Ганимед титан тритон луна меркурий плутон начертить

Титан, Тритон и Плутон

Титан, самый большой спутник Сатурна, единственный спутник в Солнечной системе, имеющий, как известно, плотную атмосферу. Полет автоматической станции «Вояджер-1», приблизившейся в 1980 г. на расстояние около 5000 км к поверхности Титана и передавшей на Землю большое количество данных о химических и физических условиях на этом необычном космическом теле величиной с планету Меркурий, положил конец многочисленным домыслам. (Полная сводка данных и результатов исследований этого спутника многими учеными содержится в статьях Стоуна и Майнера, а также Поллака [15, 19].).

Как видно из табл. 4, атмосферное давление у поверхности Титана равно 1,6 атм. Его атмосфера состоит в основном из азота (90% или более) и метана (1-10%), обнаружены также небольшие количества этана, ацетилена, этилена (С₂Н₄) и цианистого водорода. Последние представляют собой продукты фотохимических реакций, и, как мы видели, некоторые из них обнаружены также в атмосфере Юпитера. Они образовались в результате воздействия УФ-излучения Солнца на метан, а цианистый водород (HCN) при воздействии на газообразный азот. При низкой температуре, господствующей на Титане (-180°С), аммиак должен существовать в виде твердого льда. В атмосфере Титана обнаружены также молекулы моноксида и диоксида углерода. Это явилось неожиданностью, так как ранее предполагалось, что кислород, присутствующий на Титане в составе водяного льда, вымораживается на поверхности. Источником кислорода может быть вода, содержащаяся в упавших метеоритах. (Такая же вода может служить источником кислорода, который участвует в образовании моноксида углерода, обнаруженного в атмосфере Юпитера.)

Поверхность Титана скрыта атмосферным туманом — своего рода смогом, — который, как предполагается, состоит из больших молекул углеводородов, образующихся фотохимическим путем из метана (см. фото 5). Увеличение размеров частиц этого смога в результате их слипания может привести к образованию настолько крупных зерен, что они могут оседать на поверхность, образуя сугробы. Кроме того, если учесть низкую температуру Титана, не исключена возможность наличия на его поверхности жидкого этана, который, как предполагается, способен образовать целый океан. Таким образом, Титан может в изобилии обладать как органическими веществами, так и растворителем. И все же из-за низкой температуры (близкой к температуре жидкого воздуха) вряд ли он может представлять собой место, благоприятное для жизни. При — 180°С химические реакции протекают в растворе слишком медленно для многих процессов химической эволюции, даже если иметь в виду солидный возраст Солнечной системы. Химические процессы, протекающие в атмосфере, получают необходимую энергию за счет фотонов УФ-излучения Солнца. А химические процессы в растворах зависят от тепловой энергии, которой у Титана мало. Тем не менее органическая химия Титана — крайне привлекательный предмет для будущих космических исследований.

Фото 5. Фотография Титана, сделанная в искусственном цвете с борта космического аппарата «Вояджер». В атмосфере виден слой дымки, образовавшийся в результате фотохимических процессов. (НАСА и Лаборатория реактивного движения)

Тритон, самый большой из спутников Нептуна, наблюдать трудно, и поэтому он плохо изучен. Недавно было установлено, что Тритон обладает разреженной атмосферой, состоящей из метана; однако, учитывая размеры и низкую температуру атмосферы, можно предполагать, что на самом деле она более плотная. Температура на поверхности Тритона меньше, чем у Титана, и значительно ниже точки замерзания жидкого воздуха.

Плутон — самая малая и удаленная от Солнца планета. Его орбита в среднем столь же далеко проходит от Нептуна, как орбита Сатурна-от Солнца. Очень малая масса и необычная форма орбиты Плутона свидетельствуют о том, что он, по-видимому, возник иным путем, нежели другие планеты. Предполагают, что первоначально это был спутник Нептуна и его следует считать скорее астероидом, чем истинной планетой. Если это так, то можно предполагать, что он имеет разреженную атмосферу, состоящую из метана, и твердый метан на поверхности. Температура на поверхности Плутона еще ниже, чем на Тритоне. Трудно представить менее подходящее место для жизни.

Рассмотрев все планеты, кроме Марса (и Земли), с точки зрения существования на них жизни, мы приходим к заключению, что ни одна из них в настоящее время не обеспечивает пригодной для жизни среды, хотя в некоторых случаях не исключено, что когда-то условия там были более благоприятными. Разумеется, в Солнечной системе многое еще не изучено, но вряд ли будущие открытия изменят это представление. Все изложенные здесь соображения и выводы были в основном известны (или предполагались) еще до запуска на Марс в 1975 г. двух космических аппаратов «Викинг». К тому времени стало ясно, что только Марс можно рассматривать как возможное место существования внеземной жизни. В следующей главе мы перейдем к удивительной истории исследований Марса, кульминацией которой стали полеты «Викингов».

Источник

§ 10. Спутники планет

Изучив этот параграф, мы узнаем:

какие физические условия существуют на поверхности спутников планет;
возможна ли жизнь на некоторых спутниках планет;
почему вокруг планет существуют кольца.

Спутники Марса

Фобос (греч.— страх) и Деймос (греч.— ужас) названы в честь вечных спутников бога войны Марса. Эти космические тела по форме напоминают огромные картофелины: наибольший диаметр Фобоса — 28 км, а Деймоса — 16 км. На поверхности темного цвета есть множество кратеров (рис. 10.1). Космонавты на поверхности этих спутников вынуждены будут привязываться к кораблю, потому что маленькая сила тяжести доставит много хлопот при передвижении — толчок ноги может придать телу скорость, достаточную для межпланетных полетов.

Рис. 10.1. И Деймос, и Фобос имеют твердую поверхность, которая покрыта слоем черной пыли и «засеяна» кратерами. На Фобосе видны странные борозды, похожие на пашню

Для любознательных

Существование спутников Марса предсказывал еще Кеплер, который верил в магическую силу цифр: Земля имеет 1 спутник, у Юпитера были известны в то время 4 спутника, поэтому вокруг расположенного посередине Марса должны обращаться 2 спутника. Затем эту идею развил Свифт, который в книге «Путешествие Гулливера» описал спутники Марса. Но только в 1877 г. А. Холл (США) открыл Фобос и Деймос. Периоды их обращений (7,7 ч и 30,3 ч) и расстояние до планеты оказались почти такими, как описал Свифт 150 лет назад. На самом деле никакой магии в этом странном предположении нет, потому что Свифт наверняка знал, что при помощи третьего закона Кеплера можно определить период обращения и расстояние спутника до Марса.

Спутники Юпитера

Юпитер имеет, по меньшей мере, 63 спутника, которые были зарегистрированы до 2011 г., и тусклые кольца. Четыре крупнейших спутника — Ио, Европа, Ганимед, Каллисто (рис. 10.2) открыл Галилей при помощи своего первого телескопа, поэтому их называют Галилеевы спутники. Ио имеет наибольшую геологическую активность среди всех тел Солнечной системы — там зарегистрировано 8 постоянно действующих вулканов, из жерл которых выбрасываются раскаленные газы и магма (рис. 10.3). Ио привлекает внимание фантастической гаммой цветов — желтых, красных и коричневых, которые придают ему соединения серы, присутствующие в продуктах извержения вулканов. Поверхность Ио совсем ровная: жидкая магма при температуре +400 °С заполняет любые впадины.

Рис. 10.2. Галилеевы спутники Юпитера: Европа, Ганимед и Каллисто — покрыты снегом и льдом. Под ледовой корой может существовать океан жидкой воды, в которой не исключена вероятность жизни

Рис. 10.3. На Ио много серы и действующих вулканов

Три других Галилеевых спутника — Европа, Ганимед и Каллисто — очень похожи между собой: на их поверхности видно много снега и льда (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Трещины в ледовом панцире Европы

На этих спутниках под ледяной корой может существовать океан жидкой воды. Многочисленные кратеры свидетельствуют об интенсивной метеоритной бомбардировке в прошлом. При взрывах из кратеров вытекала вода, которая заполняла долины, поэтому на поверхности не видно участков с большими перепадами высоты. Правда, в некоторых местах замечены загадочные образования, напоминающие желобки и гребни горных хребтов, что свидетельствует о возможной тектонической деятельности в прошлом. Ганимед является самым крупным спутником в Солнечной системе, который по размерам превосходит даже Меркурий.

Для любознательных

На поверхности Каллисто привлекает внимание серия концентрических гребней и гряды холмов, окружающих два больших участка, названные бассейнами. Гряды холмов очень похожи на рябь — волны, которые образует брошенный в воду камень. Наверное, энергия, выделившаяся при падении гигантского метеорита, растопила лед, но при сильном морозе (-150°С) вода мгновенно замерзла.

«Семья» Сатурна

«Семья» Сатурна состоит из системы колец и 62 спутников, которые были открыты до 2011 г., но большинство из них имеют небольшие размеры (рис. 10.5, 10.6). Самый крупный спутник Титан окружен густой азотной атмосферой, и его поверхность спрятана под облаками из метана. Несмотря на малую силу тяготения (1/7 земного) атмосферное давление на поверхности Титана составляет 1,6 атм, потому что масса столба воздуха над единицей поверхности в 10 раз больше, чем на Земле.

Крупные спутники Сатурна

Титан
Рея
Япет
Диона
Тефия
Энцелад
Мимас
Янус

2575
765
720
560
525
251
197
100

Рис. 10.5. Титан имеет густую азотную атмосферу с примесями метана. Возможно, там выпадают метановые дожди, а на поверхности существуют моря из жидкого метана

Рис. 10.6. Спутники Сатурна Энцелад (слива) и Диона. Множество кратеров на ледяной поверхности свидетельствуют, что там давно не происходила никакая тектоническая деятельность

Для любознательных

На поверхности Титана даже днем полумрак — сквозь 100-километровый слой тумана пробивается очень мало света, поэтому температура на поверхности -180°С. Именно такая низкая температура и обусловливает существование довольно плотной атмосферы, в то время как на Меркурии и на спутнике Юпитера Ганимеде атмосфера практически отсутствует, хотя они имеют большую массу. Фантасты утверждают, что на Титане даже может существовать жизнь, потому что в атмосфере обнаружено много компонентов органических соединений.

Кольца Сатурна

Кольца Сатурна (рис. 10.7) впервые увидел Галилей в 1610 г., но с помощью небольшого телескопа он не смог распознать истинную суть наблюдения. Он обнаружил, что по бокам Сатурн имеет две шишки, которые сливаются, если смотреть на них с большого расстояния.

Рис. 10.7. В зависимости от того, как сориентирован Сатурн относительно Земли, его кольца могут быть видны максимально раскрытыми или, когда Земля находится в плоскости колец и они становятся невидимыми, мы их видим с ребра

Только в 1659 г. датский астроном X. Гюйгенс доказал, что шишки представляют собой тонкое плоское кольцо вокруг Сатурна. Во время наблюдений с поверхности Земли в большие телескопы видны три концентрических кольца, но с помощью АМС было обнаружено, что эти кольца состоят еще из тысяч отдельных узких колец (рис. 10.8).

Рис. 10.8. На снимках АМС «Вояджер» видны тысячи концентрических колец Сатурна, которые удивительно переплетены между собой

Исследования показывают, что диаметр частиц в кольцах колеблется в пределах от миллиметра до десятков метров и состоят эти маленькие спутники из снега и льда. Толщина колец очень мала по сравнению с их шириной, всего несколько десятков метров.

Для любознательных

В 1848 г. французский астроном Рош доказал, что существует предел в расстоянии до планеты, и спутники планет не могут к ней приближаться, потому что гравитационные силы разорвут их на части. Если средняя плотность спутника такая же, как планеты, то этот предел Роша равен 2,4 радиуса планеты. Есть гипотеза: когда-то существовал спутник Сатурна, который вошел за предел Роша и был разорван приливными силами. Согласно другой гипотезе, кольца —- это остатки того строительного материала, из которого образовалась Солнечная система 5 млрд лет назад. Эту гипотезу подтверждают небольшие тусклые кольца вокруг других планет-гигантов.

Спутники Урана

Уран имеет темные кольца и 27 спутников, которые были зарегистрированы до 2011 г. При помощи телескопов открыты только 5 крупных спутников: Ариэль, Умбриэлъ, Титания, Оберон и Миранда, а все остальные впервые сфотографированы в 1986 г. АМС «Вояджер-2». Спутники повернуты к Урану одним полушарием, а их орбиты лежат в плоскости экватора, вследствие чего на всех спутниках происходит такая же странная смена времен года, как и на Уране (см. § 9).

Читайте также: Фанфик по фэндому луна

Рис. 10.9. На поверхности Миранды видны странные овраги и долины, напоминающие трековые дорожки на стадионах

Большие спутники состоят изо льда и скалистых пород. Миранда (рис. 10.9) является наиболее интересным спутником, на котором видны территории с долинами, пропастями и грядами гор. Это все свидетельствует о периодах катастроф в его геологической истории, когда несколько раз неизвестные космические факторы меняли поверхность спутника. Титания и Оберон (рис. 10.10) имеют множество кратеров. Серый цвет поверхности свидетельствует о том, что снег на ней грязный.

Рис. 10.10. Оберон (слева), Титания (справа)

Спутники Нептуна

В наше время (2011 г.) известно 13 спутников Нептуна и выявлены тонкие тусклые кольца. При помощи телескопов было открыто 2 спутника — Тритон и Нереида, а другие сфотографировала АМС «Вояджер-2» в 1989 г. Самый крупный спутник Нептуна Тритон (радиус — 1380 км) имеет несколько загадочных образований. Светлая поверхность Тритона поглощает мало солнечной энергии, поэтому температура там не поднимается выше -236 °С. Это самая низкая дневная температура, которую зарегистрировали на спутниках планет Солнечной системы. Поверхность Тритона твердая (рис. 10.11).

Рис. 10.11. Южный полюс Тритона. Поверхность покрыта льдом и снегом, а в полярной шапке, возможно, присутствует замерзший азот

Тритон — единственный большой спутник среди тел Солнечной системы, который движется вокруг планеты в обратном направлении по сравнению с вращением Нептуна вокруг оси. Это свидетельствует о том, что Тритон, возможно, был когда-то захвачен гравитационным полем Нептуна и теперь по спирали приближается к планете. Когда сстояние между Нептуном и Тритоном уменьшится до 65000 км (предел Роша), приливные силы разрушат спутник, и вокруг Нептуна образуется огромное кольцо, подобное кольцам Сатурна.

Выводы.

Спутники планет Солнечной системы имеют различные физические характеристики. Поверхность большинства спутников покрыта снегом и льдом, а на спутниках Юпитера Европе, Ганимеде и Каллисто, возможно, существуют океаны жидкой воды. Крупнейший спутник Сатурна Титан окружен плотной атмосферой, и на его поверхности могут быть океаны метана. В метановых морях при низких температурах органические соединения могли бы образовать формы жизни, которые не похожи на земные, так как там вместо воды растворителем мог бы служить жидкий метан. Спутники планет в будущем могут стать космическими базами для освоения Солнечной системы.

Тесты

Почему иногда кольца Сатурна исчезают?
Какой из больших спутников движется вокруг планеты в обратном направлении?
На поверхности каких спутников может существовать жизнь?
Какой из спутников имеет густую азотную атмосферу с примесями метана?
На каких спутниках обнаружены действующие вулканы?
Чем объясняется удивительная окраска Ио?
О чем свидетельствуют многочисленные кратеры на спутниках Юпитера?
Какие спутники планет имеют атмосферу?
Что объясняет наличие плотной атмосферы на Титане?
Определите свой вес на поверхности одного из спутников планет, радиусы которых приведены в этом параграфе, если его плотность 2 г/см 3 .
На поверхности какого спутника ваш вес будет самым большим?

Диспуты на предложенные темы

Поверхность каких спутников можно использовать для построения космических поселений?

Задания для наблюдений

С помощью бинокля или школьного телескопа можно наблюдать Галилеевы спутники Юпитера. Определите моменты затмения одного из этих спутников — когда он исчезает за диском Юпитера.

Ключевые понятия и термины:

Галилеевы спутники, кольца вокруг планет, предел Роила.

Источник