (в процентах), чем Земля.
4.) Сколько не-планет превышают размер Меркурия?
На приведенном выше изображении показана ортографическая проекция планеты Меркурий в этом глобальном мозаике, центрированной на 0°N, 0°E. Лучистый кратер Дебюсси виден внизу шара, а кольцевой бассейн Рахманинова виден на восточном краю. Меркурий — самая внутренняя и самая маленькая планета Солнечной системы, подробно картографированная миссией NASA MESSENGER. Только два: спутник Юпитера Ганимед и спутник Сатурна Титан.
Хотя Земля и Венера — два крупнейших каменистых объекта в Солнечной системе, Марс, Меркурий, а также более 100 крупнейших лун, астероидов и объектов пояса Койпера достигли гидростатического равновесия. Ганимед и Титан больше Меркурия, но Каллисто, размером 99% от размера Меркурия, имеет только треть массы Меркурия. Каллисто, третий по величине не-планета, на 1,2% (58,7 км) меньше Меркурия.
Из восьми планет Солнечной системы четыре газовых гиганта являются наименее плотными, с плотностью менее половины плотности наименее плотной каменистой планеты (Марса), и при этом Сатурн менее плотен, чем вода.
5.) Какая планета имеет наибольшую плотность?
Когда речь идет о крупных, не газовых мирах Солнечной системы, Меркурий имеет самый большой металлический ядро относительно своего размера. Однако Земля является самой плотной из всех этих миров, и ни одно другое крупное тело не может сравниться с ней по плотности, благодаря дополнительному фактору гравитационного сжатия. В отличие от Венеры, Земли и Марса, у Меркурия нет отдельного корового слоя. Самая плотная это Земля, с плотностью 5,51 г/см³.
Земля, под своей тонкой атмосферой и океанами, переходит от преимущественно каменистого материала к металлическому ядру, когда вы пройдете примерно 45% от поверхности. При давлениях в ядре, превышающих 3,6 миллиона атмосфер, атомы в ядре сжимаются до доли своего первоначального размера, объясняя необычно высокую плотность Земли. Недавние данные указывают на существование самого внутреннего ядра внутри внутреннего ядра, где находится другая твердая фаза металлов, чем в остальной части внутреннего ядра. Все массивные объекты, включая нейтронные звезды, демонстрируют этот тип градиента давления. Хотя Меркурий состоит на 75–85% из металла, гравитационное сжатие дает Земле победу в 0,08 г/см³.
Поверхности шести различных миров в нашей Солнечной системе, от астероида до Луны до Венеры, Марса, Титана и Земли, демонстрируют огромное разнообразие свойств и историй. Хотя только на Земле известно наличие жидкой воды в виде осадков и больших скоплений жидкой воды на поверхности, другие миры имеют другие формы осадков и поверхностных жидкостей, как в настоящее время, так и в далеком прошлом. Возможно, когда-то Земля была окружена другими мирами или даже другими планетами, такими как Марс и Венера, имеющими жидкую воду и, возможно, жизнь на их поверхностях.
6.) Какой каменистый мир наиболее богат водой?
Хотя Земля содержит больше всего жидкой воды на своей поверхности среди всех 8 планет, больше всего воды в любом виде находится на спутнике Юпитера Ганимеде. Далее по порядку следуют Титан Сатурна, Каллисто Юпитера и Европа Юпитера. Планета Земля имеет только пятое место по количеству воды, опережая Плутон, Диону, Тритон и Энцелад, которые занимают с 6-го по 9-е место в Солнечной системе соответственно. Спутник Юпитера Ганимед, с 35,4 зеталитрами (3,54 × 10²² л), состоит на 46% из жидкой воды.
Под поверхностью, состоящей в основном из гексагональных ледяных кристаллов, толстый соленый океан простирается вниз примерно на 160 км (~100 миль) под поверхностью Ганимеда, делая его самым водообогащенным миром во всей Солнечной системе. Он содержит больше воды, чем все другие известные каменистые миры вместе взятые. Земля только пятая, а Титан, Каллисто и Европа превосходят нас.
В теории гравитации Ньютона орбиты образуют идеальные эллипсы, когда они происходят вокруг одиночных, крупных масс. Наличие других масс, таких как другие планеты, вызывает прецессию этих эллиптических орбит. Однако в общей теории относительности существует дополнительный эффект прецессии из-за как искривления пространства-времени, так и того факта, что планеты движутся относительно Солнца, и это вызывает сдвиг орбиты со временем, иногда измеряемый. Меркурий демонстрирует самый большой такой эффект в нашей Солнечной системе, прецессируя со скоростью дополнительного 43″ (где 1″ — это 1/3600 градуса) за столетие из-за этого дополнительного эффекта.
7.) Какая планета вносит наибольший вклад в прецессию Меркурия?
Эта иллюстрация показывает прецессию орбиты планеты вокруг Солнца. Очень небольшое количество прецессии обусловлено общей теорией относительности в нашей Солнечной системе; Меркурий прецессирует со скоростью 43 угловых секунды за столетие, что является наибольшим значением среди всех наших планет. Хотя общая скорость прецессии составляет 5600 угловых секунд за столетие, 5025 из них обусловлены прецессией равноденствий, а 532 — эффектами других планет в нашей Солнечной системе. Эти последние 43 угловых секунды за столетие невозможно объяснить без общей теории относительности. Венера (277 угловых секунд/век) лидирует, за ней следуют Юпитер (150) и Земля (90).
По размеру ясно, что газовые гиганты значительно превосходят любые планеты земной группы, и это справедливо и для массы. Однако по близости каменистые миры намного ближе друг к другу, чем газовые гиганты к любому из них или друг к другу. Как масса, так и близость играют важную роль в определении того, насколько сильно будет прецессировать орбита планеты. Дополнительные, необъяснимые 43 угловые секунды за столетие помогли доказать правильность общей теории относительности.
Гипотетическое местоположение планеты Вулкан, предположительно ответственной за наблюдаемую прецессию Меркурия в 1800-х годах. Были проведены исчерпывающие поиски планеты, которая могла бы объяснить аномальные движения Меркурия в контексте ньютоновской гравитации, но такой планеты не существует, что опровергает предсказание о существовании внутренней планеты в нашей Солнечной системе. Вместо этого общая теория относительности объясняет эту иначе аномальную прецессию.