Космические объекты

Астероиды

Астероид

Мелкое каменистое небесное тело неправильной формы, движущееся по своей орбите вокруг Солнца и уступающее по массе и размерам планетам.

Термин «астероид» был придуман композитором Чарлзом Бёрни и введён Уильямом Гершелем на основании того, что эти объекты при наблюдении в телескоп выглядели как точки, подобно звёздам, — в отличие от планет, которые при наблюдении в телескоп выглядят дисками. Точное определение термина «астероид» до сих пор не установилось. До 2006 года астероиды также называли малыми планетами.

В Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов. По данным Центра малых планет по состоянию на 11 сентября 2017 г. в базе данных насчитывалось 739 062 объекта, из которых для 496 915 точно определены орбиты и им присвоен официальный номер, более 19 000 из них имели официально утверждённые наименования. Предполагается, что в Солнечной системе может находиться от 1,1 до 1,9 миллиона объектов, имеющих размеры более 1 км. Большинство известных на данный момент астероидов сосредоточено в пределах пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 3,0—3,6⋅1021 кг, что составляет всего около 4 % от массы Луны.

Общая классификация астероидов основана на характеристиках их орбит и описании видимого спектра солнечного света, отражаемого их поверхностью. Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Обычно группа получает название по имени первого астероида, который был обнаружен на данной орбите. Группы — относительно свободные образования, тогда как семейства — более плотные, образованные в прошлом при разрушении крупных астероидов от столкновений с другими объектами.

Сначала астероидам давали имена героев римской и греческой мифологии, позднее открыватели получили право называть их как угодно — например, своим именем. Вначале астероидам давались преимущественно женские имена, мужские имена получали только астероиды, имеющие необычные орбиты. Позднее и это правило перестало соблюдаться.

В настоящее время имена астероидам присваивает Комитет по номенклатуре малых планет. Получить имя может не любой астероид, а лишь тот, орбита которого достаточно надёжно вычислена.

Галактики

Галактика

Далёкий космический объект, состоящий из гравитационно-связанной системы из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи.

Все галактики (за исключением нашей) — чрезвычайно далёкие астрономические объекты. Расстояние до ближайших из них измеряют в мегапарсеках, а до далёких — в единицах красного смещения z . Разглядеть на небе невооружённым глазом можно всего лишь четыре галактики: галактика Андромеды, Большое и Малое Магеллановы Облака и галактика М33 в созвездии Треугольника.

Общее количество галактик в наблюдаемой части Вселенной пока точно неизвестно. В 1990-х годах основываясь на наблюдениях космического телескопа «Хаббл» считали что, всего существует порядка 100 миллиардов галактик. В 2016 году эту оценку пересмотрели и увеличили число галактик до двух триллионов. В 2021 году по новым данным, полученных космическим аппаратом New Horizons оценка числа галактик была вновь уменьшена, и теперь составляет всего несколько сотен миллиардов.

Галактики отличаются большим разнообразием: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), линзовидные, карликовые, неправильные и т. д.

Галактики не имеют чётких границ. Нельзя точно сказать, где кончается галактика и начинается межгалактическое пространство. Спектр галактик складывается из излучения всех составляющих её объектов. Спектр среднестатистической галактики имеет два локальных максимума. Основной источник излучения — это звёзды, максимум интенсивности излучения большинства из них находится в оптическом диапазоне (первый максимум). Обычно в галактике много пыли, которая поглощает излучение в оптическом диапазоне и переизлучает его в инфракрасном диапазоне. Отсюда второй максимум — в инфракрасной области.

Млечный Путь

Семейство миллиардов звёзд, к которому принадлежат Солнце и Солнечная система, собранное в сплющенный спиралевидный диск.

Название Млечный Путь распространено в западной культуре и является заимствованным из древнегреческой мифологии. По древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.

В советской астрономической школе галактика Млечный Путь называлась просто «наша Галактика» или «система Млечный Путь»; словосочетание «Млечный Путь» использовалось для обозначения видимых звёзд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь.

Галактика содержит, по современной оценке, от 200 до 400 миллиардов звёзд. Их основная масса расположена в форме плоского диска. Большая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи, поэтому точное определение массы Млечного Пути весьма затруднено. По оценкам учёных, галактический диск, выдающийся в разные стороны в районе галактического центра, имеет диаметр около 100 000 световых лет. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и звёздные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звёзд. Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он распределён неравномерно, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднородных по структуре облаков, протяжённостью свыше нескольких тысяч световых лет, к небольшим облакам размерами не более парсека. По расчётам астрофизиков, основанным на данных наблюдений миссии космического телескопа Kepler, средний возраст толстого диска галактики, где находятся 80 % звёзд, составляет 10 миллиардов лет.

Звёзды

Звезда

Небесное тело в виде раскалённого газового шара огромной массы и величины, в котором протекают активные термоядерные процессы.

Ближайшей к Земле звездой является Солнце, другие звёзды на ночном небе выглядят как точки различной яркости, сохраняющие своё взаимное расположение. Звёзды различаются структурой и химическим составом, а такие параметры, как радиус, масса и светимость, у разных звёзд могут отличаться на порядки.

Самая распространённая схема классификации звёзд — по спектральным классам — основывается на их температуре и светимости. Кроме того, среди звёзд выделяют переменные звёзды, которые меняют свой видимый блеск по различным причинам, с собственной системой классификации. Звёзды часто образуют гравитационно-связанные системы: двойные или кратные системы, звёздные скопления и галактики. Со временем звёзды меняют свои характеристики, так как в их недрах проходит термоядерный синтез, в результате которого меняется химический состав и масса — это явление называется эволюцией звёзд, и в зависимости от начальной массы звезды она может проходить совершенно по-разному.

Расстояния до звёзд измеряются различными методами. Расстояния до самых близких звёзд измеряют методом годичных параллаксов. Для измерения расстояния до более далёких звёзд используются другие методы, например, фотометрический метод: если известно, какая у звезды абсолютная светимость, то, сравнивая её с освещённостью, можно определить расстояние до звезды. Совокупность методов определения расстояний, в том числе до звёзд, образует шкалу расстояний в астрономии.

Химический состав звёзд также различается. В основном они состоят из водорода и гелия, причём в молодых звёздах водород составляет 72—75 % массы, а гелий — 24—25 %, а с возрастом доля гелия возрастает.

У всех звёзд имеется магнитное поле. Например, у Солнца оно непостоянно, имеет сложную структуру, и его напряжённость в пятнах может достигать 4000 эрстед.

Солнце

Звезда самая близкая к Земле и единственная в Солнечной системе. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V - желтый карлик. Эффективная темпетарура поверхности Солнца — 5780 кельвин. Солнце состоит из водорода и гелия, а также других элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, угрерода, неона, кальция и хрома. Масса  Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы.

Звезда вырабатывает энергию путем термоядерного синтеза. В случае Солнца подавляющая часть энергии вырабатывается при синтезе гелия из водорода.

Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот за 225—250 миллионов лет.  В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между руковом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом Местном межзвездном облаке — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность Местном пузыре — зоне рассеянного высокотемпературного межзвездного газа.

Текущий возраст Солнца равен приблизительно 4,5 миллиарда лет. Звезда обладает мощным магнитным полем, напряженность которого меняется со временем и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума.

Излучение Солнца — основной источник энергии на Земле. Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства, позволяющие использовать его для дизенфекции воды и различных предметов. Оно также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты, например стимулирует производство в организме витамина D.

Квазары

Квазар

Самый отдалённый, самый яркий и самый мощный объект глубокого космоса, выделяющий  огромное количество энергии и излучающий радиоволны.

По современным представлениям, квазары представляют собой активные ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество, формируя аккреционный диск. Он и является источником излучения, исключительно мощного и имеющего помимо космологического гравитационное красное смещение.

В первую очередь квазары были определены как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» — звёзд. Следы родительских галактик вокруг квазаров были обнаружены лишь позднее.

Квазары обнаруживаются на очень широком диапазоне расстояний, и исследования по обнаружению квазаров показали, что в далеком прошлом активность квазаров была более распространенной. Пик эпохи квазарной активности был примерно 10 миллиардов лет назад.

Квазары называют маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний, по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества на луче зрения: сильные спектральные линии поглощения водорода разворачиваются в лес линий по красному смещению поглощающих облаков. Ввиду большой удалённости квазары, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными (не имеют параллакса), поэтому радиоизлучение квазара используется для высокоточного определения с Земли параметров траектории автоматической межпланетной станции.

Квазары находятся в центре активных галактик и являются одними из самых ярких объектов, известных во Вселенной, излучая в тысячу раз больше энергии, чем Млечный Путь, который содержит от 200 до 400 миллиардов звезд. В среднем, квазар производит примерно в 10 триллионов раз больше энергии в секунду, чем наше Солнце (и в миллион раз больше энергии, чем самая мощная известная звезда), и обладает переменностью излучения во всех диапазонах длин волн. Спектральная плотность излучения квазара распределена почти равномерно от рентгеновских лучей до дальнего инфракрасного диапазона с пиком в ультрафиолетовом и видимом диапазонах, причем некоторые квазары также являются сильными источниками радиоизлучения и гамма-излучения.

Кометы

Комета

Небольшое каменно-ледяное небесное тело, обращающееся вокруг Солнца по вытянутой орбите. При приближении к Солнцу образует кому и иногда хвост из газа и пыли.

Кометы, прибывающие из глубин космоса, выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост, иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров. Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой. Ядро диаметром в несколько километров может иметь вокруг себя кому в 80 тыс. км в поперечнике. Потоки солнечных лучей выбивают частицы газа из комы и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост, который движется за ней в пространстве.

Яркость комет очень сильно зависит от их расстояния до Солнца. Из всех комет только очень малая часть приближается к Солнцу и Земле настолько, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Самые заметные из них иногда называют «большими (великими) кометами».

Массы комет в космических масштабах ничтожны — примерно в миллиард раз меньше массы Земли, а плотность вещества из их хвостов практически равна нулю. Поэтому «небесные гостьи» никак не влияют на планеты Солнечной системы. Например, в мае 1910 года Земля проходила сквозь хвост кометы Галлея, но никаких изменений в движении нашей планеты не произошло.

Результаты исследования спектра межзвёздной кометы C/2019 Q4 (Борисова) показывают, что кометы в других планетных системах могут образовываться в результате процессов, аналогичных тем, которые привели к образованию комет в облаке Оорта в Солнечной системе.

Спутники планет

Луна

Естественный спутник, самое близкое к Земле небесное тело, совершающее вокруг Земли полный оборот за 28 дней. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планеты Солнечной системы. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км.  Луна является единственным внеземным астрономическим объектом, на котором побывал человек. Спутник постепенно удаляется от Земли, на 38 мм в год, поэтому его орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.

Сила тяжести у поверхности Луны в 6 раз слабее земной. Гравитационное влияние спутника вызывает на Земле некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. Луна не имеет магнитного, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.

Атмосфера Луны крайне разряжена. Около 3,5 млрд лет назад, во время масштабных излияний лавы, лунная атмосфера была плотнее. Время её рассеяния оценивают в 70 млн лет. По последним данным исследователей, в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров.

Ввиду практического отсутствия атмосферы небо на Луне всегда чёрное и со звёздами, даже когда Солнце находится над горизонтом. Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2⋅105 частиц/см³, а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Разрежённость атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке), в зависимости от освещённости; при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна −35 °C.

Луна состоит из коры, мантии (астеносферы), свойства которой различны и образуют четыре слоя, кроме того, переходной зоны между мантией и ядром, а также самого ядра, которое имеет внешнюю жидкую и внутреннюю твёрдую части. Атмосфера и гидросфера практически отсутствуют. Поверхность Луны покрыта реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.

Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности. Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями в среднем составляет 29,5 дней и называется синодический месяц.

20 июля 1969 года произошла первая посадка человека на поверхность Луны, в рамках реализации американской программы пилотируемого полета "Аполлон". Первым человеком, ступившим 21 июля 1969 года на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, вторым — Эдвин Олдрин. В 1972 году астронавты «Аполлона-17» капитан Джин Сернан и д-р Харрисон Шмидт стали последними людьми, высадившимися на Луну.

 

Метеориты и метеоры

Метеорит

Мелкое каменное небесное тело, путешествующее по космосу и достигшее поверхности Земли.

Космическое тело размером до 30 метров называется метеорным телом, или метеороидом. Явления, порождаемые при прохождении метеорными телами через атмосферу Земли, носят названия метеоров или, в общем случае, метеоритным дождём. Твёрдое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли, называется метеоритом.

Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет горизонтальную составляющую скорости. Это приводит к изменению траектории падения от часто почти горизонтальной в начале до практически вертикальной в конце. По мере торможения свечение метеорного тела падает, оно остывает. При соприкосновении метеорита с земной поверхностью на больших скоростях (порядка 2000-4000 м/с) происходит выделение большого количества энергии, в результате метеорит и часть горных пород в месте удара испаряются, что сопровождается мощными взрывными процессами, формирующими крупный округлый кратер, намного превышающий размеры метеорита.

Основными внешними признаками метеорита являются кора плавления, регмаглипты и магнитность. Кроме того, метеориты, как правило, имеют неправильную форму. Кора плавления образуется на метеорите при его движении через земную атмосферу, в результате которого он может нагреться до температуры около 1800°. Она представляет собой подплавленный и вновь затвердевший тонкий слой вещества метеорита. Как правило, кора плавления имеет чёрный цвет и матовую поверхность; внутри же метеорит более светлого цвета.

Регмаглипты представляют собой характерные углубления на поверхности метеорита, напоминающие отпечатки пальцев на мягкой глине. Они также возникают при движении метеорита сквозь земную атмосферу, как следствие абляционных процессов.

Метеориты обладают магнитными свойствами, причём не только железные, но и каменные. Объясняется это тем, что в большинстве каменных метеоритов имеются включения никелистого железа.

Планеты

Венера
Венера

Самая яркая и самая горячая планета в Солнечной системе, не имеющая естественных спутников и вращающаяся вокруг своей оси против часовой стрелки.

Названа в честь древнеримской богини любви и красоты. По ряду характеристик — например, по массе и размерам — Венера считается «сестрой» Земли. Венерианский год составляет 224,7 земных суток. Она имеет самый длинный период вращения вокруг своей оси, около 243 земных суток.

Венера не имеет естественных спутников. Это третий по яркости объект на небе Земли, после Солнца и Луны.

Планета имеет плотную атмосферу, состоящую более чем на 96 % из углекислого газа. Атмосферное давление на поверхности планеты в 92 раза больше, чем на поверхности Земли, и примерно равно давлению воды на глубине 900 метров. Из-за высокого давления, CO2 в приповерхностной части атмосферы по агрегатному состоянию является уже не газом, а сверхкритической жидкостью, поэтому эта часть атмосферы представляет собой «полужидкий-полугазообразный» океан из сверхкритического углекислого газа. Венера — самая горячая планета в Солнечной системе: средняя температура её поверхности 462 °C.

Венера покрыта непрозрачным слоем облаков из серной кислоты с высокой отражающей способностью, что, помимо всего прочего, закрывает поверхность планеты от прямой видимости. Высокая температура поверхности обусловлена действием парникового эффекта.

Собственное магнитное поле Венеры очень слабое. В связи со слабостью собственного магнитного поля Венеры солнечный ветер проникает глубоко в её экзосферу, что ведёт к небольшим потерям атмосферы. Наблюдения с автоматических космических станций зафиксировали в атмосфере Венеры электрическую активность, которую можно описать как грозы и молнии.

Земля

Единственная известная планета в Солнечной системе, где есть благоприятные условия для жизни человека.

Самая плотная, пятая по диаметру и массе среди всех планет и крупнейшая среди планет земной группы, в которую входят также Меркурий, Венера и Марс. Единственное известное человеку в настоящее время тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого обрела свой единственный естественный спутник — Луну. Жизнь, предположительно, появилась на Земле примерно 4,25 млрд лет назад, то есть вскоре после её возникновения.

Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, которые вместе с Мировым океаном составляют гидросферу.

Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля.

Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток — сидерический год. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год — 365,24 солнечных суток. Сутки сейчас составляют примерно 24 часа.

Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, защищает планету от космических лучей, и частично — от метеоритных бомбардировок. Она также регулирует основные климатообразующие процессы: круговорот воды в природе, циркуляцию воздушных масс, переносы тепла.

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюсы которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах — двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний.

Планета является домом примерно для 8,7 млн видов живых существ, включая человека. Территория Земли поделена человечеством на 195 независимых государств или 252 страны, взаимодействующих между собой.

Меркурий

Самая маленькая и самая быстрая планета Солнечной системы, расположенная ближе всех к Солнцу.

Названа в честь древнеримского бога торговли — быстрого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет. Её период обращения вокруг Солнца составляет всего 87,97 земных суток — самый короткий среди всех планет Солнечной системы. Оказалось, что меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года.

Меркурий относится к планетам земной группы. По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну. У него нет естественных спутников, но есть очень разрежённая атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля. Ядро Меркурия составляет 83 % от всего объёма планеты.

Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также крайне разрежённая атмосфера приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Средняя температура его дневной поверхности равна 349,9 °C, ночной поверхности −170,2 °C.

Кратеры на Меркурии варьируют от маленьких впадин, имеющих форму чаши, до многокольцевых ударных кратеров, имеющих в поперечнике сотни километров. Они находятся на разных стадиях разрушения. Есть относительно хорошо сохранившиеся кратеры с длинными лучами вокруг них, которые образовались в результате выброса вещества в момент удара. Некоторые кратеры разрушены очень сильно. Меркурианские кратеры отличаются от лунных меньшим размером окружающего ореола выбросов, из-за большей силы тяжести на Меркурии. Наличие на поверхности Меркурия хорошо сохранившихся больших кратеров говорит о том, что в течение последних 3—4 млрд лет там не происходило в широких масштабах движение участков коры, а также отсутствовала эрозия поверхности, последнее почти полностью исключает возможность существования в истории Меркурия сколько-нибудь существенной атмосферы.

Марс

Марс - четвертая по удаленности от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Названа в честь древнеримского бога войны. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом. Марс - планета земной группы с разряженной атмосферой: давление у поверхности в 160 раз меньше земного. У планеты есть два естественных спутника - Фобос и Деймос, что в переводе означают "Страх" и "Ужас", вечные спутники войны.

Масса Марса составляет 0,107 массы Земли, объём — 0,151 объёма Земли, а средний линейный диаметр — 0,53 диаметра Земли. Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы (26 000 м).

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,76 млн км. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн км, период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам.  По линейному размеру Марс почти вдвое меньше Земли. Сила тяжести у поверхности Марса составляет 39,4 % от земной (в 2,5 раза слабее). 

Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунды (относительно звёзд), длина средних марсианских солнечных суток составляет 24 часа 39 минут 35,24409 секунды, всего на 2,7 % длиннее земных суток. Для удобства марсианские сутки именуют «солами». Марсианский год равен 668,59 сола, что составляет 686,98 земных суток.

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсах зимойи до +20 °Cна экваторе летом. 

Разреженность марсианской атмосферы и отсутствие магнитосферы являются причиной того, что уровень ионизирующей радиации на поверхности Марса существенно выше, чем на поверхности Земли. Например, за один-два дня космонавт на поверхности Марса получит такую же эквивалентную дозу облучения, какую на поверхности Земли он получил бы за один год.

Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. Угол наклона Марса к плоскости орбиты почти равен земному и составляет 25,1919°; соответственно, на Марсе, так же как и на Земле, происходит смена времён года.

Юпитер

Пятая планета в Солнечной системе. Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант. Его экваториальный радиус в 11,2 раза превышает радиус Земли.

Юпитер — единственная планета, у которой центр масс с Солнцем находится вне Солнца и отстоит от него примерно на 7 % солнечного радиуса. Масса Юпитера в 2,47 раза превышает суммарную массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых и в 317,8 раз массу Земли.

Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Период вращения у экватора — 9 ч 50 мин 30 сек, а на средних широтах — 9 ч 55 мин 40 сек.

Химический состав внутренних слоёв Юпитера невозможно определить современными методами наблюдений, однако обилие элементов во внешних слоях атмосферы известно с относительно высокой точностью. Два основных компонента атмосферы Юпитера — молекулярный водород и гелий. Атмосфера содержит также немало простых соединений, например, воду, метан, сероводород, аммиак и фосфин.

С помощью измеренных моментов инерции планеты можно оценить размер и массу её ядра. На данный момент считается, что масса ядра — 10 масс Земли, а размер — 1,5 её диаметра.

Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. Большое красное пятно — овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. Было открыто в 1664 году. Большое красное пятно — это уникальный долгоживущий гигантский ураган.

Вокруг Юпитера, как и вокруг большинства планет Солнечной системы, существует магнитосфера — область, в которой поведение заряженных частиц, плазмы, определяется магнитным полем. Для Юпитера источниками таких частиц являются солнечный ветер и его спутник Ио.

Юпитер имеет, по крайней мере, 79 спутников, самые крупные из которых — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты Галилео Галилеем в 1610 году.

У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения «Вояджера-1» мимо Юпитера в 1979 году.

Юпитер — самый мощный (после Солнца) радиоисточник Солнечной системы в дециметровом — метровом диапазонах длин волн.

Сатурн

Планета названа в честь римского бога земледелия. В основном Сатурн состоит из водорода, с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и тяжёлых элементов. Внутренняя область представляет собой относительно небольшое ядро из железа, никеля и льда, покрытое тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем. Внешняя атмосфера планеты кажется из космоса спокойной и однородной, хотя иногда на ней появляются долговременные образования.

Экваториальный радиус планеты равен 60 300 км, полярный радиус — 54 400 км; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в 95,2 раза превышает массу Земли, однако средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 г/см³, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды.

Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно больше, чем на Юпитере. У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное положение по напряжённости между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера. Магнитное поле Сатурна простирается на 1 000 000 километров в направлении Солнца.

Сатурн обладает заметной системой колец, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества тяжёлых элементов и пыли. Вокруг планеты обращается 82 известных на данный момент спутника.

Двигаясь со средней скоростью 9,69 км/с, Сатурн обращается вокруг Солнца примерно за 29,5 лет.

В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной системы. Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в 30 лет, в последний раз он наблюдался в 2010 году, менее крупные ураганы образуются чаще.

На полюсах планеты обнаружили полярные сияния, подобные которым не наблюдались ещё ни разу в Солнечной системе. Полярные сияния представляют собой яркие непрерывные кольца овальной формы, окружающие полюс планеты.

Во время бурь и штормов на Сатурне наблюдаются мощные разряды молнии. Электромагнитная активность Сатурна, вызванная ими, колеблется с годами от почти полного отсутствия до очень сильных электрических бурь.

Уран

Самая холодная планета в Солнечной системе, вращающийся в обратную сторону, как бы «катаясь лёжа на боку».

Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана.

В отличие от газовых гигантов — Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана отсутствует металлический водород, но зато много льда в его высокотемпературных модификациях. По этой причине специалисты выделили отдельную категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в −224 °C.

Так же как у газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы — его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого, планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.

Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. Однако, как и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 60 градусов южной широты некоторые видимые атмосферные детали делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.

В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце там расположено очень низко над горизонтом — как в земных полярных широтах. Через полгода (уранианского) ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте — и ещё 42 года под светом Солнца.

Нептун

Самая далёкая и самая ветреная планета в Солнечной системе. Луч солнечного света долетает до неё за 4 часа.

Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам. Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты помещают в отдельную категорию «ледяных гигантов». Атмосфера Нептуна, подобно атмосфере Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия, наряду со следами углеводородов и, возможно, азота, однако содержит более высокую долю льдов: водного, аммиачного и метанового. Недра Нептуна и Урана состоят главным образом изо льдов и камня.

Его масса больше чем у Земли в 17,2 раза и является третьей среди планет Солнечной системы, а по экваториальному диаметру Нептун занимает четвёртое место, превосходя Землю в 3,9 раза по размеру. Планета названа в честь Нептуна — римского бога морей.

В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы; по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 600 м/с.

Масса Нептуна в 17 раз превосходит земную. Экваториальный радиус Нептуна равен 24 764 км, что почти в 4 раза больше земного. Полный оборот вокруг Солнца у планеты занимает 164,79 года. Осевой наклон Нептуна — 28,32°, что похоже на наклон оси Земли и Марса. В результате этого планета испытывает схожие сезонные изменения. Однако из-за длинного орбитального периода Нептуна сезоны длятся около сорока лет каждый.

Период вращения Нептуна вокруг своей оси составляет около 16 часов.У Нептуна сильнее всех планет Солнечной системы выражено дифференциальное вращение. Период обращения на экваторе составляет около 18 часов, а у полюсов — 12 часов. Магнитное поле планеты делает оборот за 16 часов. Это приводит к сильному широтному сдвигу ветров.

Нептун — единственная планета-гигант, на которой видны тени от облаков, отбрасываемые на облачный слой ниже уровнем. Более высокие облака расположены на высоте 50-100 км над основным облачным слоем.

Экзопланета

Планета, находящаяся вне пределов Солнечной системы.

По состоянию на 21 июня 2021 года достоверно подтверждено существование 4768 экзопланет в 3527 планетных системах, из которых в 783 имеется более одной планеты.

Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь оценивается не менее чем в 100 миллиардов, из которых от 5 до 20 миллиардов, возможно, являются «землеподобными». Также, согласно текущим оценкам, около 34 % солнцеподобных звёзд имеют в обитаемой зоне планеты, сравнимые с Землёй.

Открытым экзопланетам в настоящее время присваиваются названия, состоящие из названия звезды, около которой обращается планета, и дополнительной строчной буквы латинского алфавита, начиная с буквы «b». Следующей планете присваивается буква «c», потом «d» и так далее по алфавиту.

Поначалу большинством открытых экзопланет были планеты-гиганты. Позже открыто множество планет с массами порядка массы Нептуна и ниже.

Подавляющее большинство открытых экзопланет обнаружено с использованием различных непрямых методик детектирования, а не визуального наблюдения. Большинство известных экзопланет — газовые гиганты и более походят на Юпитер, чем на Землю. Ближайшая к Земле экзопланета — Проксима Центавра b.

Открытие экзопланет позволило астрономам сделать вывод: планетные системы — явление в космосе чрезвычайно распространённое. До сих пор нет общепризнанной теории образования планет, но теперь, когда появилась возможность подвести статистику, ситуация в этой области меняется к лучшему. Большинство обнаруженных систем сильно отличается от солнечной — скорее всего, это объясняется селективностью применяемых методов.

Плутон

Крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы, транснептуновый объект и десятое по массе (без учёта спутников) небесное тело, обращающееся вокруг Солнца.

Как и большинство тел пояса Койпера, Плутон состоит в основном из камня и льда и он относительно мал: его масса меньше массы Луны примерно в шесть раз, а объём — примерно в три раза. Площадь Плутона немного больше площади России. У орбиты Плутона большой эксцентриситет и большой наклон к плоскости эклиптики.

Плутон и его крупнейший спутник Харон, открытый в 1978 году, часто рассматриваются как двойная планета, поскольку барицентр их системы находится вне обоих объектов. У Плутона есть ещё четыре меньших спутника: Никта, Гидра, Кербер и Стикс.

Со дня своего открытия в 1930 и до 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. После переклассификации Плутон был добавлен к списку малых планет и получил номер 134340 по каталогу Центра малых планет.

Большой эксцентриситет орбиты приводит к тому, что часть её проходит ближе к Солнцу, чем Нептун. Последний раз такое положение Плутон занимал с 7 февраля 1979 по 11 февраля 1999 года. Из-за большого наклона орбиты Плутона к плоскости эклиптики она не пересекается с орбитой Нептуна. Период обращения Плутона равен 247,92 земного года, и Плутон делает два оборота, пока Нептун делает три.

Направление вращения вокруг своей оси у Плутона, как и у Венеры с Ураном, обратное, то есть противоположное направлению обращения планет вокруг Солнца. Сутки на Плутоне длятся 6,387 земных суток.

Созвездия

Созвездие

В современной астрономии участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами.

Звёзды, видимые на небесной сфере на небольших угловых расстояниях друг от друга, в трёхмерном пространстве могут быть расположены очень далеко друг от друга. Таким образом, в одном созвездии могут быть и очень близкие, и очень далёкие от Земли звёзды, никак друг с другом не связанные.

Значение деления неба на созвездия для наблюдательной астрономии заключается в том, что характерные контуры, состоящие из наиболее ярких звёзд, легко запомнить, что позволяет, зная, в каком созвездии находится объект, быстрее найти его.

Международным астрономическим союзом официально признаны 88 созвездий, из них в России видно около 54.

12 созвездий — Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы — через которые проходит центр Солнца при годичном обороте по эклиптике, называют зодиакальными. Они известны с глубокой древности. В наше время (эпоха 2014 г.) с 30 ноября до 17 декабря Солнце находится в созвездии Змееносца, так что формально это созвездие тоже зодиакальное, но традиционно его к зодиакальным не причисляют.

Туманности

Туманность

Гигантское облако из пыли и газа, находящееся в любой области Вселенной. Место, где начинают свою жизнь звёзды.

Участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.

Первичный признак, используемый при классификации туманностей — поглощение, или же излучение либо рассеивание ими света, то есть по этому критерию туманности делятся на тёмные и светлые. Первые наблюдаются благодаря поглощению излучения расположенных за ними источников, вторые — благодаря собственному излучению или же отражению (рассеиванию) света расположенных рядом звёзд.

Отражательные туманности являются газово-пылевыми облаками, подсвечиваемыми звёздами. Примером таких туманностей являются туманности вокруг ярких звёзд в скоплении Плеяды.

Разновидностью эмиссионных туманностей являются планетарные туманности, образованные верхними истекающими слоями атмосфер звёзд; обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Туманность расширяется и светится в оптическом диапазоне. Первые планетарные туманности были открыты У. Гершелем около 1783 года и названы так за их внешнее сходство с дисками планет.

Разнообразие и многочисленность источников сверхзвукового движения вещества в межзвёздной среде приводят к большому количеству и разнообразию туманностей, созданных ударными волнами. Обычно такие туманности недолговечны, так как исчезают после исчерпания кинетической энергии движущегося газа.

Чёрные дыры

Черная дыра

Самое таинственное и загадочное небесное тело, гравитационное притяжение которого настолько сильно, что не отпускает от себя даже свет.

Внутренняя часть черной дыры причинно не связана с остальной Вселенной; происходящие внутри черной дыры физические процессы не могут влиять на процессы вне ее. Черная дыра окружена поверхностью со свойством однонаправленной мембраны: вещество и излучение свободно падает сквозь нее в черную дыру, но оттуда ничто не может выйти. Эту поверхность называют горизонтом событий.

Пока в недрах звезды происходят термоядерные реакции, они поддерживают высокую температуру и давление, препятствуя сжатию звезды под действием собственной гравитации. Однако со временем ядерное топливо истощается, и звезда начинает сжиматься. Расчеты показывают, что если масса звезды не превосходит трех масс Солнца, то она выиграет битву с гравитацией: ее гравитационный коллапс будет остановлен давлением вырожденного вещества, и звезда навсегда превратится в белый карлик или нейтронную звезду. Но если масса звезды более трех солнечных, то уже ничто не сможет остановить ее катастрофического коллапса и она быстро уйдет под горизонт событий, став черной дырой.

Одним из способов поиска черной дыры является поиск областей в открытом космосе, которые обладают большой массой и находятся в темном пространстве. При поиске подобных типов объектов астрономы обнаружили их в двух основных областях: в центрах галактик и в двойных звездных системах нашей Галактики.

В настоящее время единственный достоверный способ отличить чёрную дыру от объекта другого типа состоит в том, чтобы измерить массу и размеры объекта и сравнить его радиус с гравитационным радиусом.

Прочие объекты

Естественный спутник

Космическое тело естественного происхождения, обращающееся вокруг планеты под действием её притяжения.

Впервые понятие «спутник» употребил Иоганн Кеплер в 1611 году. В обиходе спутники иногда называют лунами.

Среди астрономов есть мнение, что спутником необходимо считать объект, вращающийся вокруг центрального тела так, что барицентр системы, состоящей из этого объекта и центрального тела, находится внутри центрального тела. Если барицентр находится вне центрального тела, объект не должен считаться спутником, а должен считаться компонентом системы, состоящей из двух или нескольких планет.

При открытии естественного спутника ему присваивается обозначение и номер, а позже также собственное имя. Согласно традиции, правом выбора этого имени обладает первооткрыватель спутника.

Большая часть названий спутников заимствована из греческой и римской мифологии; исключением выступают спутники Урана, названия которых заимствованы из пьес Шекспира и поэмы Александра Поупа «Похищение локона», а также нерегулярные спутники Сатурна, для которых используются имена (в основном гигантов) из инуитской, галльской и скандинавской мифологии.

Пульсар

Небесный объект - источник радио, оптического, рентгеновского и/или гамма-излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков - импульсов.

Согласно доминирующей астрофизической модели, пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звёзды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения, что вызывает модуляцию приходящего на Землю излучения.

Пульсар, точнее радиопульсар, представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные потоки радиоизлучения, и в результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара.

Несколько позже были открыты источники периодического рентгеновского излучения, названные рентгеновскими пульсарами. Как и радио-, рентгеновские пульсары являются сильно замагниченными нейтронными звёздами. В отличие от радиопульсаров, расходующих собственную энергию вращения на излучение, рентгеновские пульсары излучают за счёт аккреции вещества звезды-соседа, заполнившего свою полость Роша и под действием пульсара постепенно превращающегося в белого карлика. Как следствие, масса пульсара медленно растёт, увеличивается его момент инерции и — за счёт передачи орбитального момента системы во вращение пульсара падающим на него веществом — частота вращения, в то время, как радиопульсары, со временем, наоборот, замедляются. Обычный пульсар совершает оборот за время от нескольких секунд до нескольких десятых долей секунды, а рентгеновские пульсары делают сотни оборотов в секунду.

В 2015 году обнаружили первый гамма-пульсар, лежащий за пределами Млечного Пути. Пульсар PSR J0540-6919 расположен на окраине туманности Тарантул созвездия Золотая Рыба в Большом Магеллановом Облаке, расположенной в 163 тысячах световых лет от Млечного Пути.