Дом в небесах. На каких телах в Солнечной системе можно основать колонию

Цитата из Циолковского о том, что «Земля есть колыбель человечества (у самого Циолковского — «колыбель разума»), но нельзя вечно жить в колыбели» c начала космической эры затаскана до дыр. Сразу после полета первого спутника колонизация ближнего космоса казалась делом обозримого будущего. Вспомним хотя бы Алису Селезневу Кира Булычева, жившую в 2080-х, которая облетела всю Солнечную систему со школьными экскурсиями, а вместе с отцом-ученым путешествовала к далеким звездам.

Многие из нас доживут до этого времени, однако вряд ли, как и Алиса, побывают на Луне, Марсе и Плутоне. Колонизация Солнечной системы постоянно откладывается, практические шаги идут лишь в направлении Луны и Марса, да и то пока все больше на бумаге. Тем не менее «Чердак» решил посмотреть, где в Солнечной системе человек может хотя бы теоретически основать колонию, пусть даже совсем маленькую и исключительно для исследований.

Луна

Спутник Земли. Пятый по величине спутник в Солнечной системе. Единственное небесное тело, которое посещали земляне. Диаметр — 3476 км, вчетверо меньше земного. Средняя температура — минус 53 градуса по Цельсию, перепад — от минус 240 до плюс 117 градусов.

Расстояние до Земли: в среднем 384 тысячи км.

Люди были на Луне шесть раз и привезли со спутника на Землю 382 кг грунта. Фото: NASA

Достоинства: очень близко. Возможность онлайн-связи с Землей почти без задержки сигнала (чуть больше световой секунды). Нынешний уровень технологий позволяет обеспечить доставку человека, лететь до Луны всего несколько суток, что сильно повышает безопасность миссии. Наличие в лунном грунте гелия-3, который можно в будущем использовать в термоядерных реакторах (если их, конечно, удастся построить на Луне, что само по себе задача нетривиальная). На полюсах обнаружен водный лед; отсутствие атмосферы позволяет использовать Луну как высокоэффективную солнечную электростанцию. Эксперименты показывают, что реголит (лунный грунт) пригоден для выращивания в нем земных растений.

Недостатки: метеоритная опасность, слабая гравитация, отсутствие магнитного поля, а значит, необходимость защиты от космической радиации: Луна расположена вне магнитного поля Земли, и космонавты будут получать большие дозы космической радиации. Есть трудности с добыванием воды из льда. Нет атмосферы — значит, колонистам нужны купола. Очень большие перепады температур.

Марс

Четвертая планета Солнечной системы. Диаметр — 6792 км, в два раза меньше земного, средняя температура — минус 63 градуса по Цельсию. Атмосферное давление — 1/500 земного. Состав атмосферы — преимущественно углекислый газ.

Минимальное расстояние до Земли: 78 миллионов км.

Марсианский пейзаж даже с виду не кажется пригодным для жизни. Фото: NASA/JPL

Достоинства: сравнительно большая планета, у которой сопоставимая с земной сила тяжести. Терпимый — относительно Луны или более далеких спутников планет-гигантов — климат. В абсолютных значениях минус 63 — все же не самая лучшая погода. Есть водный лед, как минимум на полюсах (открыт аппаратом Phoenix в 2008 году). Планета очень хорошо исследована, есть очень подробные карты. Возможна добыча полезных ископаемых (пусть и не самых востребованных), в первую очередь — коматиитов и ферропикритов, источников никеля, меди и платиноидов. В теории есть все технические возможности доставки человека на планету и возможность постоянной связи с Землей с поверхности Марса: многочисленные искусственные спутники планеты могут работать как ретрансляторы). Достаточное количество солнца для выработки электроэнергии. Бонусом — красное небо и голубой закат.

Недостатки: метеоритная опасность, отсутствие магнитного поля и необходимость защиты от космической радиации, задержка сигнала при связи с Землей (от четырех минут в момент противостояния — самого близкого взаимного расположения Земли и Марса). Сильная запыленность может стать проблемой как для колонистов, так и для солнечных батарей. Впрочем, 10 лет работы ровера Opportunity вселяют надежду: он получает энергию как раз от солнечных батарей. А вот землю для выращивания растений придется везти с собой: зонд Phoenix обнаружил в марсианском грунте ядовитые для живых существ перхлораты.

Ганимед

Спутник Юпитера. Первый по величине спутник Солнечной системы Диаметр — 5268 км (больше Меркурия, но в два с лишним раза меньше Земли). Давление — почти нулевое, температура у поверхности — минус 160 градусов по Цельсию.

Минимальное расстояние до Земли: 628 миллионов км.

Поверхность Ганимеда, сфотографированная одним из «Вояджеров». Фото: NASA

Достоинства: собственная магнитосфера и магнитосфера Юпитера, которые защищают от космической радиации, большое количество водного льда, под которым на глубине нескольких километров есть водный же океан. Потенциальная возможность, что в нем кто-то обитает. Бонусом — возможность наблюдать Большое красное пятно Юпитера невооруженным глазом и саму планету, занимающую полнеба.

Недостатки: система Юпитера находится уже слишком далеко. Из-за этого сигнал при связи с Землей будет идти от 34 минут в момент противостояния. Сам полет к Ганимеду займет несколько лет (для аппарата с людьми минимальное время — 4-5 лет). Возможны помехи в связи из-за радиационных поясов Юпитера, повышенная метеоритная и кометная опасность: гравитационное поле Юпитера регулярно притягивает астероиды и кометы, они частенько попадают и на спутники. Очень холодно. При подлете нужно быть крайне осторожным, чтобы не попасть в мощные радиационные пояса Юпитера: доза излучения, которую «наберут» колонисты, пролетевшие сквозь пояс, может оказаться смертельной.

Титан

Спутник Сатурна. Второй по величине спутник Солнечной системы. Диаметр — 5152 км (в два с половиной раза меньше земного), плотная азотная атмосфера. Давление — 1,5 атм, температура у поверхности — минус 170 градусов по Цельсию.

Расстояние до Земли (наименьшее): 1277 миллионов км.

Пока только отдельные фрагменты поверхности Титана сфотографированы с большим разрешением. Фото: NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona/Univ. Idaho

Достоинства: плотная атмосфера, а значит, пониженная метеоритная опасность: мелкие и средние метеориты разрушаются в ней, не долетая до поверхности. Возможность использования «морского» и «воздушного» транспорта: Титан покрыт морями из жидких углеводородов. Сами углеводороды можно использовать как химическое сырье. Под поверхностью есть соленый водный океан — его открытие стало одним из 10 важнейших открытий Cassini 2014 года. Океан может решить проблему воды (если колонисты справятся с двумя задачами: как ее добыть с глубины несколько километров, а затем удалить соль). Бонусом — красивое зелено-коричневое небо.

Недостатки: семь-восемь лет полета в одну сторону, значительная задержка сигнала при связи с Землей (при наименьшем расстоянии между небесными телами — более часа), низкие температуры, нестабильность береговой линии: на Титане, по данным радарных исследований Cassini, могут возникать и исчезать острова и полуострова в океанах. Очень мало света, а значит, потребуются атомные источники энергии.

Энцелад

Cпутник Сатурна. Диаметр — 500 км (в семь раз меньше Луны). Давление — почти нулевое, температура у поверхности — минус 200 градусов по Цельсию. Главная «достопримечательность» спутника — ледяные гейзеры на южном полюсе небесного тела.

Расстояние до Земли (наименьшее): 1277 миллионов км.

Знаменитые ледяные гейзеры на Энцеладе. Фото: NASA/JPL/SSI

Достоинства: наличие водного океана на южном полюсе, легкая добыча воды через каналы гейзеров. Бонусом — красивейший вид неба Солнечной системы с видом на Сатурн и его кольца.

Недостатки: очень слабое тяготение (в девяносто раз меньше земного, а значит, слегка подпрыгнув, вы окажетесь на высоте десять метров), высокая метеоритная опасность, значительная задержка сигнала при связи с Землей (при наименьшем расстоянии — более часа), низкие температуры, необходимость атомной энергии.

Тритон

Спутник Нептуна. Седьмой по величине спутник Солнечной системы. Диаметр — 2706 км, чуть менее, чем в пять раз меньше Земли. Давление у поверхности — 1/20 000 от земного. Температура у поверхности — минус 235 градусов по Цельсию (для сравнения: температура абсолютного нуля — минус 273,15 градуса по Цельсию).

Минимальное расстояние до Земли: 4347 миллионов км.

Компьютерное наложение снимков показывает, как приближающиеся к Тритону астронавты увидели бы его на фоне Нептуна. Фото: NASA/JPL/USGS

Достоинства: возможность непосредственного изучения как близлежащей планеты-гиганта Нептуна, так и самого Тритона, который многие астрономы называют «близнецом Плутона», попавшим в тяготение Нептуна. Наличие водного льда. Крайне низкая освещенность в совокупности с отсутствием атмосферы делает недостаток Тритона достоинством — это идеальное место для обустройства обитаемой обсерватории для наблюдения самых далеких окрестностей Вселенной.

Недостатки: Очень далеко — лететь минимум 10 лет, очень холодно, очень темно. Энергию придется получать из атомных источников. Высокая метеоритная опасность. Огромная задержка сигнала при связи с Землей (при минимальном расстоянии — четыре часа).

Что в итоге?

Большинство тел Солнечной системы непригодны для человека, и создание там обитаемой базы потребует очень больших усилий. Если что-то и получится построить, то, вероятнее всего, это будут научные станции, а не полноценные коммуны. В любом случае, это произойдет еще очень и очень нескоро. Самыми перспективными для заселения телами Солнечной системы по-прежнему остаются Марс и Луна, но и с ними будет масса проблем, на решение которых потребуется колоссальное количество денег. Тем не менее повторим вслед за Циолковским: оставаться в колыбели вечно — нельзя.

 Алексей Паевский

Температура во Вселенной

Температурой в физике называют величину, которая количественно выражает степень нагретости различных тел. Учитывая, что в область изучения часто попадают не только твердые тела, но жидкости и газы, то существует более общее понятие температуры, как степень кинетической энергии частиц.

Единица измерения температуры

Системной единицей измерения температуры является Кельвин (сокращено К), в которой за точку отчета берется абсолютный нуль — состояние вещества с нулевой кинетической энергией частиц. В быту чаще всего используются градусы Цельсия (сокращено °С), для которых точка отчета соответствует точке замерзания воды. Один градус Цельсия равен Кельвину, и соответствует 1/100 части температурной разницы между точкой замерзания и точкой кипения воды. Абсолютный нуль равен −273,15 градусов Цельсия.

С точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и их окружающего физического вакуума.

Среднегодовая температура

Наша планета находится в зоне жизни своей звезды. Зоной жизни называется пространство достаточно удаленное от своей звезды, в котором на поверхности планеты возможно существование воды в жидкой форме. Современные метеорологи (специалисты по земному климату и погоде) чаще всего используют температурные измерения приземного воздуха с помощью ртутных или спиртовых термометров (температура замерзания ртути и спирта равна -38.9°C и -114,1°C соответственно).

Температура поверхности Земли

По международной методике измерения должны происходить на двухметровой высоте от поверхности земли в специальной метеорологической будке, удаленной от антропогенного ландшафта. Среднегодовая температура приземного воздуха на поверхности Земли равна +14°С. В то же время в отдельных частях планеты температура приземного воздуха сильно отличается от этого значения по причине разного времени года или суток, различной географической широты, удаления от океана, высоты над средним уровнем моря и близости к вулканическим областям.

Диапазон температур Земли

Самый небольшой температурный перепад приземного воздуха наблюдается в экваториальных районах Мирового океана. Так на острове Рождества, который находится в центральной экваториальной части Тихого океана сезонные температурные перепады ограничены диапазоном 19-34 градусов Цельсия. Впрочем, считается, что самый ровный климат наблюдается в местечке Гарапан на острове Сайпан (Мариинские острова). В течение 9 лет с 1927 по 1935 г. самая низкая температура здесь была зарегистрирована 30 января 1934 г. (+19.6°С), а самая высокая — 9 сентября 1931 г. (+31,4°С), что дает перепад 11,8°С.

Континенты характеризуются значительно более высокими температурными перепадами. В долине Смерти (Калифорния) 10 июля 1913 года было зарегистрировано +56.7°C, а 13 июля 1922 года регистрировалось +57.8° C (позже это значение было оспорено). На российской станции Восток, 21 июля 1983 года, наблюдалось -89,2° C. Самый большой перепад температур зарегистрирован в российском Верхоянске —  106,7° C: от -70° C до +36.7°С. Самая низкая среднегодовая температура зарегистрирована в 1958 году на Южном полюсе (-57,8°С). Самая высокая среднегодовая температура зафиксирована в местечке Феранди (Эфиопия) в 60-х годах 20 века (+34°С).

Поверхностная температура Земли отличается ещё экстремальными значениями в связи с тем, что темная поверхность днем может прогреваться до значительно более высоких температур по сравнению с воздухом. В долине Смерти (Калифорния) 15 июля 1972 года регистрировалось +93.9°C. Вероятно такие высокие поверхностные температуры могут вызывать в условиях сильного ветра аномальные кратковременные всплески температуры воздуха (в июле 1967 году в иранском Абадане был зарегистрирован резкий рост температуры воздуха до +87.7°С).

Распределение годовых максимальных температур Земли

Поверхность нашей планеты является источником теплового электромагнитного излучения, максимум которого находится в инфракрасной области спектра (согласно закону смещения Вина).

Благодаря этому свойству околоземные спутники могут измерять температуру любой точки поверхности Земли в отличие от наземных метеостанций.

Температура плато Аргус

Анализ снимков спутника “Aqua“ за 2009-2013 годы позволил определить, что максимальная поверхностная температура в иранской пустыне в 2005 году достигала +70.7 °C.

Статистическое распределение годовых максимальных температур поверхности на планете показывает четыре кластера (ледники, леса, саванны/степи и пустыни).

Другой анализ спутниковых снимков за 1982-2013 годы показал, что минимальные температуры в Антарктиде могут достигать -93.2 °C.

Несмотря на то, что земная поверхность в среднем получает от Солнца в 30 тысяч раз больше энергии, чем от земных недр, геотермальная энергетика является важным элементом экономики некоторых стран (к примеру, Исландии).

Бурение рекордной Кольской скважины показало, что на глубине 12 км температура достигает +220°С.

Анализ снимков спутника “Aqua“

Изотерма +20 °C в земной коре проходит на глубинах от 1500-2000 м (районы многолетней мерзлоты) до 100 м и менее (субтропики), а в тропиках выходит на поверхность. В горных районах термальные источники имеют температуру до +50…+90 °C, а в артезианских бассейнах на глубинах 2000—3000 м вода с температурой +70…+100 °C и более.

Точка, где наблюдалась минимальная температура, не является самой высокой частью ледника: её высота составляет около 3900 метров против 4093 метров у Плато А (Аргус).

Более ранний анализ снимков спутника “Aqua“ за 2004-2007 годы подтверждает, что самые холодные зимние температуры наблюдаются на хребте B, который соединяет плато А и плато F (Фуджи).

В районах активного вулканизма термальные источники проявляются в виде гейзеров и струй пара, выносящих на поверхность пароводяные смеси и пары с глубин 500—1000 м, где вода находится в перегретом состоянии (+150…+200 °C). В подводных гидротермальных источниках (“черных курильщиках”) наблюдаются температуры до +400 °C. В вулканах температура лавы может повышаться до +1500°C.

На основе лабораторных экспериментов, данных сейсмологии и теоретических расчетов считается, что в недрах планеты температуры могут превышать 7 тысяч градусов. Несколько вариантов теоретической температуры глубинных слоев планеты.

Если бы наша планета не обладала атмосферой, то согласно закону Стефана-Больцмана её средняя температура равнялась бы не +14 °C, а -18 °С. Различие объясняется тем, что земная атмосфера поглощает часть теплового излучения поверхности (парниковый эффект). Это во многом объясняет, почему с ростом высоты над поверхностью планеты падает не только давление, но и температура.

Температурный максимум в стратосфере (на высоте примерно 50 км) объясняется взаимодействием озонового слоя с ультрафиолетовым излучением Солнца. Температурный пик в экзосфере (ионосфере) связан с ионизацией молекул внешних разреженных слоев атмосферы под действием солнечного излучения. Суточные колебания в этом слое могут достигать нескольких сотен градусов. В экзосфере происходит улетучивание земной атмосферы в космос.

Температурные колебания у других планет Солнечной системы

Хорошим примером температурных колебаний в случае, если бы у Земли не было атмосферы, является Луна. По наблюдениям спутника LRO температура поверхности нашего спутника изменяется от +140°C в небольших экваториальных кратерах до -245 °C на дне полярного кратера Hermite (Эрмита). Последнее значение даже меньше, чем измеренная температура поверхности Плутона -245 °C или любого другого небесного тела Солнечной Системы, для которого были проведены температурные измерения. Тем самым температурные колебания на Луне достигают 385 градусов. По этому показателю Луна занимает второе место в Солнечной Системе после Меркурия.

Колебания температуры поверхности Луны

Измерения приборов, оставленных экипажами миссий Аполон-15 и Аполон-17, показали, что на глубине 35 см, температуры в среднем на 40-45 градусов теплее, чем на поверхности. На глубине 80 см сезонные колебания температуры исчезают, и постоянная температура близка к -35 °С. Оценивается, что температура ядра Луны равна 1600–1700 K. Куда более высокие температуры могут появляться во время падения астероидов.

Температурный профиль Венеры

Так в древних земных кратерах обнаружены фианиты, для образования которых из циркона требуются температуры, превышающие 2640 Кельвинов.  Достижение таких температур невозможно при земном вулканизме.

Ближайшая к нам планета – Венера характеризуется аномально плотной атмосферой с давлением эквивалентным 90 земных атмосфер. За счет чудовищного парникового эффекта температура поверхности планеты достигает 480°C, что больше чем на Меркурии.

 Сезонные различия в температурных профилях для Венеры заметны лишь на больших высотах.

Измеренные температуры в южном полушарии с помощью наблюдений аппарата “Венера-Экспресс” между маем 2006 и декабрем 2007 года составили от 422 °C до 442 °C. По другим измерениям от 10 августа 2006 года температура поверхности планеты изменяется от 453 °C до 473 °C. В то же время, наблюдения станции “Венера-Экспресс” позволили обнаружить горячие пятна с температурой до 830 °C (средняя температура поверхности планеты оценивается в 473 °С), которые могут быть лавовыми потоками и свидетельством текущей вулканической активности.

Температурный профиль атмосферы Венеры

Предполагается, что самой высокой точкой Венеры являются горы Максвелла и так же самым холодным местом на планете. Температура там составляет около 380 °C. По измерениям аэростатов двух советских станций Вега в 1985 году, температура на высоте 55 км составляет около 40°C при давлении в 0.5 земных атмосфер.

Температура Меркурия днем колеблется от 430 °C до 280 °C в зависимости от нахождения в перицентре или апоцентре орбиты, а ночью падает до — 170 °C. Но на дне полярных кратеров температура может составлять только — 220° C, что позволяет существовать там большим скоплениям льда. Скопления льда в полярных кратерах Меркурия были обнаружены ещё в 90х годах 20 века с помощью радиолокации, которая оказалась бессильна для подобного открытия на Луне.

Сравнение температуры поверхности разных планет

Для защиты от солнечных лучей на первом спутнике Меркурия – станции “Мессенджер” был установлен специальный защитный керамический экран. Благодаря экрану температура бортовых систем зонда находилась на уровне 20 °C, в то время как лицевая часть экрана разогревалась до 370 °С. Но “Мессенджер“ стал далеко не самым “жаропрочным“ космическим аппаратом. Западногерманские станции “Гелиос” ещё в 70х годах 20 века приблизились к Солнцу на рекордное расстояние, где аппараты могли также нагреваться до 370 °C (11 солнечных постоянных на Земле). Специальные зеркала станций не позволяли солнечным батареям нагреваться выше 165 °C, а температурный режим бортовых систем был ограничен диапазоном между -10°C и 20°С. В полете самая высокая температура, которая была зарегистрирована на “Гелиос-В“ составила 150°С.

Будущий зонд NASA — Parker Solar Probe подвергнется ещё более жестким испытаниям. В перицентре его орбиты на зонд будут воздействовать сразу 520 солнечных постоянных на Земле. Это эквивалентно температуре в 1400 °С. Специальный керамический экран толщиной в 11 см позволит поддерживать на станции комнатные температуры. На зонде будут отсутствовать солнечные батареи, электропитание будет осуществляться от плутониевых генераторов.

Многие известные объекты то же способны приближаться к Солнцу на рекордно близкое расстояние. К их числу можно отнести астероид Фаэтон, температура которого в перицентре может достигать 750 °C. В 2009 году аппарат STEREO-A зарегистрировал двукратное увеличение блеска видимого блеска Фаэтон в перицентре.

Средняя температура поверхности Марса составляет около — 55 °С. Максимальные зарегистрированные температуры составляют +35°C (по данным марсохода Спирит в кратере Гусева), минимальные -153°C (температура на полюсах по данным орбитальных станций). Сравнение температурных профилей атмосфер Марса, Земли и Венеры.

Температурные профили атмосферы Венеры, Земли и Марса

Первые пролетные станции в системе крупнейшей планеты Солнечной Системы показали, что инфракрасное излучение (и соответственно температура атмосферы) Юпитера на 60% больше, чем следовало из теоретических моделей, учитывающих только нагрев от Солнца.

Температура ядра Юпитера

При снижении атмосферного зонда станции “Галилео” в 1995 году, он передавал данные до глубины в 160 км от верхнего слоя облаков, где его температура достигла 160 °C, а давление 22 земных атмосфер. Температурный профиль атмосферы Юпитера.

Спутник Ио стал одним из самых больших сюрпризов при исследовании системы Юпитера космическими зондами. Его поверхность является самой молодой в Солнечной Системе, на ней отсутствуют ударные кратеры. Измерения со станции Галилео показали, что температура вулканов на этом спутнике достигает как минимум 1340°C. В то же время измерения ночной стороны Ио в полярных регионах показывают участки поверхности с температурой всего в 90-95 К. На другом “геологически молодом“ спутнике Юпитера – Европа величина возможных тепловых аномалий ограничена лишь несколькими градусами в районе гипотетических гейзеров.

Температурный профиль атмосферы Юпитера

В целом же температуры на поверхности Европы колеблются от 110 K на экваторе до 50 K на полюсах.

В отличие от Европы на спутнике Сатурна Энцеладе станции Кассини удалось зарегистрировать тепловую аномалию в районе обнаруженных гейзеров. Температуры в районе гейзерных разломов достигают 157 K против 85-90 K у окружающей местности. Теоретические расчеты говорят, что температура внутри небольшого спутника может достигать 1000 К.

Другим интересным спутником системы Сатурна является Титан – единственный спутник Солнечной Системы с атмосферой. Посадка аппарата Гюйгенс позволила определить температуру на поверхности Титана и построить её температурный профиль.

Измерения Кассини в 2004-2014 годах показали, что температура на поверхности Титана изменяется лишь на 3.5 градусов: от 89.7 ± 0.5 K на южном полюсе в зимний период, до 93.65 ± 0.15 K в экваториальных районах:

Измерения Вояджера-2 позволяют оценить температуру ещё одного геологически активного спутника – Тритона в системе Нептуна. Температура поверхности Тритона близка к 38 K, а температура верхних слоев составляет примерно 95+/-5.

Сейчас считается, что Тритон холоднее карликовой планеты Плутон, которая находится почти на том же расстоянии от Солнца. Субмиллиметровые наблюдения в 2005 году позволили оценить среднюю температуру поверхности Плутона и Харона в 42±4 K и 56±14 K соответственно (Харон является более теплым по причине более низкого альбедо поверхности). Наблюдение звездных покрытий показывает, что максимальные температуры в атмосфере Плутона наблюдаются на высоте около 30 км: 110 К.

Самым удаленным объектом Солнечной Системы из известных на сегодня является карликовая планета Эрида. Наблюдения теплового излучения Эриды с помощью телескопов Гершель, Спитцер и ALMA показывают, что температура её поверхности меньше 30 К. В то же время эти же наблюдения говорят, что температура поверхности спутника Эриды – Дисномия за счет более высокого альбедо превышает 40 К.

Температура звезд

Наше Солнце является звездой главной последовательности спектрального класса G. Средняя температура её поверхности составляет примерно 5778 K, а внутри ядра по теоретическим расчетам достигает 15,7 млн. К.

Температура звезд

Впрочем, эффективная температура солнечного ветра составляет 0.8 млн. K, солнечной короны 1-3 млн. K, а у солнечной вспышки может составлять многие десятки миллионов градусов (максимум их излучения приходится на рентгеновское излучение).

Во Вселенной Солнце является совершено рядовой звездой. Температуры поверхности обычных звезд колеблются от 2300 K у красных карликов, до 50 000 K у голубых карликов. В то же время существует особый класс звезд — звезды Вольфа — Райе, у которых температура поверхности может превышать 50 тыс. К. Число известных звезд этого типа в Местной группе галактик может составлять только несколько тысяч. Сейчас известно около 500 таких звезд в нашей галактике, 150 в Магеллановых облаках, 206 в М33 и 154 в М31. Подобные звезды отличаются большой плотностью, наличием сбрасываемых оболочек похожих на планетарные туманности. Считается, что они представляют собой последний этап эволюции одиночных массивных звезд перед стадией взрыва сверхновой. Наиболее горячей звездой из них считается WR 102 с оцениваемой температурой в 210 тыс. K и светимостью в половину миллиона светимости Солнца. Масса этой звезды оценивается в 20 масс Солнца при радиусе меньше 0.4 радиусов Солнца.

Материалы по теме

Расчеты показывают, что WR 102 (созвездие Стрельца, расстояние 5 тыс. парсек от Земли) может стать сверхновой через 1500 лет.

Другой крайностью являются коричневые карлики, температура которых может быть ниже, чем у планет Солнечной Системы. Анализ данных телескопа WISE позволил найти одиночный коричневый карлик в WISE 0855−0714 в 2.2 парсек от Земли с рекордно низкой температурой: 225-260 K. Его масса оценивается в 3-10 масс Юпитера.

Одновременно сейчас известны планеты, температура поверхности которых превышает температуру поверхности многих звезд. В 2010 году было опубликовано открытие транзитной планеты WASP-33b. Наблюдения вторичного затмения этой планеты определили её температуру в 3358±165 K. В 2017 году было опубликовано открытие ещё более горячей транзитной экзопланеты – KELT-9b. По оценкам температура этой планеты достигает 4600 K, что соответствует температуре поверхности звезд спектрального класса K4. В связи с этим планета KELT-9b более горячая, чем большинство звезд в галактике.

Коричневый карлик

Кроме того в 2011 году было опубликовано открытие ещё одной экстремальной планеты Кеплер-70b. Эта планета была обнаружена на основе регистрации периодических пульсаций в яркости горячего (27730 ± 270 K) субкарлика, эволюционирующего в белый карлик. Теоретические расчеты говорят, что планета обращается вокруг звезды по 6 часовой орбите, должна обладать температурой поверхности как минимум в 6 тыс. K. Противоположным примером является недавнее открытие коричневого карлика HD 4113С, который обращаясь вокруг близкой солнцеподобной звезды за несколько десятков лет, обладает температурой в 300 K.

Звездные остатки обладают ещё более высокими температурами. Так в 2015 году было опубликовано открытие самого горячего белого карлика RX J0439.8-6809 с температурой поверхности в 240 тыс. K. Теоретики считает, что тысячу лет назад эта звезда была ещё горячее – температура её поверхности составляла 400 тыс. K. Для сравнения максимальная температура нашего Солнца в будущем не превысит 200 тыс. К. После достижения максимальной температуры белые карлики начинают медленно остывать: теоретически вплоть до абсолютного нуля. В 2014 году был обнаружен белый карлик с оцениваемой температурой меньше 3 тыс. К.

Температуры нейтронных звезд

Более экзотические остатки звезд – нейтронные звезды обладают ещё более высокими температурами поверхности. Максимум их излучения лежит в рентгеновском диапазоне и гамма-лучах. Так ярчайшими источниками в гамма-лучах на земном небе является тройка нейтронных звезд – в Крабовидной туманности, в туманности в Парусах и радиотихая звезда Геминга.

Гамма-источники

Теоретические оценки, что во время рождения нейтронной звезды температура её поверхности составляет около 100 млрд. K, затем за 100 секунд она снижается до млрд. K. Уменьшение температуры с 1 млрд. K до 100 млн. K происходит за 100 лет, а охлаждение до млн. K за миллион лет. В связи с этим наблюдаемые температуры поверхности известных нейтронных звезд составляют примерно 0.1-1 млн. K. Так поверхностная температура пульсара в Крабовидной тумманости (возраст около тысячи лет) оценивается менее чем в 1.55 млн. K, а его температура ядра в 3 млрд. K. Поверхностная температура пульсара PSR J1840-1419 в 2013 году была оценена менее чем в 600 тыс. K, а возраст в 16.5 млн. лет. Но наиболее старым считается радиопульсар PSR J2144-3933. За этим объектом числится сразу несколько рекордов: ближайший радиопульсар (180 парсек) и радиопульсар с самым большим периодом (8.51 секунд).

Нейтронные звезды в одной картинке

Возраст пульсара оценивается в 272 млн. лет, а температура поверхности в 0.23-1.9 млн. К. Если температура во время обычного взрыва сверхновой составляет “лишь“ 10-100 млрд. K, то во время экзотического гамма-всплеска (столкновение нейтронных звезд) она может достигать уже несколько десятков трлн. К. Кроме того существует теория, что взрывы сверхновых могут порождать особый экзотический тип звезд: “’электрослабые звезды”. Их температура составляет уже несколько петаКельвинов (1 петаК = 1000 трлн. К). Эти объекты могут воссоздавать Большой взрыв в первые 10^-10 секунд в объеме равном яблоку (при массе в 2 массы Земли).

Высокотемпературные процессы черных дыр

Черная дыра в представлении художника

Не менее высокотемпературные процессы происходят в аккреционных дисках черных дыр. Так черная дыра звездных масс (Scorpius X-1) является ярчайшим рентгеновским источником на земном небе, а аккреционный диск сверхмассивной черной дыры (Лебедь А) является ярчайшим радиоисточником на земном небе.  Недавние наблюдения российского космического радиотелескопа “Радиоастрон“ показали, что эффективная температура центральной части ближайшего квазара 3C273 составляет от 10 до 40 трлн. K. Существует теория, что эффективная температура темной материи в активных галактических ядрах составляет около зетаКельвина (10²¹ К), что в десятки миллионов раз больше наблюдаемой температуры видимой материи у этих объектов.

Температура межзвездной среды

Межзвездная среда так же отличается очень большими температурными контрастами. В межзвездных ударных волнах температура может превышать млрд. К, а в скоплениях галактик типичные температуры составляют млн. K. С другой стороны измеренная температура туманности Бумеранг в созвездии Центавра в 5 тыс. световых лет от Земли за счет быстрого расширения составляет только 1 К. Эта температура даже ниже чем современная температура реликтового излучения (2.725 K). Кроме этого примера в природе известно ещё только одно явление со схожей температурой: загадочное “холодное пятно“, которое на 70 микроK холоднее среднего значения температуры реликтового излучения. Эта разница значительно больше, чем среднеквадратичное отклонение реликтового излучения (18 микроK). Холодное пятно находится в направлении созвездия Эридана, его диаметр около 10 угловых градусов. Предполагается, что этим объектом может являться огромный супервойд диаметром около 150-500 мегапарсек, который находится в 2-3 гигапарсек от нас (z=1).

Холодное пятно

С другой стороны существует теория, что температура излучения Хокинга для свермассивных черных дыр составляет ещё меньшую величину: 10^-18 К.

Температура нашей Вселенной во время Большого взрыва

 В будущем температура реликтового излучения будет продолжать уменьшаться. А какая была температура нашей Вселенной во время Большого взрыва? Теория утверждает, что на 5×10⁻⁴⁴ секунде Большого взрыва температура нашей Вселенной была равна температуре Планка. Её примерное значение равно 1.4х10³² K, и оно характеризует один из фундаментальных пределов в квантовой механике. Современная физическая теория не способна описать что-либо с более высокой температурой из-за отсутствия в ней разработанной квантовой теории гравитации. Выше планковской температуры энергия частиц становится настолько большой, что гравитационные силы между ними становятся сравнимы с остальными фундаментальными взаимодействиями.

Материалы по теме

В соответствии с текущими представлениями космологии,  Планковская температура — это температура Вселенной в первый момент (планковское время) Большого взрыва.

При всей фантастической огромности Планковской температуры в настоящее время астрономы уже подбираются к наблюдениям подобных экстремальных температур. Речь идет о регистрации частиц космических лучей ультравысоких энергий, температура которых “лишь“ примерно в миллион раз меньше, чем температура Планка или в миллионы раз больше температур (энергий) столкновений частиц в БАК. Первоначально считалось, что существование таких частиц маловероятно, так как согласно пределу Грайзена-Зацепина-Кузьмина протоны с энергиями выше 5х10¹⁹ эВ должны взаимодействовать с фотонами реликтового излучения с последующей потерей энергии. Расчеты показывали, что среднее расстояние уменьшения энергии должно составлять около 50 мегапарсек. Однако уже 22 июля 1962 года с помощью эксперимента Volcano Ranch (Нью Мексико) была обнаружена первая частица космических лучей с энергией в 1.0×10²⁰ eV (16 J). 15 октября 1991 года другая установка в Юте зарегистрировала частицу с ещё большей энергией — 3×10²⁰ eV (50 J), которая получила неофициальное название, как “частица Бога“.

«Частица Бога»

Современные теоретики считают наиболее вероятным, что рекордные по энергиям (температурам) частицы космических лучей связаны с активными ядрами галактик (аккреционными дисками сверхмассивных черных дыр). Огромная энергия (температура) частиц космических лучей сверхвысоких энергий может являться нетепловым излучением частиц, которые разгоняются в огромных природных ускорителях джетов свермассивных черных дыр, размером с галактику (к примеру, эффективная температура радиоизлучения пульсаров оценивается в 10²³-10³¹ К). Анализ координат 87 частиц космических лучей с энергиями, превышающими 57х10¹⁸ eV, которые были зарегистрированы установкой Telescope Array (Юта) в 2008-2013 годах показал, что 19 из них (27%) концентрируются к области в созвездии Большая Медведица, которая по площади занимает только 6% неба.

Большая Медведица

Среди зафиксированных частиц максимальная энергия составляла 162.2х10¹⁸ eV, что почти в 2 раза меньше чем у “частицы Бога“ 1991 года. Стоимость установки Telescope Array (507 детекторов на площади 700 кв. км) составляет около 25 миллионов долларов. Модернизация установки стоимостью 6.4 миллиона долларов позволит увеличить количество собираемых данных в 5 раз.

Статистика частиц космических лучей по энергиям

Кроме того в Аргентине с 2008 года работает Pierre Auger Observatory, состоящая из 1600 детекторов размещенных на площади 3 тысяч км2. На 2015 год максимальная зарегистрированная энергия частиц была заключена между 1×10²⁰ eV и 2×10²⁰ eV.

Аргентинская обсерватория

Кроме связи частиц космических лучей ультравысоких энергий со сверхмассивными черными дырами обсуждается возможность их связи с частицами темной материи.

По мере технологического развития человеческая цивилизация получает возможность работать со всё большим диапазоном температур. Так температура горения древесины составляет 800—1000 °C, а температура промышленных взрывов для горных работ уже 2700—4200 °C. Температура в центре термоядерного взрыва достигает 400 млн. градусов. Создание дорогостоящего БАК позволило достичь ещё более экстремальных температур (энергий): 2-13 экзоК (10¹⁸ К).

С другой стороны в земных лабораториях учатся работать со сверхнизкими температурами. В 1877 году французский инженер Луи Кайете и швейцарский физик Рауль Пикте независимо друг от друга охладили кислород до жидкого состояния (90,2 К). В 1883 году Зигмунт Врублевски и Кароль Ольшевски выполнили сжижение азота (77,4 K). В 1898 году Джеймсу Дьюару удалось получить и жидкий водород (20,3 K). В 1893 году проблемой сверхнизких температур стал заниматься голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес. Ему удалось создать лучшую в мире криогенную лабораторию, в которой 10 июля 1908 года им был получен жидкий гелий (4,2 К).

Хейке Камерлинг-Оннес (справа) с помощником Герритом Флимом

Позднее ему удалось довести его температуру до 1 Кельвина. Эксперименты Камерлинга-Оннеса с помощниками 8 апреля 1911 года неожиданно обнаружили, что при температуре в 3 K электрическое сопротивление ртути падает до нуля. Так было случайно открыто явление сверхпроводимости.

В последующие годы Хейке Камерлинг-Оннес осуществлял попытки получить твердый гелий. К 1918 году ему удалось получить температуру в 0.8 K, но гелий продолжал оставаться жидким. И только в 1926 году ученик Камерлинг-Оннеса Виллем Хендрик Кеезом смог получить 1 см³ твёрдого гелия, используя не только низкую температуру, но и повышенное давление. Гелий — единственный элемент, который не затвердевает, оставаясь в жидком состоянии, при атмосферном давлении и сколь угодно малой температуре. Переход в твёрдое состояние возможен только при давлении более 25 атм.
В 1995 году удалось получить первый бозе-эйнштейновский конденсат, агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли кельвина). В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях, и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Для получения экзотического вещества использовался газ из атомов рубидия, охлаждённый до 170 наноКельвин (нК) (1,7х10⁻⁷ Кельвин). Используя это же вещество, в 2000 году удалось установить новый рекорд замедления скорости света – 0.2 мм/c. В 2014 году атомы рубидия удалось охладить до 50 пикоК (50х10⁻¹² Кельвин).

В современных лабораториях, возможно, поддерживать постоянную температуру на уровне 1.7 миллиК. Так в 2014 году в течение 15 суток поддерживалась температура в 6 миллиК в объеме один кубический метр.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 13306

Запись опубликована: 14.11.2017
Автор: Борислав Славолюбов

Плутон теряет атмосферу. Главные астрономические события ноября

николай железнов, марина лукашова,кандидаты физ.-мат. наук, ипа ран

Страна и мир 27 октября 2021

В ноябре мы сможем увидеть на небе все планеты. Однако некоторые – с большим трудом из-за неподходящих условий наблюдения.

ФОТО pixabay

Начнем с тех, что появляются перед восходом Солнца. В начале месяца первым на востоке предстанет Меркурий, причем расположится он примерно в 10 градусах над горизонтом, словно давая время его найти. Почти на самой заре нам явится Марс. Третьей к этим светилам присоединится главная звезда созвездия Девы – Спика. Причем она будет даже ярче Марса, хотя его красноватый оттенок сложно перепутать с голубовато-белым цветом звезды.

Меркурий довольно быстро приближается к Солнцу и уже 10 ноября пройдет в градусе выше Марса. 3 ноября в двух минутах дуги от Меркурия будет находиться край тонкого убывающего серпа Луны. К концу месяца отыскать Меркурий на небе станет сложнее, поскольку уже 29 ноября он будет находиться в верхнем соединении с Солнцем.

Теперь о тех планетах, что удастся обнаружить на небосводе вечером, после захода Солнца. Какие-то из них будут видны лишь час-два, какие-то – почти всю ночь. Перечислим в порядке захода: первой нас покинет Венера, затем Сатурн и Юпитер в созвездии Козерога, потом Нептун в созвездии Водолея и, наконец, Уран в созвездии Овна. Кстати, Уран движется практически в противофазе с Солнцем, поскольку 4 ноября он должен войти в противостояние с ним. Это обстоятельство может помочь некоторым наблюдателям проверить остроту собственного зрения, поскольку Уран находится на пределе видимости невооруженным глазом.

Свой путь мимо вечерних планет растущая Луна начнет с Венеры, к которой она подойдет 7 ноября. Но это в Петербурге. В южной части восточной Сибири, Дальнего Востока за исключением его севера ранним утром 8 ноября любители астрономии смогут даже наблюдать покрытие Луной Венеры.

10 – 11 ноября Луна в фазе первой четверти будет находиться ниже Сатурна и Юпитера. 13 ноября, уже набрав яркости, она подойдет к Нептуну, что может помешать наблюдать и без того слабую планету. 17 ноября, за два дня до полнолуния, Луна достигнет Урана. А 20 ноября она будет находиться недалеко от рассеянного звездного скопления Гиад.

17 ноября ожидается максимум метеорного потока Леониды. По его названию легко определить, что его радиант находится в созвездии Льва. Этот поток известен с незапамятных времен и до сих пор сохраняет к себе интерес. Причина в том, что примерно раз в 33 года ничем не примечательный по мощности метеорный дождь превращается в настоящей «огненный» ливень, когда за час выпадает порядка 1000 метеоров. В последний раз такое случалось в 1966 и 1999 годах.

Следующий всплеск активности ожидается примерно к 2032 году. А сейчас, при мешающей яркой Луне, – даже при условии идеальной погоды – будет большой удачей словить за час с десяток метеоров. Ну, может, чуть больше. Наилучшие условия для наблюдений и загадывания желаний наступят после полуночи в ночь на 18 ноября.

Можно упомянуть про частное лунное затмение, которое состоится 19 ноября. К сожалению, в Петербурге мы его увидеть не сможем, поскольку затмение начнется на заходе Луны. Очень жаль, поскольку затмение ожидается почти полным, с фазой 0.977.

В заключение новость с окраин нашей Солнечной системы, а конкретнее – с Плутона. Она требует некоторой предыстории. Плутон был открыт в 1930 году и с тех пор, к слову, еще не сделал половины своего оборота вокруг Солнца, ведь он совершает его за 248 лет. Сейчас Плутон потихоньку удаляется от светила. Если в перигелии он подходил к нашей планете на дистанцию 30 астрономических единиц (1 а. е. = расстоянию от Земли до Солнца, то есть примерно 150 миллионов километров), то в афелии он удалится на 49 а. е.

Как раз в ходе своего движения карликовая планета в 2018 году прошла мимо одной далекой звезды, которая «подсветила» ее своим отражением. Благодаря этому команда исследователей смогла провести наблюдения за атмосферой Плутона и обнаружить доказательства того, что… она начинает исчезать.

Атмосфера Плутона и без того разряженная, она состоит в основном из азота и небольшого количества аммиака. И там очень холодно, примерно минус 230 градусов. А это значит, что при понижении температуры азот начнет вымерзать и выпадать на «землю». Но существует еще такое явление, как тепловая инерция. Из-за нее все годы после прохождения перигелия температура на Плутоне только росла или оставалась неизменной. И вот только сейчас, когда карликовая планета покрыла звезду, ученые заметили, что атмосферы стало меньше.

Конечно, климатические процессы, происходящие на Плутоне, на самом деле гораздо сложнее. Мы «забыли» о сильно наклоненной оси вращения планеты, о безвозвратной потере части атмосферы, которая улетучивается в космос… Но тем не менее факт обнаружен и подтвержден. И что будет с атмосферой дальше, ученым представляется очень интересным.

Хорошего настроения и удачных наблюдений!

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 202 (7039) от 27.10.2021 под заголовком «Плутон теряет атмосферу».

Материалы рубрики

Неожиданно холодную атмосферу Плутона объяснили дымкой

G. R. Gladstone et. al. / Science

Американские ученые предположили, что атмосфера Плутона охлаждается из-за инфракрасного излучения рассеянных в ней молекул азота и метана, образующих голубоватую дымку. Это объясняет полученные зондом New Horizons данные. Статья опубликована в Nature.

Плутон имеет холодную и дымчатую атмосферу. Впервые ее обнаружили в 1985 году при наблюдении за покрытием им фоновой звезды. В июле 2015 года к Плутону приблизился зонд New Horizons, который впервые исследовал карликовую планету вблизи. В частности, собранные данные показали, что атмосфера Плутона состоит из нескольких слоев и содержит летучие вещества, такие как азот и метан, которые образуют заметную на фотографиях голубоватую дымку. Кроме того, она оказалась гораздо холоднее, чем предполагали существующие на тот момент теоретические модели. Это означает, что существует какой-то неучтенный механизм охлаждения атмосферы.

Ученые уже предпринимали попытки объяснить это расхождение. Например, предполагалось, что дополнительное охлаждение происходит из-за поглощения тепла молекулами атмосферного газа (например, водяного пара) и его последующего излучения в космос. Однако для этого водяной пар должен быть очень сильно переохлажден (на несколько порядков) по сравнению с термодинамически равновесным состоянием, что делает подобное объяснение маловероятным.

В данной статье группа ученых под руководством Си Чжана (Xi Zhang) предложила новый механизм охлаждения. Он учитывает, что частицы дымки также могут поглощать тепло, а затем излучают его в инфракрасном диапазоне и охлаждают атмосферу. В действительности, подобные явления наблюдались в атмосфере Титана и стратосфере Юпитера, однако там этот эффект был не очень сильным.

В дымке Плутона, напротив, содержание молекул азота и метана довольно велико, что приводит к тому, что ее вклад в охлаждение становится заметным. Используя известные данные о концентрации частиц, ученые численно рассчитали (тем же способом, что и в статье, посвященной исследованию атмосферы Юпитера), как должна зависеть от высоты температура атмосферы. Оказалось, что на больших высотах атмосфера Плутона охлаждается до температуры около 70 Кельвинов (минус 203 градуса Цельсия), что совпадает с данными New Horizons, и этот показатель почти на 30 градусов отличается от результатов моделирования без учета дымки.

Распределение частиц и температуры в зависимости от высоты. Черным отмечены данные, собранные New Horizons, красным — результаты данной статьи

Xi Zhang et. al. / Nature

Кроме того, предполагается, что спектр излучения Плутона должен соответствовать спектру излучения черного тела с температурой поверхности, равной температуре карликовой планеты. Однако из расчетов ученых следует, что на самом деле в инфракрасном диапазоне (длины волн менее 20 микрометров) Плутон должен казаться на несколько порядков более ярким, чем предсказывает наивная модель. В настоящее время проверить это предположение сложно — например, инфракрасный телескоп «Спитцер» может регистрировать только волны с длиной больше 20 микрометров. Однако телескоп «Джеймс Уэбб», который запустят весной 2019 года, будет иметь диапазон 0,6-28 микрометров и сможет подтвердить или опровергнуть предположение астрономов.

Прочитать, что интересного ученые узнали о Плутоне в течение миссии New Horizons, вы можете в нашем материале. Посмотреть на снимки поверхности карликовой планеты можно в галерее. Кроме того, недавно NASA провело экскурсию по Плутону и Харону.

Дмитрий Трунин

поиск в Солнечной системе / Хабр

^{Источник. Фрагмент картины художника Мартина Вагрица, на которой изображено 500 экзопланет.}

Наша планета — рай. Речь не о рекламных белоснежных пляжах, убегающих в прозрачный океан. Любой уголок Земли — лучшее место для жизни. Жизнь есть в ледяных пустошах, и на склонах гор, в зонах радиационного заражения, в пустынях и топях. Отдельные виды существуют у подводных вулканов, в разогретой до 300 °С среде, наполненной сероводородом, тяжелыми металлами и различными ядами. Огромная территория планеты вполне подходит для развития и размножения даже таких хрупких организмов, как Homo sapiens.

Поверхность большинства известных нам планет представляет собой тотальный ад, в котором трудно вообразить существование даже неорганических форм жизни. Тем не менее «I still want to believe» — поиск следов жизни во Вселенной продолжается. Человечество ищет экзопланеты, исследует радиоволны и лазерное излучение сотни галактик, строит предположения о строительстве сферы Дайсона. У всех перечисленных методов один существенный недостаток — с их помощью можно найти жизнь на расстоянии, непреодолимом для цивилизации на сегодняшний день.

Принесем вам немного бодрящего оптимизма: наука не исключает возможности существования сложной органики на расстоянии прямого контакта. Вот где прямо сейчас ищут жизнь в Солнечной системе.

Все плохо. Если вы живая протоплазма и хотите отправиться в отпуск на Меркурий — выберите более легкий способ покончить с собой. На дневной стороне Меркурия поверхность прогревается до +430 °С, а на ночной опускается до –180 °С. На поверхности температура измеряется в сотнях градусах выше нуля, хотя на дне кратеров вполне может оказаться лед возрастом в миллионы лет.

При практически полном отсутствии атмосферы и такой близости к Солнцу наличие жизни представляется маловероятным.

^{(с) NASA/JPL}

Не все, что имеет красивое название, таковым является на самом деле. Венера — единственное женское имя среди планет Солнечной системы, но ничего хорошего от нее ждать не приходится. Поверхность планеты кокетливо скрывается в густых облаках серной кислоты, а плотная атмосфера состоит преимущественно из углекислого газа. Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза превышает земное. Температура поверхности выше, чем у Меркурия — до +475 °С, а перепад температур между дневной и ночной стороной планеты практически отсутствует.

Из-за плотного облачного покрова на Венере почти не бывает ясных дней (жителям Санкт-Петербурга, должно быть, понравится). Атмосфера Венеры на 97% состоит из CO₂. На планете практически нет воды. Поверхность Венеры постоянно бомбардируется заряженными частицами — сказывается отсутствие глобального магнитного поля.

Никаких серьезных доказательств существования жизни в облаках или под поверхностью Венеры нет.

^{Источник.}

Красная планета пока считается одним из самых перспективных направлений космической экспансии жизни. Климат, носящий сезонный характер, располагает: температура на планете колеблется от −153 °С на полюсе зимой до более +20 °С на экваторе в полдень. Средняя температура составляет −50 °С. Атмосфера Марса на 95,32% состоит из углекислого газа.

Автоматическая межпланетная станция Mars Reconnaissance Orbiter не так давно обнаружила доказательства существования на поверхности Марса жидкой воды, являющейся хорошей основой для микробной жизни. Зимой на поверхности планеты может образовываться иней, а в теплый период появляются потоки соленой воды.

Сейчас ученые практически уверены, что в прошлом микроорганизмы на Красной планете были. Что касается текущей ситуации — исследования продолжаются. Согласно намеченным планам, в 2016 г. стартует миссия Экзомарс (сама высадка на Красной планете запланирована на 2018 г.), главной целью которой является поиск возможных следов прошлой или настоящей жизни на Марсе.

^{(с) NASA/JPL}

На Юпитере поверхности как таковой нет — это газовый гигант. Два основных компонента атмосферы — молекулярный водород и гелий. В нижнем слое атмосферы температура составляет −130 °С. Скорость ветров может превышать 600 км/ч.

В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным, однако на некоторых его спутниках условий для возникновения жизни значительно больше.

^{(с) NASA/JPL}

У Европы, четвертого по величине спутника Юпитера, ледяная поверхность, но под ней скрывается глобальный подповерхностный океан с гидротермальными источниками. Существование подледного океана предполагается также на спутниках Каллисто и Ганимеде, однако другого источника энергии, кроме радиационного фона, в них нет.

Жизнь на поверхности спутника практически невозможна. Температура держится на уровне −170 °С, на поверхности зарегистрирован повышенный радиационный фон. Однако есть вероятность, что кислорода, содержащегося в океане Европы, может быть достаточно для поддержания жизни аэробных организмов. Узнать больше о возможной жизни на спутнике мы сможем только через десять лет — в середине 2020-х годов к Европе отправится миссия с рабочим названием Europa Clipper.

^{(с) NASA/JPL}

Верхние слои этого газового гиганта состоят по большей части из водорода. Сатурн не может поддерживать жизнь в том виде, в котором мы ее знаем, однако у планеты есть несколько перспективных для исследований спутников.

^{(с) NASA/JPL}

Так, на поверхности Титана, самого крупного спутника, обнаружена жидкость (метан и этан). Поверхность Титана обладает не самыми благоприятными условиями для возникновения жизни — до –180 °С и полное отсутствие кислорода. Дюны, которые вы можете увидеть на фото выше, образованы углеводородом.

^{(с) NASA/JPL}

Другой спутник Сатурна — Энцелад — самый вероятный кандидат на присутствие инопланетной жизни в Солнечной системе. Температура на поверхности составляет −200 °С, однако под ледяной коркой скрывается соленый жидкий океан, подогреваемый внутренним источником тепла. По данным, полученным с исследовательской станции Cassini, температура в глубине океана может достигать +1 °С.

28 октября 2015 г. зонд Cassini пролетел в 49 км над Энцеладом и собрал данные гидротермальных выбросов с поверхности. Полный анализ данных должен завершиться в ближайшие недели.

Ледяной гигант, атмосфера которого состоит из водорода и гелия, не располагает к наличию жизни — это самая холодная планета в Солнечной системе, с зарегистрированной температурой поверхности –224 °С.

^{(с) NASA/JPL}

Ариэль — спутник Урана — может иметь подледный океан, а следовательно и следы жизни. К сожалению, на ближайшие годы конкретные планы по изучению Урана и его спутников отсутствуют.

Самая дальняя (прости, Плутон) планета Солнечной системы со средней температурой −200 °С и ветрами, достигающими почти сверхзвуковых скоростей — около 600 м/с. Газовый гигант, со всеми вытекающими сложностями для жизни.

Чуть лучше дела обстоят на спутнике Нептуна — Тритоне. Температура на поверхности составляет −235 °С, но предполагается, что на спутнике может существовать жидкий океан из смеси аммиака и воды. Однако температура такой смеси не может быть выше −97 °С, что исключает существование жизни в привычном нам земном смысле.

^{(с) NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute}

В 2006 г. по решению Международного астрономического союза Плутон был лишен статуса полноценной планеты и признан карликовой планетой, но это не мешает нам заглянуть туда в поисках жизни. Поверхность Плутона на 98% состоит из азотного льда. Большая удаленность от Солнца и отсутствие геотермальных источников исключает наличие условий, приемлемых для развития жизни.

Как ни странно, планета Земля пока является главным доказательством существования жизни. Похожие на океан Энцелады условия существуют в озере Моно в Калифорнии, где бактерии GFAJ-1 живут при смертельной для других организмов концентрациях мышьяка и соли.

В этом году биологи из США, Австралии и Чили в придонных слоях океана обнаружили бактерии, живущие без доступа света и кислорода. Для жизнеобеспечения этих микроорганизмов необходимы только нитраты и сера.

Существование на Земле организмов, отличающихся исключительной способностью выживать в экстремальных условиях, дарит надежду найти жизнь не только на далеких планетах, но и там, где человек сможет побывать в ближайшие десятилетия.

GISMETEO: На Луне тепло или холодно? — События

Температура на Луне экстремальная: от кипящей жары до морозного холода, в зависимости от того, где светит Солнце. На Луне нет значительной атмосферы, поэтому она не может удерживать тепло или изолировать поверхность.

© Ricardo Reitmeyer | shutterstock

Луна совершает полный оборот вокруг своей оси примерно за 27 дней. День на одной стороне Луны длится около 13,5 суток, а следующие 13,5 суток она погружена во тьму. Когда солнечный свет попадает на поверхность Луны, температура может достигать 127 °C. После захода солнца она может опуститься до минус 173 °C. Температура меняется по всей поверхности Луны, поскольку она вращается и вокруг Земли, и вокруг своей оси.

Лунная ось наклонена примерно на 1,54 градуса — намного меньше, чем земная ось (23,44 градуса). Это означает, что на Луне нет сезонов, как на Земле. Однако из-за наклона на лунных полюсах есть места, которые никогда не видят дневного света.

Инструмент Diviner на зонде НАСА LRO определил, что температура в кратерах на южном полюсе Луны составляет минус 238 °C и минус 247 °C в кратере на северном полюсе. «Эти температурные значения, насколько нам известно, являются самыми низкими, которые были измерены в любой точке Солнечной системы, включая поверхность Плутона», — сказал Дэвид Пейдж, главный исследователь по работе с инструментом Diviner и профессор планетарной науки в Университете Лос-Анджелеса. С тех пор аппарат НАСА «Новые горизонты» установил диапазон температуры на Плутоне, который находится в сопоставимых пределах — от минус 240 до минус 217 °C.

Ученые подозревали, что в темных кратерах Луны, находящихся в постоянной тени, может существовать водяной лед. В 2010 году радар НАСА на борту индийского космического корабля «Чандраян-1» обнаружил водяной лед в более чем 40 небольших кратерах на северном полюсе. По предварительным оценкам, его объем составляет более 1,3 триллиона фунтов.

Слои изоляции

Астронавты на Луне были защищены от экстремальной температуры своими скафандрами. В костюмах было несколько слоев изоляционного материала, покрытых сильно отражающим внешним слоем. Кроме того, они имели встроенные нагреватели и системы охлаждения.

Температура ядра

Луна имеет богатое железом ядро с радиусом около 330 км. Температура в ядре, предположительно, составляет от 1,327 до 1427 °C. Ядро нагревает внутренний слой расплавленной мантии, но она не достаточно горячая, чтобы согреть поверхность. Поскольку Луна меньше Земли, внутренние температуры Луны не поднимаются так высоко.

«Температура в недрах Луны, вероятно, ниже, чем у Земли, потому что Луна меньше — следовательно, ее внутреннее давление также меньше», — пояснил планетолог НАСА Рене Уэббер.

Исследовательская работа «Какая она, Солнечная система?»

ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО — СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»

III районный конкурс исследовательских работ «Юниор»

Автор:

Гнеуш Александра Евгеньевна

Какая она, Солнечная система?

Научный руководитель:

Ерёмина Елена Михайловна,

учитель начальных классов,

Россия, Тюменская область,

ХМАО-Югра, Сургутский район

г.п. Белый Яр

МАОУ «Белоярская СОШ №1», 2-ж класс

Сургутский район

2013 год

ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО — СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»

III районный конкурс исследовательских работ «Юниор»

Автор:

Гнеуш Александра Евгеньевна

Какая она, Солнечная система?

Научный руководитель:

Ерёмина Елена Михайловна,

учитель начальных классов,

Россия, Тюменская область,

ХМАО-Югра, Сургутский район

г.п. Белый Яр

МАОУ «Белоярская СОШ №1», 2-ж класс

Аннотация

Звёздное небо всегда завораживало человека. Я часто наблюдаю за небом, пытаясь постичь его тайны. Читая энциклопедии, я узнала, что, например, в Вавилонии, Египте, Индии, Китае и других странах возникла древнейшая из наук – астрономия. Жрецы-астрономы обнаружили закономерности в движении небесных тел. Они даже умели предсказывать затмения Солнца и Луны. И это несмотря на неточные представления об устройстве Вселенной. Поэтому мне было интересно узнать, что такое Зодиак, какие бывают созвездия, планеты и другие небесные тела и явления в нашей солнечной системе.

Сургутский район

2013 год

Оглавление.

1. Введение. 4стр.

2. Что такое Солнечная система? 4 – 17стр.

3. Созвездия. 17 – 18стр.

4. Практическая часть. 18 – 21стр.

5. Заключение. 22 – 23стр.

6. Список литературы. 24стр.

7. Приложение. 25 – 33стр.

I. Введение.

Чтобы по-новому взглянуть на мир, иногда нужно просто посмотреть на ночное небо. Его красота доступна каждому, желательно только уехать как можно дальше от огней городов. Освещение в них создаёт искусственную засветку, которая делает фон неба светлым, что мешает наблюдениям объектов далёкого космоса.

Наслаждаться красотой звездного неба можно и невооруженным глазом, но так хочется видеть больше! Даже простенький бинокль покажет много.

Ещё не так давно люди полагали, что твёрдая небесная сфера вокруг Земли движется с востока на запад. Поэтому и солнце , и звёзды восходят на востоке, а заходят на западе. Лишь в 1543 г. польский астроном Николай Коперник (1473-1543) доказал, что Вселенная устроена иначе: Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца.

Однако, чтобы было удобнее описывать положение небесных тел на небосводе относительно Земли, учёные условились: пусть воображаемая небесная сфера как бы «вращается» вокруг Земли, вокруг воображаемой оси. Эту ось назвали «осью мира». «Ось мира» примерно совпадает с воображаемой земной осью. Её северный конец направлен на полярную звезду.

II. Что такое Солнечная система?

Солнечная система — это Солнце и его спутники. Они обращаются вокруг Солнца, связанные с ним силами тяготения. Существуют различные виды спутников Солнца – планеты, большие и астероиды, другие небесные тела.

Планеты.

9 планет обращаются вокруг Солнца по орбитам, похожим на окружность ( «орбита» в переводе с латинского – путь, колея). Все планеты (кроме Земли) носят имена античных божеств. Сведения о каждой планете даны в таблице №1:

Планеты

Диаметр, км.

Расстояние от солнца, млн. км.

Масса (Земля=1)

Объём (Земля=1)

Температура поверхности, ( в градусах Цельсия)

Время обращения вокруг Солнца

Время вращения вокруг своей оси

Количество спутников

Меркурий

4879

57,9

0,055

0,056

+350

87,97сут.

58,65сут.

0

Венера

12104

108,2

0,815

0,86

+480

224,7сут.

243,16сут.

0

Земля

12756

149,6

1

1

+22

365,26сут.

23ч.56мин.4с.

1

Марс

6794

227,9

0,107

0,150

-23

686,9сут.

24ч.37мин.2с.

2

Юпитер

142884

778,3

318

1319

-150

11,86лет

9ч.50мин.30с.

16

Сатурн

120536

1427

95

744

-180

29,46лет

10ч.39мин.

18

Уран

51118

2869,6

15

67

-214

84,01лет

17ч.14мин.

15

Нептун

50538

4496,7

17

57

-220

164,8лет

16ч.3мин.

8

Плутон

2445

5900

0,002

0,01

-230

247,7лет

6сут.9ч.

1

Все планеты обращаются вокруг нашего светила почти по окружностям, двигаясь в одну сторону, совпадающую с направлением вращения самого Солнца и практически в одной плоскости.

Меркурий и Венера ближе к Солнцу, чем Земля, поэтому их называют внутренними планетами, а те, что находятся за Землёй — внешними. Меркурий, Венера, Землю и Марс относят к земной группе. Они расположены близко к Солнцу и получают много тепла. Четвёрку внешних планет – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – относят к группе Юпитера; ещё их называют газовыми гигантами. Каждая из них гораздо крупнее Земли и окружена семейством спутников.

Плутон не похож ни на Землю, ни на Юпитер. По размеру и составу он больше всего напоминает крупные спутники планет- гигантов. Однако у него есть собственный спутник, поэтому Плутон считают планетой.

Среди всех планет Земля выделяется тем, что находится от Солнца как раз на таком расстоянии, где не слишком холодно и не слишком жарко, так что на её поверхности может существовать жидкая вода. А, следовательно, и жизнь.

Планета Меркурий.

Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, которую можно увидеть у западного горизонта сразу после заката. Название «Меркурий» — по имени бога торговли, покровителя путешественников – дали подвижной планете римляне.

Меркурий среди планет Солнечной системы превосходит размерами лишь Плутон. Он немного больше Луны и потому является очень трудным объектом для изучения с Земли.

Поскольку Меркурий очень близок к Солнцу – среднее расстояние между ним и нашим светилом составляет 57,9 млн. км. Это довольно яркий объект. Меркурий вращается вокруг своей оси очень медленно, совершая один оборот за 58,65 земных суток.

У Меркурия практически нет атмосферы. Имеется лишь немного гелия и водорода, а также небольшое количество натрия, кислорода, неона, аргона и калия.

Из-за близости солнца на его поверхности невероятный перепад температуры: от +420 градусов днём до -200 градусов ночью. С наступлением ночи поверхность остывает очень быстро.

Планета Венера.

Венера – эта удивительная планета, ближайшая к Земле и вторая по расстоянию от Солнца. Ещё в древности люди заметили, что иногда после захода Солнца на розовом небе появляется очень яркая вечерняя звезда. В Древней Греции звезду называли «Геспер», в Древнем Риме — «Веспер», что означает «вечер».

Венера чуть меньше Земли и, видимо, имеет сходное с ней внутреннее строение.

Венера единственная из всех планет Солнечной системы вращается вокруг оси по часовой стрелке. Период ее осевого вращения самый продолжительный в Солнечной системе- 243,16 суток. Угол наклона её оси к плоскости орбиты равен 2 градуса. Из – за таких необычных сочетаний одни сутки на Венере равны 117 земным. День и ночь там длятся почти 59 земных суток.

Существование атмосферы Венеры было обнаружено в 1761г. русским учёным Михаилом Ломоносовым.

На поверхности планеты крайне жарко – 480 градусов. Ужасающе высокая температура на Венере объясняется сильным парниковым эффектом.

На поверхности Венеры с помощью радиоволн обнаружены множество гор, кратеров, разломов и два обширных плоскогорья , по размерам соответствующих материкам на Земле.

Планета Земля.

Земля— особенная планета. И не только потому, что её поверхность на 2/3 покрыта водой, и не из — за того, что она имеет сильное магнитное поле, а её атмосфера — уникальные свойства. На Земле есть жизнь!

Земля – третья по удаленности от Солнца планета и самая большая из четырёх планет земной группы, её диаметр равен 12 756 км. Расстояние от нашей планеты до центрального светила составляет 149,6 млн. км.

Оборот вокруг Солнца планета совершает за один год, двигаясь со скоростью примерно 30 км/с. Земля вращается вокруг своей оси, делая один полный оборот за 24 часа. При этом на той стороне Земли, которая обращена к Солнцу, — день, а на другой половине — ночь.

Земля отличается от других планет своей атмосферой. Она окружена воздушной оболочкой, которая состоит в основном из азота – 79% и кислорода -20%. Азотно – кислородный состав атмосферы нашей планеты учёные объясняют тем, что на ней по крайне мере 3 млрд. лет назад появились живые организмы, которые начали поглощать углекислый газ и выделять кислород. А также в атмосфере Земли встречаются: водяные пары, аргон, и следы других газов.

Температура на поверхности Земли от -88 градусов до +58 градусов. Всё тепло наша планета получает от Солнца. Солнечные лучи падают на Землю под разными углами. Поэтому и на экваторе, и в тропиках, где они достигают Земли самым кратчайшим путём, жарче всего. По мере продвижения к полюсам тепло убывает, поскольку лучи солнца вынуждены проделывать сквозь атмосферу больший путь. Поэтому воздух здесь получает меньше тепла.

На Земле очень много влаги : более 2/3 поверхности Земли покрыто водой -Мировым океаном. Некоторая часть земной влаги ( около 24 млн. км ) пребывает в виде льда и снега. Примерно 3% земной поверхности покрыто льдами.

На поверхности планеты происходит циркуляция воды ( из атмосферы на сушу и далее в океан), воздушных масс, смена растительного покрова и миграция животных, перемещение крупных обломков и мельчайшей пыли. Всё это учёные считают процессом обмена веществом и энергией, который приводит к образованию рыхлых осадков, а вместе с тем к формированию рельефа. Это горные пояса, плоскогорья и равнины, подводные хребты и котловины, отличающиеся строением земной коры, степенью участия других факторов в их образовании.

Планета Марс.

Марс – четвёртая по удалённости от Солнца планета. Он расположен в полтора раза дальше от нашего светила, чем Земля. Своё название планета получила в честь древнеримского бога войны Марса.

Эта небольшая планета имеет массу в девять раз меньше земной. Диаметр Марса — 6794 км, и он уступает Земле в размере почти в два раза

Планета Марс вращается вокруг своей оси за 24 часа 37 минут 2 секунды.

Средняя температура на поверхности Марса – 60 градусов. Перепады температуры, в зависимости от времени года и суток, достигают 100- 150 градусов. Лишь в марсианское лето температура воздуха в полдень поднимается здесь до + 25 градусов. Зимой у полюсов температура достигает – 125 градусов.

Своим красным цветом Марс обязан бурым камням и желтоватой пыли. Анализ грунта, проведённый в 1976 г. « Викингами», показал, что он наполовину состоит из окислов железа: планета словно бы проржавела. Мелкая пыль на её поверхности – гидроксид железа, который придаёт розоватый оттенок планете.

Планета Юпитер.

Юпитер – пятая по расстоянию от Солнца планета и самая крупная из планет – гигантов. Эта планета для римлян была как повелитель богов и называли они её « лучезарной».

Диаметр Юпитера в 11 раз больше земного, он равен 142 884 км. Его масса в 2,5 раза превышает массу других планет, а также их спутников, астероидов, метеоритов и комет вместе взятых.

Планета – гигант неторопливо плывёт по своей орбите. Юпитер движется со скоростью 13,1 км/ с – более чем в два раза медленнее Земли. Сутки на Юпитере короче земных: самая большая планета Солнечной системы успевает обернуться вокруг своей оси всего за 9часов 50 минут 30 секунд. Мощное магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного, но синяя стрелка компаса здесь покажет не на север, а на юг.

Юпитер окружён слоем атмосферы толщиной 1000 км. Но солнечные лучи не проникают в глубь атмосферы – там царит вечная ночь.

Планета Сатурн.

Сатурн – шестая планета по расстоянию от Солнца и вторая по размерам среди планет – гигантов. По греко — римскому верованию эта планета называлась Сатурн-Крон и он был отцом Юпитера – Зевса.

Сатурн – газовый гигант, размером почти не уступающий Юпитеру,- его диаметр равен 120 536км.

Планета Сатурн расположена в 9,5 раза дальше от нашего светила, чем Земля, и почти в два раза дальше, чем Юпитер. Вращается он очень быстро, совершая один оборот всего за 10 часов 39 минут.

Вследствие меньшей силы тяжести Сатурн имеет более протяженную атмосферу, чем Юпитер. Густой слой верхних светлых перистых аммиачных облаков делает его не таким цветным и полосатым. Вдоль экватора Сатурна движется мощное атмосферное течение, имеющее ширину в десятки тысяч километров, его скорость — 500 м/с. На Сатурне также наблюдаются пятна атмосферных вихрей и грандиозные штормы, заметные даже с Земли.

Солнце слабо греет эту планету, температура её облаков – 185 градусов. В холодной атмосфере дуют ураганные ветры, их скорость у экватора достигает 500 м/с – втрое больше, чем на Юпитере. Нередко в экваториальной области сверкают молнии, в сотни тысяч раз превосходящие самые сильные грозовые разряды на Земле.

Интересный феномен, что вокруг Сатурна обращаются тысячи тонких колец. По отдельности они видны лишь с близкого расстояния, а при наблюдении с Земли сливаются в несколько широких. Природу составляющих их частиц астрономы разгадали: это куски льда размером в сантиметры, реже в метры. Ледяные глыбы сталкиваются, дробятся, между ними рассеяно множество осколков, но все они вращаются строго в плоскости экватора планеты.

Планета Уран.

Самая голубая планета – далёкий Уран— седьмая по расстоянию от Солнца. 13 марта 1781 г. произошло удивительное открытие: впервые за тысячи лет наблюдений Солнечная система пополнилась новой планетой. Учёным впервые предстояло дать имя новой планете, и после долгих обсуждений, дали название – Уран.

Исследовать Уран с Земли очень сложно, почти вся информация о нём была получена 24 января 1986 г, когда вблизи него пролетел « Вояджер-2».

Уран причислен к планетам — гигантам, хотя заметно меньше Юпитера и Сатурна. Но Уран значительно крупнее Земли, и по своему строению это типичная газовая планета. Масса Урана составляет 15 масс Земли.

Время обращения Урана вокруг своей оси 17 часов 14 минут.

Причиной аквамаринового цвета планеты является суровый мороз в верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Урана -218 градусов.

Планета Нептун.

Нептун – предпоследняя, восьмая по расстоянию от Солнца планета. Его невозможно увидеть с Земли невооруженным глазом. По яркости он приблизительно в 6 раз слабее Урана и расположен в 30 раз дальше от нашего светила, чем Земля, — на самом краю планетной системы.

23 сентября 1846 г астрономы обнаружили неизвестную планету – Нептун. Первым его увидел ещё Галилей, следя за спутниками Юпитера. Он дал этой планете название в честь римского бога морей Нептуна. Он подумал, что это звезда, и зарисовал положение Нептуна в своём дневнике, чем очень помог современным астрономам.

Нептун — четвёртый и последний газовый гигант в планетной системе Солнца. Он значительно меньше по размерам, чем Юпитер и Сатурн, но зато во многих отношениях очень похож на Уран. Нептун в 17 раз массивнее и в 58 раз объёмнее Земли. Его средний диаметр равен 50 538 км – в четыре раза больше земного

Двигаясь со скоростью 5,4 км/с, Нептун совершает один оборот вокруг своей оси за 16 часов 3 минуты.

Атмосфера Нептуна напоминает атмосферы Юпитера и Сатурна. Его облачная система крайне слаба по сравнению с системами этих гигантских планет. Но всё же на Нептуне обнаружены пятна атмосферных вихрей, самый крупный из которых назван Большим Тёмным Пятном. Есть там также тонкие перистые облака, которые состоят из метана.

Из — за огромной удалённости от центра планетной системы Нептун получает в сотни раз меньше количество солнечной энергии, чем то, которое приходит на Землю. Температура в его атмосфере –220 градусов, а на поверхности –213 градусов. Следовательно, у Нептуна имеется внутренний запас тепловой энергии — планета отдаёт в 3 раза больше тепла, чем получает от Солнца.

Планета Плутон.

Плутон — самая удалённая от Солнца планета. Она расположена в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, и, соответственно, тепла и света получает в 1600 раз меньше.

Планету Плутон открыл в 1930 г. молодой сотрудник Ловелловской обсерватории Клайд Томбо . Новой планете дали имя бога подземного царства Плутона.

Плутон очень мал, меньше нашей Луны, масса его равна примерно 1/6 массы Луны.

Планета Плутон вращается вокруг своей оси за 6 суток 9 часов. Двигаясь по своей вытянутой орбите, Плутон иногда заходит внутрь орбиты Нептуна и на некоторое время занимает место восьмой планеты. С 1979 по 1999 г. крайней планетой Солнечной системы как раз был Нептун.

Температура у поверхности планеты колеблется от -228 до -206 градусов.

В « зимний период», когда Плутон наиболее сильно удаляется от Солнца, планета получает почти в три раза меньше солнечного тепла. Температура на Плутоне снижается до -240 градусов.

Сфотографировав Плутон в 1978 г., астрономы заметили, что он выглядит слегка вытянутым пятном. Оказалось, что близко к Плутону движется большой спутник Харон. Самая маленькая планета Солнечной системы имеет самый массивный спутник. Кроме того, орбита Плутона резко отличается по некоторым параметрам от остальных планетных орбит.

Астероиды:

Это малые планеты неправильной формы. Они движутся по орбитам, расположенным между Марсом и Юпитером. Их известно уже более 5500. Есть астероид «Сеченов» — в честь великого физиолога.

Кометы.

Ядро каждой кометы состоит из замёрзших газов и пылинок. Когда солнечные лучи разогревают ядро, оно «подтаивает», и молекулы газов и пылинки постепенно освобождаются. Давление солнечного света отталкивает эти частицы. Так образуется хвост кометы, похожий на изогнутый клинок, светящийся в солнечных лучах.

Другие спутники Солнца.

В околосолнечном пространстве рассеяна космическая пыль, движутся мелкие, (размером с горошину) и мельчайшие космические тела. Врезаясь в атмосферу Земли, они раскаляются от трения о воздух и сгорают. Получается мгновенная вспышка. Это – «падающие звёзды», метеоры. Более крупные небесные тела, каменные и металлические, не успевают сгореть в воздухе. Они падают на поверхность Земли. Их называют метеориты. В последние десятилетия в солнечной системе появились космические тела, созданные человеком: спутники, особенно выведенные на околосолнечную орбиту, детали ракет и т.п.

III. Созвездия.

Созвездия – это узоры из звёзд, создающие какую-либо фигуру. Древние астрономы полагали, что созвездие легче найти на небе, чем отдельную звезду. Созвездиям давали имена.

Небесная сфера – воображаемая небесная сфера. Небосвод – это видимая нами часть «сферы». Так удобнее описывать положение небесных тел на небосводе.

Всю небесную сферу астрономы условно поделили границами на 88 участков – на 88 созвездий.

К созвездию относят все звёзды, видимые в телескоп. Все небесные тела в каждом созвездии аккуратно пронумерованы астрономами, внесены в каталоги. Но есть особо яркие, с древности известные звёзды. Именно их тысячи лет назад люди объединили в созвездия, наделили эти созвездия поэтическими именами, придумали о них мифы, изобразили в виде сказочных фигур. Старинные названия созвездий используются и сегодня.

12 созвездий из 88 названы зодиакальными и выделены особо: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы (приложение).

Другие созвездия: Орион – это три яркие звезды образуют «пояс» Ориона. Лебедь имеет вид креста. Большая Медведица – это семь ярких звёзд созвездия образуют Большой ковш. Линия, соединяющая две крайние звезды ковша, указывает на Полярную звезду. Малая Медведица: семь её ярких звёзд образуют Малый ковш. Последняя звезда в «рукоятке» ковша – это Полярная звезда. Она показывает направление на север. Человек, находящийся на Северном полюсе, видит её точно над собой (приложение).

IV. Практическая часть.

Наблюдение № 1. «День и ночь».

Вечером, в тёмной комнате я осветила глобус фонариком. Глобус играл роль Земли, а фонарик – Солнца, озаряющего Землю. Повёрнутая к Солнцу сторона освещена – там стоит день. А на тёмной стороне – ночь. Медленно поворачивая глобус, я наблюдала, как сменяются день и ночь в разных точках планеты. Своими впечатлениями я поделилась с одноклассниками на внеурочном занятии «На пути к успеху».

Наблюдение № 2. «Пластилиновые планеты».

Чтобы сделать планеты, я обмазала пластилином бусинки, стеклянные шарики и шарики для настольного тенниса. Землю сделала бело – голубой, Марс – красным, а Юпитер жёлтым. Солнце сделала оранжевым. Для космического пространства взяла чёрный картон и расположила свои девять планет в правильном порядке. Рядом с каждой планетой приклеила ярлычок с её названием и описанием. Свою работу я представила одноклассникам на внеурочном занятии «На пути к успеху».

Наблюдение № 3. «Влияние солнечной активности на здоровье человека».

Таблица№2

-шум в ушах,

-боль в затылке.

18.12.

4 ч.

-давление,

-головная боль.

19.12.

16 ч.

-давление,

-общее недомогание,

-головная боль,

-растяжение связок.

20.12.

6ч.

-боль в животе,

-головная боль,

-боль в боку.

21.12.

7ч.

-головная боль,

-тошнота,

-боль в боку.

24.12.

7ч.

-боль в животе,

-общее недомогание,

-боль в боку.

25.12.

14ч.

-головная боль,

-боль в затылке, давление,

-нервное расстройство.

26.12.

16 ч.

-головная боль,

-шум в ушах,

-боль в спине ,суставах.

Из таблицы мы видим, что именно в неблагоприятные дни за первой медицинской помощью обратились наибольшее количество учащихся и работников школы с жалобами на ухудшение здоровья .Значит, солнечная активность влияет на здоровье людей и может привести к ухудшению состояния здоровья.

Вывод: прямые солнечные лучи нагревают поверхность Земли и могут стать причиной пожара .Жаркое солнце вредит здоровью людей .Магнитные бури оказывают отрицательное влияние на чувствительный организм .Человек должен стараться защищать свой организм от избытка попадания прямых солнечных лучей.

Опыт №1

Комнатное растение хлорофитум я поместила на трое суток в тёмный шкаф, чтобы листья остались без солнечного света .Вырезала из чёрной бумаги конвертик с фигуркой прямоугольникака. .Через 3 дня прикрепила на листочек этот конверт и поставила цветок на солнечный свет .Через 10 часов срезала лист и сняла бумагу .Опустила лист в кипящую воду, затем в горячий спирт, когда листочек обесцветился, промыла водой и облила слабым раствором йода. Появилась синяя фигурка-полосочка, в той части листа, на которую падал свет.

Вывод: значит, образовался крахмал, необходимый для органических веществ.

Опыт №2

Взяла две стеклянные банки, опустила в них стаканы с водой, в которые поставила веточки с зелёными листьями комнатного растения .Банки плотно закрыла, чтобы воздух в них не попадал .Одну банку поставила на свет, другую — в тёмный шкаф .Через сутки банки открыла и опустила горящие лучинки .В первой банке лучинка горела, а во второй –потухла .Значит, в первой банке был кислород .Зелёные растения выделяют кислород на свету.

Вывод: солнечные лучи освещают Землю, отапливают планету, снабжают энергией всё живое.

V. Заключение.

Моя исследовательская работа помогла мне сделать следующие выводы: Известно, что в состав Солнечной системы входят девять больших планет. Они располагаются в соответствии с увеличением расстояния от центральной звезды: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Все планеты движутся против часовой стрелки и все, кроме Венеры, Урана и Плутона, вращаются в том же направлении вокруг собственной оси.

Первые четыре планеты, в том числе и наша Земля, образуют Земную группу: они имеют твёрдые поверхности и сравнительно медленно вращаются вокруг своей оси.

Следующие четыре планеты являются планетами – гигантами, или планетами типа Юпитера. Они намного больше по размеру, чем Земля. Самая маленькая планета среди гигантов – Нептун. Она имеет диаметр в 3,82 раза больше земного, а наибольшая планета – Юпитер- по диаметру в 11 раз обогнала Землю.

Последняя планета Солнечной системы – Плутон. По своим физическим характеристикам относится скорее к планетам Земной группы. Однако её астрономы рассматривают особо из- за характерной орбиты, которая имеет вид сильно вытянутого эллипса.

Среди всех планет Земля выделяется тем, что находится от Солнца как раз на таком расстоянии, где не слишком холодно и не слишком жарко, так что на её поверхности существует жидкая вода и жизнь.

Изучение литературы позволило мне составить сравнительную таблицу № 3:

В неё вошли следующие показатели:

2 градуса

Гелий, водород около 95 %, небольшое количество

натрий, кислород, неон,

аргон, калий

+ 420, – 200 градусов

2

Венера

243,16сут.

2 градуса

Углекислый газ 96%, азот 3,5 %

+500 градусов

3

Земля

23ч.56мин.4с.

4 градуса

азот 78%, кислород 21% водяные пары, аргон, углекислый газ 1%

+ 58, -88 градусов

4

Марс

24ч.37мин.2с.

24 градуса

Углекислый газ 95 %, азот 2,7%, аргон 1,6%

+100, – 150 градусов

5

Юпитер

9ч.50мин.30с.

3,1 градуса

Водород 90%, гелий 10%, следы аммиака, метана

+20, -100 градусов

6

Сатурн

10ч.39мин.

26,7 градуса

Водород 94%, гелий 6 %, следы аммиака, метана

— 185 градусов

7

Уран

17ч.14мин.

97,9 градуса

Водород 85%, гелий 12%, метан 3%

— 218 градусов

8

Нептун

16ч.3мин.

28,8 градуса

Водород 85%, гелий 13%, метан 2%

— 220 градусов

9

Плутон

6сут.9ч.

57,5 градуса

метан, азот 100%

-228 градусов

VI. Список литературы.

1. Берлянт А.М. Планета Земля. Моска. ООО «Мир книги», 2004г.

2. Брагин А.М. Обо всём на свете. Большая детская энциклопедия. АСТ «Астрель», 2011г.

3. Волков А., Сурдин В. Планеты. Москва. СЛОВО, 2000г.

4. Гальперштейн Л.Я. Вселенная: Научно – популярное издание для детей. Москва. ООО « Росмэн — Пресс», 2002г.

5. Линкольн М., Купер Д., Теймз Р. Перевод с английского Е.В. Комиссарова. Большая книга для любознательных. Москва. «Росмен», 2000г.

6. Моррис Нил, перевод: Ахмедханов Б, Горелик И., Филонов А. Большая энциклопедия школьника. Москва. «Махаон», 1999г.

7. Николсон Ян. Вселенная. Серия « Жизнь планеты». ООО « РОСМЭН- ИЗДАТ», 1999г.

8. Уэст Девид, перевод Левинзон А. Ответы на вопросы, которые ты всегда хочешь задать. Москва. «Росмен», 1994г.

Интернет-источники:

9. http://news.rin.ru/news_text/147971/

10. http://www.sai.msu.su/ng/solar/venus/main.htm

11. http://www.egomel.com/photo/thumbnails.php?album=toprated&cat=0&page=334

12. http://www.tass-ural.ru/socium/92269.html

13. http://www.f7x.ru/newslist/175?page=2

14. 160305rzh_007

15. http://www.sunhome.ru/tags/планета+уран

VII. Приложение.

Созвездия.

Овен

Телец

Близнецы

Рак

Лев

Дева

Весы

Скорпион

Стрелец

Козерог

Водолей

Рыбы

Орион

Лебедь

Большая Медведица и Малая Медведица

Температура Плутона

Температура Плутона

---

А B C D E F грамм

Эти термометры показывают разные температуры, которые вам могут быть знакомы. с плюсами, которых вы могли не знать. Нажмите на каждый термометр, чтобы узнать больше. Шкала термометров выполнена по абсолютной шкале. Дно соответствует абсолютному нулю (0 градусов Кельвина, -273,15 градусов Цельсия или -459,67 градусов по Фаренгейту). Верхняя часть соответствует 325 K, 50 C и 120 F.Каждый тик — это изменение на 25 K, 25 C и 45 F.

---

A — Феникс, Аризона

Это не самое жаркое место на земле, но хороший жаркий летний день в Феникс может добраться до 120 F (49 C, 322 K) и, конечно, достаточно жарко, чтобы вам было очень неудобно. Плутон, безусловно, намного круче этого, но я хотел показать то, что почти все согласятся, примерно так же жарко как люди могут стоять (и не очень долго). При этой температуре вода находится на полпути между замерзанием и кипением.Некоторые люди даже устанавливают свои водонагреватели на такую ​​температуру.

Назад ко всем термометрам

---

B — Комнатная температура

При 70 F (21 C, 294 K) большинство людей чувствуют себя комфортно в комнате или доме. нагревают (или охлаждают) до этой температуры. 50 F ниже, чем в жаркий летний день в Фениксе звучит как большая разница, но различие на термометры очень маленькие.

Назад ко всем термометрам

---

C — Лед и снег

Это температура, при которой вода замерзает, 32 F (0 C, 273 K).Опять же, это относительно небольшое изменение температуры по сравнению с тем, где мы чувствовать себя комфортно, если вы поместите его по отношению к другим более холодным местам в Солнечная система.

Назад ко всем термометрам

---

D — Сухой лед

Вы когда-нибудь играли с сухим льдом? Эта штука холодная а ты конечно не хочу трогать вещи руками. Ты можешь получить обморожение очень быстро в процессе. На уровне моря, когда тебе прохладно диоксида углерода до -110 F (-79 C, 195 K) вы получите сухой лед.Это то, что составляет значительную часть полярных шапок на Марсе. Сейчас действительно холодно по сравнению с нашей зоной комфорта.

Назад ко всем термометрам

---

E — Самое холодное место на Земле

Знаете ли вы, что -128 F (-89 C, 184 K) где-то записано? в Антарктиде? Это даже холоднее, чем температура сухого льда! Это Неудивительно, что путешествие и работа в Artartica — это такой вызов. Теперь вы можете спросить (как и я), есть ли углекислый газ (сухой лед) «снег» местами в Антарктиде.В конце концов, полярные шапки Марса имеют в них много сухого льда. Что ж, оказывается, что как падение атмосферного давления, температура, при которой сухой лед стабилен тоже падает. Я не знаю, где было измерено холодное пятно в Антарктиде но я бы предположил, что это было на вершине горы, где воздуха совсем немного тоньше; вероятно, достаточно тонкий, чтобы предотвратить конденсацию CO2.

Назад ко всем термометрам

---

F — жидкий азот

На уровне моря, если охладить воздух (в основном азот) до -321 F (-196 C, 77 K) воздух превращается в жидкость.Многие современные астрономические детекторы охлаждаются этой тройной жидкостью, а экстремальный холод также используется в медицине для сохранения биологических образцы. Это намного, намного холоднее, чем даже самое холодное место на Антарктида, но все же теплее Плутона.

Назад ко всем термометрам

---

G — Поверхность Плутона

Итак, мы подошли к Плутону. Мы не совсем уверены, что на поверхности температура на Плутоне, но большинство ученых согласны с тем, что это число должно быть где-то около -378 до -396 F (от -228 до -238 C, от 35 до 45 K).Некоторые теории предполагают, что атмосфера Плутона должна распространять Поверхностный обогрев вокруг так, чтобы все участки имели одинаковую температуру. Другие теории допускают более темные области, в которых не было никаких азотный или метановый иней должен быть теплее окружающих регионов. Термометр показывает диапазон температур Плутона и Плутона. Вы видите, что это действительно очень холодное место. Такая холодная вода лед будет действовать как скала, и большая часть газов сконденсируется на поверхность.

Назад ко всем термометрам

Вернуться на мою домашнюю страницу -o- Вернуться на мою страницу о Плутоне

Марк В.Буйе, Юго-Западный научно-исследовательский институт

Какова средняя температура на Плутоне? — SidmartinBio

Какая средняя температура в Плутон?

-380 по Фаренгейту
Средняя температура поверхности Плутона составляет 44 Кельвина (-229 по Цельсию или -380 по Фаренгейту). В те времена, когда Плутон был планетой, это была самая холодная планета в Солнечной системе.

Какая самая высокая температура на Плутоне?

минус 369 градусов по Фаренгейту
В самые жаркие дни, когда он находится ближе всего к Солнцу, Плутон может достигать температуры минус 369 градусов по Фаренгейту (минус 223 градуса по Цельсию).В самый холодный момент температура может упасть до минус 387 градусов по Фаренгейту (минус 233 градуса по Цельсию).

Какова максимальная и минимальная температура поверхности Плутона?

В градусах Кельвина средняя температура поверхности Плутона составляет 44 ° K (приблизительно -229 ° C) с максимумом 55 ° K (-218 ° C) и минимумом 33 ° K (-240 ° C). Однако атмосфера Плутона на самом деле теплее, чем поверхность карликовой планеты, из-за присутствия неожиданно большого количества метана.

Какова средняя температура поверхности всех планет?

Температура поверхности внутренних каменистых планет

Меркурий	— 275 ° F (- 170 ° C)	+ 840 ° F (+ 449 ° C)
Венера	+ 870 ° F (+ 465 ° C)	+ 870 ° F (+ 465 ° C)
Земля	— 129 ° F (- 89 ° C)	+ 136 ° F (+ 58 ° C)
Луна	— 280 ° F (- 173 ° C)	+ 260 ° F (+ 127 ° C)
Марс	— 195 ° F (- 125 ° C)	+ 70 ° F (+ 20 ° C)

Какая планета от самой горячей до самой холодной?

Он имеет плотную атмосферу из углекислого газа (96.5%), а оставшиеся 3,5% составляют азот, который улавливает тепло в безудержной версии парникового эффекта, что делает эту планету самой горячей планетой… Шакил Анвар.

Название планет (от самой горячей до самой холодной)	Средняя температура (градусы Цельсия)
1. Венера	464
2. Меркурий	167
3. Земля	15
4. Марс	-65

Какова температура атмосферы на Плутоне?

Однако атмосфера Плутона на самом деле теплее, чем поверхность карликовой планеты, из-за присутствия неожиданно большого количества метана.Средняя температура в атмосфере составляет около -180 ° C, что делает ее более чем на 40 ° C горячее, чем поверхность.

Какова высота поверхности Плутона в км?

Плутон Атмосфера Давление на поверхности: ~ 13 микробар Температура поверхности: 24-38 K (-247-233 C) Высота шкалы: ~ 50 км Средняя молекулярная масса: ~ 28 Состав атмосферы: 99% азота (N 2), 0,5% метана (CH 4), 0,05% окиси углерода (CO), следы HCN, C 2 H x углеводороды

Сколько часов нужно, чтобы добраться до Плутона от Солнца?

Со среднего расстояния 3.7 миллиардов миль (5,9 миллиарда километров), Плутон находится на расстоянии 39 астрономических единиц от Солнца. Одна астрономическая единица (сокращенно AU) — это расстояние от Солнца до Земли. С такого расстояния солнечный свет проходит от Солнца до Плутона за 5,5 часов.

Почему Плутон — самая холодная планета в Солнечной системе?

Плутон находится в регионе, известном как пояс Койпера, скоплении ледяных скал, оставшихся после образования Солнечной системы. Когда Плутон был классифицирован как полномасштабная планета, он был самым холодным из девяти.Но в 2006 году Плутон был реклассифицирован как карликовая планета из-за его массы и того факта, что он не смог очистить свою орбиту на ранних этапах своего формирования.

ИНСТИТУТ АСТРОНОМИИ

Гавайский университет Информационный бюллетень 29

Плутон и Тритон: самые холодные миры, которые мы знаем

Тобиас К. Оуэн
Институт астрономии Гавайского университета

На краю системы планет, вращающихся вокруг нашего Солнца, так далеко что солнечный свет, отраженный от их поверхностей, достигает нас за 4 часа (при скорость 186000 миль в секунду!), есть два маленьких мира, состоящих в основном из лед.Одна из них — Плутон, самая далекая из всех планет. Другой Тритон, самый большой спутник планеты Нептун. Оба эти объекта посвящены того же размера — примерно на две трети больше нашей Луны. Потому что они такие ужасно далеко от солнца, их поверхности очень холодные, всего 37 градусов выше абсолютного нуля (-393 градуса по знакомой шкале Фаренгейта).

Это самый четкий вид Плутона и Харона, сделанный космическим телескопом НАСА Хаббл в феврале 1994 года, когда планете было 2 года.6 миллиардов миль (4,4 миллиарда километров) от Земли. (Д-р Р. Альбрехт, Европейский координационный центр космического телескопа ЕКА / ESO; НАСА)

Из-за большого расстояния и небольшого размера Плутон и Тритон очень слабы, поэтому мы можно только хорошо изучить их с помощью наших самых больших телескопов. До недавнего времени мы понятия не имел, какие вещества присутствовали на поверхности этих ледяных миров. Были ли здесь скалистые пейзажи, как на нашей Луне, или эти поверхности покрытые водяным льдом, как спутники Сатурна? В 1993 году команда во главе с Астрономы Гавайского университета используют программу 3.8-метровый (150-дюймовый) Соединенное Королевство Инфракрасный телескоп на Мауна-Кеа обнаружил, что поверхности Плутона и Тритон покрыт замороженным азотным льдом, смешанным с небольшим количеством замороженный оксид углерода, метан, а на Тритоне — диоксид углерода. Оба тела имеют чрезвычайно тонкую атмосферу, состоящую в основном из азота, того же газа, который доминирует в нашей атмосфере здесь, на Земле.

Кажется, что температура поверхности Плутона и Тритона настолько низка, что обычные соединения, известные нам как газы, превращаются в лед.На самом деле мы знакомы с твердым углекислым газом, поскольку это вещество мы называем «сухим льдом». На На Земле этот лед образуется при температуре -100 градусов по Фаренгейту. А теперь представьте поверхность Плутона при температуре -393 градуса по Фаренгейту! Если Земля внезапно переместился на расстояние Плутона от Солнца, не только океаны замерзнуть сверху вниз, наша атмосфера замерзнет на поверхность нашей планеты. Верхний слой этого покрытия — азотный лед, точно так же на Плутоне.

Космический корабль «Вояджер-2» получил это изображение Тритона с высоким разрешением во время его близкого пролета в августе 1989 года. Внизу видна большая южная полярная шапка. (С любезного разрешения NASA / JPL)

Многие загадки об этих крошечных холодных мирах остаются неразгаданными. Например, космический корабль «Вояджер-2» обнаружил наличие шлейфов темного материала поднимается в атмосферу Тритона с его поверхности, и мы пока не знаем, как это могло случиться в таком холодном мире. НАСА рассматривает планы по созданию космический корабль, чтобы облететь Плутон в 2006 году, что дало бы нам возможность поближе познакомиться с последняя неизведанная планета Солнечной системы.Мы можем только догадываться, что нового чудеса откроются этой миссией.

Подготовлено Институтом астрономии Гавайского университета

Для получения дополнительной информации или дополнительных копий, напишите
Помощнику директора
UH Institute for Astronomy
2680 Woodlawn Drive
Honolulu, HI 96822

Благодарности: Луиза Х. Гуд, Венди Ф. Накано и Карен М. Ребок.

© 1996 Институт астрономии Гавайского университета
Последняя редакция, январь 1996 г.

Вернуться на главную страницу Института астрономии страница

Жизнь внутри Плутона? Горячее рождение карликовой планеты могло создать внутренний океан | Космос

Плутон с его бассейном Sputnik Planitia справа.Изображение предоставлено НАСА / Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Юго-западным исследовательским институтом / Алекса Паркера.

Дэвид Ротери, Открытый университет

Плутон, как и многие другие карликовые планеты во внешней Солнечной системе, часто считается темным, ледяным и бесплодным — с температурой поверхности всего -382 градуса по Фаренгейту (-230 градусов по Цельсию). Но теперь новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience , предполагает, что с момента образования тело имело теплую внутреннюю часть и все еще может иметь жидкий внутренний океан под ледяной коркой.

Это может означать, что другие крупные ледяные карликовые планеты тоже могли иметь внутренние океаны, а некоторые, возможно, сохранились и сегодня. Это захватывающе, ведь там, где есть теплая вода, может быть жизнь.

Около заката вид на изрезанные ледяные горы Плутона и плоские равнины. Изображение предоставлено НАСА / Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Юго-западным исследовательским институтом.

Как только зонд НАСА New Horizons начал отправлять обратно свои снимки и другие данные о своем пролете мимо Плутона в 2016 году, стало ясно, что это один из самых интересных миров, которые когда-либо видели.Под слоистой дымкой атмосферы скрывается холодная, покрытая кратерами поверхность нечистого водяного льда и один крупный ударный бассейн (Sputnik Planitia), затопленный замороженным азотом.

Корка водяного льда изрезана многочисленными трещинами, все из которых, по-видимому, являются результатом растяжения поверхности. Эти трещины во льду давали первые намеки на то, что под ними может течь жидкая вода в форме внутреннего океана между ледяной оболочкой и каменным ядром. Вскоре появилось больше доказательств в пользу этого, например, намеки на то, что ледяная оболочка смогла переориентироваться, скользя по практически не имеющему трения (следовательно, жидкому) внутреннему пространству.

Художественная концепция интерьера Плутона. Океан жидкой воды находится между ледяной коркой и каменистым ядром. Изображение предоставлено Пэм Энгебретсон / Physics Org / The Conversation .

Если у Плутона есть внутренний океан, он далеко не уникален. Доказательства существования современных океанов внутри ледяных спутников, таких как Европа Юпитера, Титан и Энцелад Сатурна, настолько убедительны, что немногие ученые сомневаются в вероятности существования океана внутри Плутона на протяжении хотя бы части его истории.

Время растрескивания

Понимание, предлагаемое новым исследованием, получено при изучении карт формы и особенностей Плутона.Исследователи обнаружили, что трещины на его поверхности имеют любой возраст — начиная с самых отдаленных времен, которые мы можем видеть, вскоре после образования поверхности, возможно, 4,5 миллиарда лет назад.

Ученые предположили, что Плутон вырос, медленно накапливая ледяной материал, который конденсировался при формировании внешней солнечной системы. В таком сценарии внутренний океан не мог бы образоваться до тех пор, пока тепло, образовавшееся в результате радиоактивного распада в скалистом ядре, не накопилось достаточно, чтобы растопить покрывающий лед.

В этой ситуации самые старые геологические разломы на поверхности будут иметь определенные специфические характеристики (так называемые особенности сжатия). Это связано с тем, что превращение нижней части льда в более плотную и меньшую по объему жидкую воду привело бы к сжатию лежащего выше льда.

Другие типы трещин, интерпретируемые как «трещины растяжения», могли начать формироваться только тогда, когда верхняя часть этого океана начала замерзать, когда его тепло уходило в космос. Давление льда заставило внутреннюю часть немного расшириться, немного растянув и растрескивая поверхность.Однако с самых древних времен поверхность Плутона изрезана только трещинами растяжения.

Часть карты топографии Плутона (темный = низкий, яркий = высокий). Темная (низкая) область на востоке является частью Sputnik Planitia. К западу от него текут древние желоба с севера на юг; более очевидные, более узкие и более молодые трещины идут наклонно. Изображение предоставлено Полом Шенком / The Conversation .

Авторы поэтому утверждают, что молодой Плутон вырос до своего нынешнего размера за счет накопления крошечных кусочков материала в процессе так называемого «нарастания гальки», который был достаточно энергичным и быстрым, чтобы вызвать таяние у основания ледяного слоя.Это называется «горячий старт», хотя все, что это означает, «достаточно тепло, чтобы водяной лед растаял».

Кора с первого момента, когда она стала устойчивой, никогда не испытывала сжатия. Вместо этого его поверхность претерпела расширение, поскольку жидкая вода в верхней части океана замерзла на основании ледяной оболочки в течение первых полумиллиарда лет существования Плутона.

Тогда замерзание океана могло приостановиться примерно на следующий миллиард лет, потому что накопление радиоактивного тепла временно могло уравновесить скорость выхода тепла в космос.Но с тех пор, когда производство радиоактивного тепла Плутоном со временем уменьшилось, крыша океана продолжала замерзать. Толщина ледяной оболочки, возможно, увеличилась вдвое и составила около 180 км (около 110 миль). Уцелевший океан, вероятно, представляет собой слой толщиной 200 км (120 миль) между льдом и скалой.

Океаны и жизнь

Внутренние океаны завораживают не только потому, что изменения объема могут растягивать или сжимать поверхность, но и потому, что они являются потенциальной средой обитания для жизни.Неважно, что температура поверхности Плутона чрезвычайно низкая, потому что любой внутренний океан будет достаточно теплым для жизни.

Это не может быть жизнь, энергия которой зависит от солнечного света, как и большинство других форм жизни на Земле, и ей придется выживать за счет, вероятно, очень скудной химической энергии, доступной на Плутоне. Таким образом, хотя мы не можем исключить возможность существования жизни внутри Плутона, Европа и Энцелад, вероятно, будут лучшими соперниками, поскольку у них больше доступной химической энергии.

Дэвид Ротери, профессор планетных наук о Земле, Открытый университет

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons.Прочтите оригинальную статью.

Итог: Новое исследование предполагает, что Плутон имел теплую внутреннюю часть с момента своего образования и, возможно, все еще имел жидкий внутренний океан под своей ледяной корой. Это может означать, что другие крупные ледяные карликовые планеты тоже имели внутренние океаны, а некоторые из них, возможно, сохранились и сегодня. Это захватывающе, ведь там, где есть теплая вода, может быть жизнь.

EarthSky Voices

Просмотр статей

Об авторе:

Члены сообщества EarthSky, в том числе ученые, а также писатели, пишущие о науке и природе со всего мира, решают, что для них важно.

Что такое температура и атмосфера Плутона, как

Планета Плутон считается самой холодной планетой Солнечной системы. Это факт, что планета Плутон находится в 30-50 раз от Солнца, и некоторые исследователи полагают, что его температура и атмосфера могут перемещаться по орбите планеты. У большинства планет есть своя собственная температура и атмосфера, которые имеют тенденцию меняться с течением времени в зависимости от времени года.Некоторые изменения, происходящие с другими планетами, являются экстремальными по сравнению с другими планетами. Температура и атмосфера планеты Плутон составляет около 369 градусов по Фаренгейту или эквивалент 223 градусов по Цельсию. Различия в температуре и атмосфере незначительны. Таким образом, это будет иметь широкий спектр воздействия на планету.

Окружающая среда Плутона

Планета Плутон состоит из каменистого ядра, окруженного различными формами газов и льдов. Согласно некоторым научным исследованиям, расстояние между Солнцем и планетой Плутон минимальное.Это просто означает, что если такая ситуация произойдет, температура будет достаточно высокой, чтобы сублимировать газ и создать разреженную атмосферу. Когда планета Плутон удаляется от Солнца, атмосфера планеты и газы исчезнут.

Если калий, находящийся под поверхностью, подвергнется так называемому радиоактивному распаду, температура планеты Плутон повысится, чтобы поддерживать ледяную оболочку океана. Планета Плутон находится в поясе Койпера, который является одним из регионов Солнечной системы, ответственных за образование замерзающих горных пород.

Плутон против других планет

Если вы сравните планету Плутон с другими планетами, вы увидите, что это одна из самых холодных существующих планет. В 2006 году планета Плутон была классифицирована как карликовая планета, поскольку планета не могла двигаться по своей орбите и формированию. Планета Плутон входит в число миллионов льдов и горных пород с аналогичной температурой и атмосферой.

Плутон состоит из холодных и крошечных камней, но кажется, что планета неспособна иметь желаемую температуру и атмосферу из-за ее удаленности и размеров.Своим крошечным телом он служит тем, что увеличивает атмосферу в форме потока.

Газы Плутона

Газы, присутствующие в атмосфере планеты Плутон, — это азот, метан и окись углерода. Эта планета очень далеко от Солнца, и это одна из причин, по которой большинству ученых трудно проводить исследования и наблюдения за этой планетой. Они провели эксперимент, чтобы узнать, есть ли у планеты Плутон температура и атмосфера, но им это не удалось.Большинство ученых и астрономов очень много работают, чтобы собрать ценную информацию о температуре и атмосфере этой планеты.

Некоторые ученые также думают, что здесь также есть ветры и облака, но они хотят убедиться в этом, и поэтому они все еще проводят эксперименты и исследования по этому вопросу. В 2015 году команда горизонтальной миссии проведет эксперименты на планете Плутон, и они надеются, что на все их вопросы будут даны ответы.Основная цель команды — дать ясное и лучшее объяснение основных вопросов большинства ученых и астрономов.

ученых разгадывают загадку, почему на Плутоне непредсказуемо холодная погода | The Weather Channel — Статьи The Weather Channel

Слои дымки над Плутоном, как видно с космического корабля NASA New Horizons во время пролета карликовой планеты в июле 2015 года.

(NASA / JHUAPL / SwRI)

• Ученые оценили температуру Плутона колеблется около минус 280 градусов по Фаренгейту.
• Данные, собранные зондом НАСА New Horizons, показали, что температура на 53 градуса ниже ожидаемой, что озадачило ученых.
• Новое исследование объясняет несоответствие в дымке, содержащей углеводородные частицы, на карликовой планете.

Ученые работали в течение последних двух лет, чтобы понять, почему температура поверхности Плутона намного ниже, чем ожидалось, и теперь группа астрономов заявляет, что они верят, что разгадали загадку.

Хотя может показаться, что ответ очевиден — карликовая планета находится так далеко от Солнца, — ученые говорят, что фактическая температура намного ниже, чем это было теоретически оценено на основе расстояния и других факторов.

Согласно исследованию, опубликованному в среду в журнале Nature, углеводородные частицы в атмосфере карликовой планеты являются причиной неожиданных холодов. Результаты являются исключительными, потому что это означает, что Плутон является уникальным среди планетных атмосфер Солнечной системы, потому что его температура «в основном контролируется частицами дымки, а не молекулами газа», — отмечается в исследовании.

Несоответствие между теоретической температурой поверхности около минус 280 градусов по Фаренгейту и фактической зарегистрированной температурой минус 333 градуса по Фаренгейту было обнаружено во время облета зонда НАСА New Horizons в июле 2015 года.Во время того же пролета зонд также зафиксировал изображения дымки, чего ученые раньше не регистрировали.

«Это было загадкой с тех пор, как мы впервые получили данные о температуре от New Horizons», — сказал в пресс-релизе ведущий автор Си Чжан, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Санта-Круз. «Плутон — первое известное нам планетарное тело, у которого в энергетическом балансе атмосферы преобладают твердофазные частицы дымки, а не газы.«

(БОЛЬШЕ: Плутон имеет тропические и арктические регионы, говорят ученые New Horizons)

Используя данные зонда о распределении молекул газа и частиц дымки, исследователи создали модели, которые предполагают, что дымка не только поглощает солнечную энергию, нагревая карликовую планету, но и излучает большую часть этой энергии обратно в космос в виде инфракрасного излучения. из-за углеводородных частиц.

Чжан отметил, что избыточное инфракрасное излучение должно быть обнаружено космическим телескопом Джеймса Уэбба после его запланированного запуска в 2019 году, что помогло подтвердить выводы команды.

Каковы температуры карликовых планет? — MVOrganizing

Каковы температуры карликовых планет?

Кроме того, температура поверхности карликовой планеты в среднем составляет от 130 до 200 градусов Кельвина по сравнению с земными 300 К, в то время как у Европы мороз от 50 до 110 К. «По крайней мере, на экваторе, где поверхность более теплая, Церера могла сохранить своего рода жидкость, — сказал Кастильо-Рогез.

Какова температура всех планет?

Температура поверхности внутренних каменистых планет

Меркурий	— 275 ° F (- 170 ° C)	+ 840 ° F (+ 449 ° C)
Венера	+ 870 ° F (+ 465 ° C)	+ 870 ° F (+ 465 ° C)
Земля	— 129 ° F (- 89 ° C)	+ 136 ° F (+ 58 ° C)
Луна	— 280 ° F (- 173 ° C)	+ 260 ° F (+ 127 ° C)
Марс	— 195 ° F (- 125 ° C)	+ 70 ° F (+ 20 ° C)

Карликовые планеты холодные?

По состоянию на июнь 2009 года официально насчитывается пять карликовых планет.Это Плутон, Церера, Эрида, Хаумеа и Макемаке. Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке вращаются по орбите далеко от Солнца. Это делает их очень и очень холодными местами.

Какие температуры на Плутоне?

Температура на Плутоне может составлять от -375 до -400 градусов по Фаренгейту (от -226 до -240 градусов по Цельсию). Горы Плутона могут достигать высоты от 6500 до 9800 футов (от 2 до 3 километров) и представляют собой большие блоки водяного льда, иногда покрытые слоем замороженных газов, таких как метан.

Какая планета самая холодная?

Седьмая планета от Солнца, Уран имеет самую холодную атмосферу среди всех планет Солнечной системы, хотя и не является самой далекой.

Какая планета от наименьшего до наибольшего?

Чтобы гарантировать, что список останется неизменным, просто подумайте о чем-нибудь вроде «Меркурий встречался с Венерой каждую ночь, пока Сатурн не прыгнул». По сути, это указывает на то, что размер планет в порядке от наименьшего к наибольшему — это Меркурий, Марс, Венера, Земля, Нептун, Уран, Сатурн и Юпитер.

Какая планета является шестой по величине?

Однако она считается карликовой планетой, масса которой составляет примерно одну шестую массы Луны.Плутон в основном состоит из камней и льда, об этой карликовой планете известно относительно немного .