تنقسم إلى مجموعتين بناءً على أسطحها الكوكبية: عمالقة الغاز والكواكب الأرضية. تتميز الكواكب الأرضية بسطح كثيف وتتكون عادة من مركبات السيليكات. لا يوجد سوى أربعة كواكب من هذا القبيل في النظام الشمسي: المريخ والأرض والزهرة وعطارد.
الكواكب الأرضية في النظام الشمسي:
الزئبق
عطارد هو أصغر الكواكب الأربعة الشبيهة بالأرض في النظام الشمسي، ويبلغ نصف قطره الاستوائي 2439.7 ± 1.0 كم. الكوكب أكبر من الأقمار مثل تيتان. ومع ذلك، فإن عطارد لديه ثاني أعلى كثافة (5427 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب) بين كواكب النظام الشمسي، وهو أدنى قليلاً من الأرض في هذا المؤشر. وتوفر الكثافة العالية أدلة على البنية الداخلية للكوكب، والتي يعتقد العلماء أنها غنية بالحديد. يُعتقد أن نواة عطارد تحتوي على أعلى نسبة من الحديد مقارنة بأي كوكب آخر في نظامنا. ويعتقد علماء الفلك أن اللب المنصهر يشكل 55% من الحجم الإجمالي للكوكب. الطبقة الخارجية للنواة الغنية بالحديد هي الوشاح، الذي يتكون بشكل رئيسي من السيليكات. يصل سمك القشرة الصخرية للكوكب إلى 35 كم. يقع عطارد على مسافة 0.39 وحدة فلكية من الشمس، مما يجعله الكوكب الأقرب إلى نجمنا. وبسبب قربه من الشمس ترتفع درجة حرارة سطح الكوكب إلى أكثر من 400 درجة مئوية.
فينوس
كوكب الزهرة هو أقرب جيران الأرض وأحد الكواكب الأرضية الأربعة في النظام الشمسي. وهو ثاني أكبر كوكب في هذه الفئة حيث يبلغ قطره 12,092 كم؛ في المرتبة الثانية بعد الأرض. ومع ذلك، يعتبر الغلاف الجوي السميك لكوكب الزهرة هو الأكثر كثافة في النظام الشمسي، حيث يبلغ الضغط الجوي 92 مرة أعلى من الضغط الجوي على كوكبنا. يتكون الغلاف الجوي الكثيف من ثاني أكسيد الكربون، الذي له تأثير الاحتباس الحراري ويتسبب في ارتفاع درجة الحرارة على سطح كوكب الزهرة إلى 462 درجة مئوية، وهو كذلك. وتهيمن على الكوكب سهول بركانية تغطي نحو 80% من سطحه. يحتوي كوكب الزهرة أيضًا على العديد من الحفر الصدمية، يصل قطر بعضها إلى حوالي 280 كيلومترًا.
أرض
من بين الكواكب الأرضية الأربعة، تعتبر الأرض هي الأكبر حيث يبلغ قطرها عند خط الاستواء 12,756.1 كم. وهو أيضًا الكوكب الوحيد في هذه المجموعة المعروف بوجود غلاف مائي. الأرض هي ثالث أقرب كوكب إلى الشمس، وتقع على مسافة حوالي 150 مليون كيلومتر (وحدة فلكية واحدة) منها. يتمتع الكوكب أيضًا بأعلى كثافة (5.514 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب) في النظام الشمسي. السيليكات والألومينا هما المركبان الموجودان بأعلى التركيزات في القشرة الأرضية، حيث يمثلان 75.4% من القشرة القارية و65.1% من القشرة المحيطية.
المريخ
المريخ هو كوكب أرضي آخر في النظام الشمسي، يقع أبعد ما يكون عن الشمس على مسافة 1.5 وحدة فلكية. يبلغ نصف قطر الكوكب الاستوائي 3396.2±0.1 كيلومتر، مما يجعله ثاني أصغر كوكب في نظامنا. يتكون سطح المريخ بشكل رئيسي من الصخور البازلتية. قشرة الكوكب سميكة جدًا ويتراوح عمقها من 125 كم إلى 40 كم.
الكواكب القزمة
وهناك كواكب قزمة أخرى أصغر حجما، ولها بعض الخصائص التي يمكن مقارنتها بالكواكب الأرضية، مثل وجود سطح كثيف. إلا أن سطح الكواكب القزمة يتكون من غطاء جليدي، وبالتالي فهي لا تنتمي إلى هذه المجموعة. ومن أمثلة الكواكب القزمة في النظام الشمسي بلوتو وسيريس.
الكواكب الأرضية الكواكب الأرضية 4 كواكب النظام الشمسي: عطارد والزهرة والأرض والمريخ. من حيث البنية والتكوين، فإن بعض الكويكبات الصخرية قريبة منها، على سبيل المثال، فيستا. تتمتع الكواكب الأرضية بكثافة عالية و... ... ويكيبيديا
الكواكب والأقمار الصناعية.- الكواكب والأقمار الصناعية. وتنقسم الكواكب الكبيرة التسعة في النظام الشمسي إلى كواكب أرضية (عطارد... الموسوعة الفيزيائية
الكواكب- الكواكب المناسبة لنشوء الحياة الاعتماد النظري لمنطقة تواجد الكواكب المناسبة لدعم الحياة (مظللة باللون الأخضر) على نوع النجم. لا يتم احترام المقياس المداري... ويكيبيديا
الكواكب العملاقة- 4 كواكب النظام الشمسي: المشتري، زحل، أورانوس، نبتون؛ تقع خارج حلقة الكواكب الصغيرة. بالمقارنة مع كواكب الحالة الصلبة التابعة للمجموعة الأرضية (الداخلية)، فهي جميعها كواكب غازية ولها أحجام وكتل كبيرة... ويكيبيديا
الكواكب- الكواكب. الكواكب هي أضخم الأجسام في النظام الشمسي، وتتحرك في مدارات إهليلجية حول الشمس (انظر قوانين كبلر)، ومن المعروف أن 9 كواكب معروفة. إن ما يسمى بالكواكب الأرضية (عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ) لها مواد صلبة... ... القاموس الموسوعي المصور
الكواكب- (من الكواكب اليونانية المتجولة) أضخم الأجسام في النظام الشمسي، تتحرك في مدارات بيضاوية حول الشمس (انظر قوانين كيبلر)، تتوهج مع ضوء الشمس المنعكس. مواقع الكواكب في الاتجاه من الشمس: عطارد، الزهرة، ... ... القاموس الموسوعي الكبير
الكرة الأرضية- صورة الأرض للأرض من المركبة الفضائية أبولو 17 الخصائص المدارية Aphelion 152,097,701 كم 1.0167103335 أ. ه... ويكيبيديا
الكواكب العملاقة- للكواكب العملاقة خارج المجموعة الشمسية، انظر كوكب الغاز... ويكيبيديا
الكواكب- (من الكواكب اليونانية المتجولة)، أجرام سماوية ضخمة تتحرك حول الشمس في مدارات إهليلجية (انظر قوانين كيبلر) وتتوهج بفعل ضوء الشمس المنعكس. مواقع الكواكب في الاتجاه من الشمس: عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ... القاموس الموسوعي
الكواكب العملاقة- كواكب النظام الشمسي: المشتري، زحل، أورانوس، نبتون؛ تقع خارج حلقة الكواكب الصغيرة (انظر الكواكب الصغيرة). بالمقارنة مع الكواكب الأرضية (الداخلية)، فهي ذات أحجام أكبر وكتل ومتوسط أقل ... الموسوعة السوفيتية الكبرى
كتب
- شراء مقابل 2144 غريفنا (أوكرانيا فقط)
- فضاء. من النظام الشمسي إلى أعماق الكون، ميخائيل ياكوفليفيتش ماروف. يعرض الكتاب الأفكار الحديثة حول الفضاء والأجساد التي تسكنه بشكل موجز وشعبي إلى حد ما. هذه، أولاً وقبل كل شيء، الشمس والمجموعة الشمسية والكواكب الأرضية و...
الفصل 8. الكواكب الأرضية: عطارد، الزهرة، الأرض
تكوين الكوكب
بطريقة أو بأخرى، يوجد في الوقت الحالي 8 كواكب معروفة في النظام الشمسي: عطارد، والزهرة، والأرض، والمريخ، والمشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون، والعديد من بلوتونويدات، بما في ذلك بلوتو، الذي كان حتى وقت قريب مدرجًا بين الكواكب. تتحرك جميع الكواكب في مدارات في نفس الاتجاه وفي نفس المستوى وفي مدارات شبه دائرية (باستثناء البلوتونويدات). من المركز إلى أطراف النظام الشمسي (إلى بلوتو) 5.5 ساعة ضوئية. المسافة من الشمس إلى الأرض 149 مليون كيلومتر، أي 107 من قطرها. تختلف الكواكب الأولى من الشمس بشكل لافت للنظر في الحجم عن الأخيرة، وعلى عكسها، تسمى الكواكب الأرضية، وتسمى الكواكب البعيدة بالكواكب العملاقة.
الزئبق
الكوكب الأقرب إلى الشمس، عطارد، سمي على اسم إله التجارة والمسافرين واللصوص عند الرومان. يتحرك هذا الكوكب الصغير بسرعة في مداره ويدور ببطء شديد حول محوره. عُرف عطارد منذ القدم، لكن علماء الفلك لم يدركوا على الفور أنه كوكب، وأنهم رأوا في الصباح والمساء نفس النجم.
يقع عطارد على مسافة حوالي 0.387 وحدة فلكية من الشمس. (1 AU يساوي متوسط نصف قطر مدار الأرض)، وتتغير المسافة من عطارد إلى الأرض، حيث يتحرك هو والأرض في مداراتهما، من 82 إلى 217 مليون كيلومتر. ميل مستوى مدار عطارد إلى مستوى مسير الشمس (مستوى النظام الشمسي) هو 7 درجات. يكون محور عطارد متعامدًا تقريبًا مع مستوى مداره، ومداره ممدود. وبالتالي، لا توجد فصول على عطارد، وتحدث تغيرات النهار والليل نادرًا جدًا، مرة واحدة كل عامين عطارد تقريبًا. أحد جانبيه، الذي يواجه الشمس لفترة طويلة، حار جدًا، والآخر، بعيدًا عن الشمس لفترة طويلة، في حالة برد رهيب. ويتحرك عطارد حول الشمس بسرعة 47.9 كم/ث. وزن عطارد أقل بحوالي 20 مرة من وزن الأرض (0.055 م)، وكثافته تعادل تقريبًا كثافة الأرض (5.43 جم/سم3). يبلغ نصف قطر كوكب عطارد 0.38R (نصف قطر الأرض 2440 كم).
نظرا لقربها من الشمس، تحت تأثير الجاذبية، نشأت قوى المد والجزر القوية في جسم عطارد، مما أدى إلى إبطاء دورانه حول محوره. في النهاية، وجد عطارد نفسه في فخ الرنين. وبلغت فترة دورانه حول الشمس، والتي تم قياسها عام 1965، 87.95 يومًا أرضيًا، وكانت فترة دورانه حول محوره 58.65 يومًا أرضيًا. يُكمل عطارد ثلاث دورات كاملة حول محوره في 176 يومًا. خلال نفس الفترة، يقوم الكوكب بدورتين حول الشمس. في المستقبل، يجب أن يؤدي كبح المد والجزر لعطارد إلى تساوي ثورته حول محوره وثورته حول الشمس. ثم سيواجه الشمس دائمًا في اتجاه واحد، تمامًا كما يواجه القمر الأرض.
عطارد ليس له أقمار صناعية. ربما، ذات مرة، كان عطارد نفسه قمرًا صناعيًا لكوكب الزهرة، ولكن بسبب الجاذبية الشمسية، تم "إبعاده" عن كوكب الزهرة وأصبح كوكبًا مستقلاً. الكوكب في الواقع كروي الشكل. إن تسارع السقوط الحر على سطحه أقل بثلاث مرات تقريبًا من سقوطه على الأرض (g = 3.72 m/s) 2 ).
قربه من الشمس يجعل مراقبة عطارد صعبة. في السماء، لا يتحرك بعيدًا عن الشمس - بحد أقصى 29 درجة من الأرض، ويمكن رؤيته إما قبل شروق الشمس (رؤية الصباح) أو بعد غروب الشمس (رؤية المساء).
يشبه عطارد القمر في خصائصه الفيزيائية، ويوجد على سطحه العديد من الحفر. يتمتع عطارد بجو رقيق جدًا. يمتلك الكوكب نواة حديدية كبيرة، وهي مصدر للجاذبية ومجال مغناطيسي تبلغ قوته 0.1 من قوة المجال المغناطيسي للأرض. يشكل قلب عطارد 70% من حجم الكوكب. تتراوح درجة حرارة السطح من 90 درجة إلى 700 درجة كلفن (-180 درجة إلى +430 درجة مئوية). يسخن الجانب الاستوائي لعباد الشمس أكثر بكثير من المناطق القطبية. درجات مختلفة من التدفئة السطحية تخلق فرقا في درجة حرارة الغلاف الجوي المخلخل، والذي ينبغي أن يسبب حركته - الرياح.
تسكن المنطقة الداخلية من النظام الشمسي مجموعة متنوعة من الأجسام: الكواكب الكبيرة وأقمارها الصناعية، بالإضافة إلى الأجسام الصغيرة - الكويكبات والمذنبات. منذ عام 2006، تم إدخال مجموعة فرعية جديدة إلى مجموعة الكواكب - الكواكب القزمة، التي تتمتع بالصفات الداخلية للكواكب (شكل كروي، نشاط جيولوجي)، ولكن بسبب كتلتها المنخفضة لا تستطيع السيطرة على محيط مدارها. . الآن تقرر تسمية الكواكب الثمانية الأكثر ضخامة - من عطارد إلى نبتون - بالكواكب البسيطة، على الرغم من أن علماء الفلك، من أجل الوضوح، يطلقون عليها غالبًا "الكواكب الكبرى" لتمييزها عن الكواكب القزمة. يُنصح الآن بعدم استخدام مصطلح "الكوكب الصغير"، الذي تم تطبيقه لسنوات عديدة على الكويكبات، لتجنب الخلط بينه وبين الكواكب القزمة
وفي منطقة الكواكب الكبيرة نرى انقساما واضحا إلى مجموعتين كل منهما 4 كواكب: الجزء الخارجي من هذه المنطقة تشغله كواكب عملاقة، والجزء الداخلي تشغله كواكب أرضية أقل ضخامة بكثير. عادة ما يتم تقسيم مجموعة العمالقة أيضًا إلى نصفين: عمالقة الغاز (المشتري وزحل) وعمالقة الجليد (أورانوس ونبتون). في مجموعة الكواكب الأرضية، يظهر أيضًا تقسيم إلى النصف: كوكب الزهرة والأرض متشابهان للغاية في العديد من المعايير الفيزيائية، كما أن عطارد والمريخ أدنى منهما من حيث الكتلة ويكاد يكونان خاليين من الغلاف الجوي (حتى الغلاف الجوي للمريخ أصغر بمئات المرات من الغلاف الجوي للأرض، وعطارد غائب عمليا).
وتجدر الإشارة إلى أنه من بين مائتي قمر تابع للكواكب، يمكن تمييز ما لا يقل عن 16 جسمًا لها الخصائص الداخلية للكواكب الكاملة. غالبًا ما تتجاوز الكواكب القزمة من حيث الحجم والكتلة، لكنها في الوقت نفسه تخضع لسيطرة جاذبية الأجسام الأكبر حجمًا. نحن نتحدث عن القمر وتيتان والأقمار الجاليلية لكوكب المشتري وما شابه. لذلك، سيكون من الطبيعي إدخال مجموعة جديدة في تسميات النظام الشمسي لمثل هذه الأجسام "التابعة" من النوع الكوكبي، والتي يطلق عليها "الكواكب التابعة". لكن هذه الفكرة قيد المناقشة حاليًا.
دعونا نعود إلى الكواكب الأرضية. بالمقارنة مع العمالقة، فهي جذابة لأنها تمتلك سطحًا صلبًا يمكن للمسبارات الفضائية أن تهبط عليه. منذ سبعينيات القرن الماضي، هبطت المحطات الأوتوماتيكية والمركبات ذاتية الدفع التابعة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية بشكل متكرر وعملت بنجاح على سطح كوكب الزهرة والمريخ. لم يتم الهبوط على عطارد حتى الآن، لأن الرحلات الجوية إلى محيط الشمس والهبوط على جسم ضخم بلا جو يرتبط بمشاكل فنية كبيرة.
أثناء دراسة الكواكب الأرضية، لا ينسى علماء الفلك الأرض نفسها. لقد أتاح تحليل الصور من الفضاء فهم الكثير عن ديناميكيات الغلاف الجوي للأرض، وبنية طبقاته العليا (حيث لا ترتفع الطائرات وحتى البالونات)، والعمليات التي تحدث في غلافها المغناطيسي. ومن خلال مقارنة بنية الغلاف الجوي للكواكب الشبيهة بالأرض، يمكن فهم الكثير عن تاريخها والتنبؤ بمستقبلها بشكل أكثر دقة. وبما أن جميع النباتات والحيوانات العليا تعيش على سطح كوكبنا (أو ليس كوكبنا فقط؟)، فإن خصائص الطبقات السفلية من الغلاف الجوي لها أهمية خاصة بالنسبة لنا. هذه المحاضرة مخصصة للكواكب الأرضية؛ بشكل رئيسي – مظهرها وظروفها على السطح.
سطوع الكوكب. البياض
بالنظر إلى الكوكب من بعيد، يمكننا بسهولة التمييز بين الأجسام التي لها غلاف جوي وتلك التي لا تحتوي عليه. إن وجود الغلاف الجوي، أو بشكل أدق وجود السحب فيه، يجعل مظهر الكوكب متغيرًا ويزيد بشكل كبير من سطوع قرصه. يكون هذا واضحًا إذا قمنا بترتيب الكواكب على التوالي من صافية تمامًا (بدون غلاف جوي) إلى مغطاة بالكامل بالسحب: عطارد والمريخ والأرض والزهرة. تتشابه الأجسام الصخرية عديمة الغلاف الجوي مع بعضها البعض إلى حد عدم القدرة على التمييز بشكل كامل تقريبًا: قارن، على سبيل المثال، الصور الفوتوغرافية واسعة النطاق للقمر وعطارد. حتى العين ذات الخبرة تجد صعوبة في التمييز بين أسطح هذه الأجسام المظلمة المغطاة بكثافة بحفر النيزك. لكن الجو يعطي أي كوكب مظهرا فريدا.
يتم التحكم في وجود أو عدم وجود غلاف جوي على الكوكب من خلال ثلاثة عوامل: درجة الحرارة وإمكانية الجاذبية على السطح، وكذلك المجال المغناطيسي العالمي. فقط الأرض لديها مثل هذا المجال، وهو يحمي غلافنا الجوي بشكل كبير من تدفقات البلازما الشمسية. فقد القمر غلافه الجوي (إذا كان لديه غلاف جوي على الإطلاق) بسبب انخفاض السرعة الحرجة على السطح، وعطارد - بسبب درجات الحرارة المرتفعة والرياح الشمسية القوية. كان المريخ، بنفس جاذبية عطارد تقريبًا، قادرًا على الاحتفاظ ببقايا الغلاف الجوي، نظرًا لبعده عن الشمس، فهو بارد ولا تهب عليه الرياح الشمسية بشدة.
من حيث المعلمات الفيزيائية، فإن كوكب الزهرة والأرض توأمان تقريبًا. لديهم حجم وكتلة متشابهة جدًا وبالتالي متوسط الكثافة. يجب أن يكون هيكلها الداخلي متشابهًا أيضًا - القشرة والوشاح والنواة الحديدية - على الرغم من عدم وجود يقين في هذا الأمر حتى الآن، نظرًا لعدم وجود بيانات زلزالية وجيولوجية أخرى عن أحشاء كوكب الزهرة. بالطبع، لم نخترق بعمق في أحشاء الأرض: في معظم الأماكن 3-4 كم، في بعض الأماكن 7-9 كم، وفي مكان واحد فقط 12 كم. وهذا أقل من 0.2% من نصف قطر الأرض. لكن القياسات الزلزالية والجاذبية وغيرها من القياسات تجعل من الممكن الحكم على باطن الأرض بقدر كبير من التفصيل، بينما لا توجد مثل هذه البيانات تقريبًا بالنسبة للكواكب الأخرى. تم الحصول على خرائط مجال الجاذبية التفصيلية للقمر فقط؛ تم قياس التدفقات الحرارية من الداخل على القمر فقط؛ لم تعمل أجهزة قياس الزلازل حتى الآن إلا على القمر و(ليست حساسة للغاية) على المريخ.
لا يزال الجيولوجيون يحكمون على الحياة الداخلية للكواكب من خلال خصائص سطحها الصلب. على سبيل المثال، فإن عدم وجود علامات على لوحات الغلاف الصخري على كوكب الزهرة يميزها بشكل كبير عن الأرض، في تطور السطح الذي تلعب فيه العمليات التكتونية (الانجراف القاري، والانتشار، والاندساس، وما إلى ذلك) دورا حاسما. وفي الوقت نفسه، تشير بعض الأدلة غير المباشرة إلى احتمال وجود الصفائح التكتونية على المريخ في الماضي، وكذلك تكتونيات الحقول الجليدية على أوروبا، وهو أحد أقمار كوكب المشتري. وبالتالي فإن التشابه الخارجي للكواكب (الزهرة - الأرض) لا يضمن تشابه بنيتها الداخلية والعمليات التي تحدث في أعماقها. ويمكن للكواكب التي لا تتشابه مع بعضها البعض أن تظهر ظواهر جيولوجية متشابهة.
ولنعد إلى ما هو متاح لعلماء الفلك وغيرهم من المتخصصين للدراسة المباشرة، ألا وهو سطح الكواكب أو طبقة السحب الخاصة بها. من حيث المبدأ، فإن عتامة الغلاف الجوي في النطاق البصري ليست عقبة لا يمكن التغلب عليها أمام دراسة السطح الصلب للكوكب. مكّنت الرادارات القادمة من الأرض والمسابير الفضائية من دراسة سطحي الزهرة وتيتان من خلال غلافهما الجوي المعتم للضوء. ومع ذلك، فإن هذه الأعمال متفرقة، ولا تزال الدراسات المنهجية للكواكب تُجرى باستخدام الأجهزة البصرية. والأهم من ذلك أن الإشعاع البصري الصادر عن الشمس هو المصدر الرئيسي للطاقة لمعظم الكواكب. ولذلك فإن قدرة الغلاف الجوي على عكس هذه الإشعاعات وبعثرتها وامتصاصها تؤثر بشكل مباشر على المناخ على سطح الكوكب.
ألمع نجم في سماء الليل، باستثناء القمر، هو كوكب الزهرة. إنه مشرق للغاية ليس فقط بسبب قربه النسبي من الشمس، ولكن أيضًا بسبب الطبقة السحابية الكثيفة من قطرات حمض الكبريتيك المركزة، والتي تعكس الضوء تمامًا. أرضنا أيضًا ليست مظلمة جدًا، حيث أن 30-40٪ من الغلاف الجوي للأرض مملوء بسحب مائية، كما أنها متناثرة وتعكس الضوء جيدًا. إليكم صورة (الصورة أعلاه) حيث تم تضمين الأرض والقمر في نفس الوقت في الإطار. التقطت هذه الصورة بواسطة المسبار الفضائي غاليليو أثناء تحليقه بالقرب من الأرض في طريقه إلى كوكب المشتري. انظر إلى أي مدى يكون القمر أغمق من الأرض، وبشكل عام أكثر قتامة من أي كوكب له غلاف جوي. وهذا نمط عام، فالأجسام الخالية من الغلاف الجوي تكون داكنة جدًا. والحقيقة هي أنه تحت تأثير الإشعاع الكوني، فإن أي مادة صلبة تصبح داكنة تدريجيا.
إن القول بأن سطح القمر مظلم عادة ما يسبب ارتباكًا: للوهلة الأولى، يبدو قرص القمر ساطعًا جدًا؛ في ليلة صافية حتى أنها تعمينا. ولكن هذا لا يتناقض إلا مع سماء الليل الأكثر قتامة. لتوصيف انعكاسية أي جسم، يتم استخدام كمية تسمى البياض. هذه هي درجة البياض، أي معامل انعكاس الضوء. البياض يساوي الصفر - السواد المطلق، الامتصاص الكامل للضوء. البياض الذي يساوي واحدًا هو الانعكاس الكلي. لدى الفيزيائيين وعلماء الفلك عدة طرق مختلفة لتحديد البياض. ومن الواضح أن سطوع السطح المضاء لا يعتمد فقط على نوع المادة، ولكن أيضًا على بنيتها واتجاهها بالنسبة لمصدر الضوء والراصد. على سبيل المثال، الثلج الناعم الذي سقط للتو له قيمة انعكاس واحدة، لكن الثلج الذي داسته بحذائك سيكون له قيمة مختلفة تمامًا. ويمكن بسهولة إثبات الاعتماد على الاتجاه باستخدام مرآة تسمح بدخول أشعة الشمس.
يتم تغطية النطاق الكامل لقيم البياض المحتملة بواسطة الأجسام الفضائية المعروفة. هنا تعكس الأرض حوالي 30% من أشعة الشمس، معظمها بسبب السحب. ويعكس الغطاء السحابي المستمر لكوكب الزهرة 77% من الضوء. يعد قمرنا أحد أكثر الأجسام ظلمة، إذ يعكس في المتوسط حوالي 11% من الضوء؛ ونصف الكرة المرئي، بسبب وجود "البحار" المظلمة الشاسعة، يعكس الضوء بشكل أسوأ - أقل من 7٪. ولكن هناك أيضًا كائنات أكثر قتامة؛ على سبيل المثال، الكويكب 253 ماتيلدا الذي تبلغ نسبة بياضه 4%. من ناحية أخرى، هناك أجسام مشرقة بشكل مدهش: يعكس قمر زحل إنسيلادوس 81٪ من الضوء المرئي، وبياضه الهندسي رائع ببساطة - 138٪، أي أنه أكثر سطوعًا من قرص أبيض تمامًا من نفس المقطع العرضي. من الصعب أن نفهم كيف تمكن من القيام بذلك. يعكس الثلج النقي على الأرض الضوء بشكل أسوأ؛ ما هو نوع الثلج الموجود على سطح إنسيلادوس الصغير واللطيف؟
التوازن الحراري
يتم تحديد درجة حرارة أي جسم من خلال التوازن بين تدفق الحرارة إليه وفقدانها. هناك ثلاث آليات معروفة للتبادل الحراري: الإشعاع والتوصيل والحمل الحراري. يتطلب الأخيران اتصالًا مباشرًا بالبيئة، وبالتالي، في فراغ الفضاء، تصبح الآلية الأولى، الإشعاع، هي الأكثر أهمية، وفي الواقع، الوحيدة. وهذا يخلق مشاكل كبيرة لمصممي تكنولوجيا الفضاء. وعليهم أن يأخذوا في الاعتبار العديد من مصادر الحرارة: الشمس والكوكب (خاصة في المدارات المنخفضة) والمكونات الداخلية للمركبة الفضائية نفسها. وهناك طريقة واحدة فقط لإطلاق الحرارة - الإشعاع من سطح الجهاز. للحفاظ على توازن التدفقات الحرارية، يقوم مصممو تكنولوجيا الفضاء بتنظيم البياض الفعال للجهاز باستخدام عزل فراغ الشاشة والمشعات. عندما يفشل مثل هذا النظام، يمكن أن تصبح الظروف في المركبة الفضائية غير مريحة تمامًا، كما تذكرنا قصة مهمة أبولو 13 إلى القمر.
ولكن لأول مرة تمت مواجهة هذه المشكلة في الثلث الأول من القرن العشرين من قبل مبتكري البالونات على ارتفاعات عالية - ما يسمى بالونات الستراتوسفير. في تلك السنوات، لم يعرفوا بعد كيفية إنشاء أنظمة تحكم حرارية معقدة لكنة محكمة الغلق، لذلك اقتصروا على مجرد اختيار بياض سطحه الخارجي. يتم الكشف عن مدى حساسية درجة حرارة الجسم لبياضه من خلال تاريخ الرحلات الجوية الأولى إلى طبقة الستراتوسفير.
جندول منطاد الستراتوسفير الخاص بك FNRS-1رسمها السويسري أوغست بيكار باللون الأبيض من جهة والأسود من جهة أخرى. وكانت الفكرة هي أنه يمكن تنظيم درجة الحرارة في الجندول عن طريق تحويل الكرة في اتجاه أو آخر نحو الشمس. للدوران، تم تثبيت المروحة في الخارج. لكن الجهاز لم يعمل، وكانت الشمس تسطع من الجانب "الأسود"، وارتفعت درجة الحرارة الداخلية في الرحلة الأولى إلى 38 درجة مئوية. وفي الرحلة التالية، تمت تغطية الكبسولة بأكملها ببساطة بالفضة لتعكس أشعة الشمس. أصبحت -16 درجة مئوية في الداخل.
مصممو البالونات الستراتوسفيرية الأمريكية إكسبلوررلقد أخذوا تجربة بيكارد في الاعتبار واعتمدوا حلاً وسطًا: لقد رسموا الجزء العلوي من الكبسولة باللون الأبيض والجزء السفلي باللون الأسود. وكانت الفكرة هي أن النصف العلوي من الكرة سيعكس الإشعاع الشمسي، في حين أن النصف السفلي سيمتص الحرارة من الأرض. تبين أن هذا الخيار جيد، ولكنه ليس مثاليًا أيضًا: أثناء الرحلات الجوية في الكبسولة كانت درجة الحرارة 5 درجات مئوية.
قام رواد الفضاء السوفييت ببساطة بعزل كبسولات الألمنيوم بطبقة من اللباد. كما أظهرت الممارسة، كان هذا القرار هو الأكثر نجاحا. كانت الحرارة الداخلية، الناتجة بشكل أساسي عن طريق الطاقم، كافية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة.
ولكن إذا لم يكن لدى الكوكب مصادر حرارية قوية خاصة به، فإن قيمة البياض مهمة للغاية بالنسبة لمناخها. على سبيل المثال، يمتص كوكبنا 70% من ضوء الشمس الساقط عليه، ويعالجه ليتحول إلى إشعاع تحت أحمر خاص به، ويدعم دورة الماء في الطبيعة، ويخزنه نتيجة لعملية التمثيل الضوئي في الكتلة الحيوية والنفط والفحم والغاز. يمتص القمر كل ضوء الشمس تقريبًا، ويحوله إلى إشعاع تحت أحمر عالي الإنتروبيا، وبالتالي يحافظ على درجة حرارته المرتفعة إلى حد ما. لكن إنسيلادوس، بسطحه الأبيض تمامًا، يصد بكل فخر كل أشعة الشمس تقريبًا، وهو ما يدفعه مقابل درجة حرارة سطحية منخفضة للغاية: في المتوسط حوالي -200 درجة مئوية، وفي بعض الأماكن تصل إلى -240 درجة مئوية. ومع ذلك، فإن هذا القمر الصناعي - "الكل باللون الأبيض" - لا يعاني كثيرًا من البرد الخارجي، لأنه يحتوي على مصدر بديل للطاقة - تأثير الجاذبية المد والجزر لجاره زحل ()، الذي يحافظ على محيطه تحت الجليدي في حالة سائلة. لكن الكواكب الأرضية لديها مصادر حرارة داخلية ضعيفة للغاية، وبالتالي فإن درجة حرارة سطحها الصلب تعتمد إلى حد كبير على خصائص الغلاف الجوي - على قدرته، من ناحية، على عكس جزء من أشعة الشمس إلى الفضاء، وعلى وأخرى، للاحتفاظ بطاقة الإشعاع التي تمر عبر الغلاف الجوي إلى سطح الكوكب.
تأثير الاحتباس الحراري والمناخ الكوكبي
اعتمادًا على مدى بعد الكوكب عن الشمس ونسبة ضوء الشمس التي يمتصها، تتشكل ظروف درجة الحرارة على سطح الكوكب ومناخه. كيف يبدو طيف أي جسم مضيء ذاتيًا، مثل النجم؟ في معظم الحالات، يكون طيف النجم عبارة عن منحنى "أحادي الحدبة"، تقريبًا منحنى بلانك، حيث يعتمد موضع الحد الأقصى على درجة حرارة سطح النجم. وعلى عكس النجم، فإن طيف الكوكب له "حدبتان": فهو يعكس جزءًا من ضوء النجم في النطاق البصري، والجزء الآخر يمتص ويعيد إشعاعه في نطاق الأشعة تحت الحمراء. يتم تحديد المنطقة النسبية تحت هاتين الحدبتين بدقة من خلال درجة انعكاس الضوء، أي البياض.
دعونا نلقي نظرة على الكوكبين الأقرب إلينا - عطارد والزهرة. للوهلة الأولى يبدو الوضع متناقضا. يعكس كوكب الزهرة ما يقرب من 80% من ضوء الشمس ويمتص حوالي 20% فقط. لكن عطارد لا يعكس شيئا تقريبا، لكنه يمتص كل شيء. بالإضافة إلى ذلك، كوكب الزهرة أبعد عن الشمس من عطارد؛ يسقط ضوء الشمس أقل بمقدار 3.4 مرة لكل وحدة من سطح السحب. مع الأخذ في الاعتبار الاختلافات في الوضاءة، يتلقى كل متر مربع من السطح الصلب لعطارد ما يقرب من 16 مرة من الحرارة الشمسية أكثر من نفس السطح على كوكب الزهرة. ومع ذلك، توجد ظروف جهنمية على كامل السطح الصلب لكوكب الزهرة - درجات حرارة هائلة (ذوبان القصدير والرصاص!) وعطارد أكثر برودة! عند القطبين توجد القارة القطبية الجنوبية بشكل عام، وعند خط الاستواء يبلغ متوسط درجة الحرارة 67 درجة مئوية. بالطبع، تصل درجة حرارة سطح عطارد خلال النهار إلى 430 درجة مئوية، وفي الليل تنخفض إلى -170 درجة مئوية. ولكن بالفعل على عمق 1.5-2 متر، يتم تخفيف التقلبات اليومية، ويمكننا التحدث عن متوسط درجة حرارة السطح عند 67 درجة مئوية. الجو حار بالطبع، لكن يمكنك العيش. وفي خطوط العرض الوسطى لعطارد توجد درجة حرارة الغرفة بشكل عام.
ماذا جرى؟ لماذا يتم تسخين عطارد، القريب من الشمس ويمتص أشعتها بسهولة، إلى درجة حرارة الغرفة، بينما يتم تسخين كوكب الزهرة، وهو أبعد عن الشمس ويعكس أشعتها بنشاط، مثل الفرن؟ كيف ستفسر الفيزياء هذا؟
الغلاف الجوي للأرض شبه شفاف: فهو ينقل 80% من ضوء الشمس القادم. لا يمكن للهواء أن يهرب إلى الفضاء نتيجة للحمل الحراري، فالكوكب لا يسمح له بالخروج. وهذا يعني أنه لا يمكن أن يبرد إلا في شكل إشعاع تحت الحمراء. وإذا ظل إشعاع الأشعة تحت الحمراء مغلقا، فإنه يسخن تلك الطبقات من الغلاف الجوي التي لا تنبعث منها. تصبح هذه الطبقات نفسها مصدرًا للحرارة وتوجهها جزئيًا إلى السطح. يذهب بعض الإشعاع إلى الفضاء، لكن الجزء الأكبر منه يعود إلى سطح الأرض ويسخنه حتى يتم تحقيق التوازن الديناميكي الحراري. كيف يتم تثبيته؟
ترتفع درجة الحرارة، ويتغير الحد الأقصى في الطيف (قانون فين) حتى يجد "نافذة الشفافية" في الغلاف الجوي، والتي من خلالها تهرب الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء. يتم إنشاء توازن التدفقات الحرارية، ولكن عند درجة حرارة أعلى مما ستكون عليه في حالة عدم وجود الغلاف الجوي. هذا هو تأثير الاحتباس الحراري.
في حياتنا، كثيرا ما نواجه ظاهرة الاحتباس الحراري. وليس فقط على شكل دفيئة حديقة أو مقلاة توضع على الموقد ونغطيها بغطاء لتقليل انتقال الحرارة وتسريع الغليان. لا توضح هذه الأمثلة تأثير الاحتباس الحراري النقي، حيث يتم تقليل إزالة الحرارة الإشعاعية والحملية فيها. أقرب بكثير إلى التأثير الموصوف هو مثال ليلة صافية فاترة. عندما يكون الهواء جافًا والسماء صافية (على سبيل المثال، في الصحراء)، تبرد الأرض بسرعة بعد غروب الشمس، ويخفف الهواء الرطب والغيوم من تقلبات درجات الحرارة اليومية. لسوء الحظ، هذا التأثير معروف لدى علماء الفلك: الليالي المرصعة بالنجوم الصافية يمكن أن تكون باردة بشكل خاص، مما يجعل العمل على التلسكوب غير مريح للغاية. بالعودة إلى الشكل أعلاه، سنرى السبب: إن بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي هو الذي يعمل بمثابة العائق الرئيسي أمام الأشعة تحت الحمراء الحاملة للحرارة.
القمر ليس له غلاف جوي، مما يعني عدم وجود ظاهرة الاحتباس الحراري. على سطحه، يتم إنشاء التوازن الديناميكي الحراري بشكل واضح؛ لا يوجد تبادل للإشعاع بين الغلاف الجوي والسطح الصلب. يتمتع المريخ بغلاف جوي رقيق، لكن تأثير الاحتباس الحراري يضيف 8 درجات مئوية. ويضيف ما يقرب من 40 درجة مئوية إلى الأرض. ولو لم يكن لكوكبنا غلاف جوي سميك كهذا، لكانت درجة حرارة الأرض أقل بمقدار 40 درجة مئوية. يبلغ متوسط درجة الحرارة اليوم 15 درجة مئوية حول العالم، لكنها ستكون -25 درجة مئوية. ستتجمد جميع المحيطات، وسيتحول سطح الأرض إلى اللون الأبيض بسبب الثلوج، وسيزداد البياض، وستنخفض درجة الحرارة إلى أقل من ذلك. بشكل عام - شيء فظيع! لكن من الجيد أن تأثير الاحتباس الحراري في غلافنا الجوي يعمل ويدفئنا. ويعمل بقوة أكبر على كوكب الزهرة، فهو يرفع متوسط درجة حرارة كوكب الزهرة بأكثر من 500 درجة.
سطح الكواكب
حتى الآن، لم نبدأ دراسة مفصلة للكواكب الأخرى، ونقتصر بشكل أساسي على مراقبة سطحها. ما مدى أهمية المعلومات حول مظهر الكوكب للعلم؟ ما هي المعلومات القيمة التي يمكن أن تخبرنا بها صورة سطحه؟ إذا كان كوكبًا غازيًا، مثل زحل أو كوكب المشتري، أو صلبًا ولكنه مغطى بطبقة كثيفة من السحب، مثل كوكب الزهرة، فإننا نرى فقط الطبقة السحابية العليا، لذلك ليس لدينا أي معلومات تقريبًا عن الكوكب نفسه. الغلاف الجوي الغائم، كما يقول الجيولوجيون، هو سطح شاب للغاية - اليوم هو كذلك، ولكن غدا سيكون مختلفا، أو ليس غدا، ولكن بعد 1000 عام، وهي مجرد لحظة في حياة الكوكب.
تمت ملاحظة البقعة الحمراء الكبرى على كوكب المشتري أو إعصارين كوكبيين على كوكب الزهرة منذ 300 عام، لكنها تخبرنا فقط ببعض الخصائص العامة للديناميكيات الحديثة لأغلفتها الجوية. سوف يرى أحفادنا، الذين ينظرون إلى هذه الكواكب، صورة مختلفة تمامًا، ولن نعرف أبدًا الصورة التي كان من الممكن أن يراها أسلافنا. وبالتالي، عند النظر من الخارج إلى الكواكب ذات الأجواء الكثيفة، لا يمكننا الحكم على ماضيها، لأننا نرى فقط طبقة سحابية قابلة للتغيير. هناك أمر مختلف تمامًا وهو القمر أو عطارد، حيث تحتوي أسطحهما على آثار قصف نيزكي وعمليات جيولوجية حدثت على مدى مليارات السنين الماضية.
ومثل هذا القصف للكواكب العملاقة لا يترك أي أثر تقريبًا. وقد وقع أحد هذه الأحداث في نهاية القرن العشرين أمام أعين علماء الفلك مباشرة. نحن نتحدث عن المذنب شوميكر-ليفي 9. في عام 1993، تم رصد سلسلة غريبة مكونة من عشرين مذنبًا صغيرًا بالقرب من كوكب المشتري. وأظهرت الحسابات أن هذه شظايا مذنب واحد طار بالقرب من كوكب المشتري في عام 1992 وتمزق بسبب تأثير المد والجزر لمجال جاذبيته القوي. ولم يرصد علماء الفلك الحلقة الفعلية لتفكك المذنب، لكنهم رصدوا فقط اللحظة التي ابتعدت فيها سلسلة شظايا المذنب عن المشتري مثل “القاطرة”. إذا لم يحدث التفكك، فإن المذنب، الذي يقترب من كوكب المشتري على طول مسار القطع الزائد، سيذهب إلى المسافة على طول الفرع الثاني من القطع الزائد، وعلى الأرجح، لن يقترب من كوكب المشتري مرة أخرى. لكن جسم المذنب لم يستطع تحمل ضغط المد والجزر وانهار، والطاقة المستهلكة في تشوه وتمزق جسم المذنب قللت من الطاقة الحركية لحركته المدارية، مما أدى إلى نقل الشظايا من مدار زائدي إلى مدار بيضاوي الشكل مغلق حول كوكب المشتري. وتبين أن المسافة المدارية عند المركز المحيطي أقل من نصف قطر كوكب المشتري، وتحطمت الشظايا على الكوكب واحدة تلو الأخرى في عام 1994.
الحادثة كانت ضخمة. كل "شظية" من نواة المذنب عبارة عن كتلة جليدية يبلغ حجمها 1×1.5 كيلومتر. وتناوبوا على الطيران في الغلاف الجوي للكوكب العملاق بسرعة 60 كيلومترا في الثانية (سرعة الهروب الثانية لكوكب المشتري)، ولديهم طاقة حركية محددة قدرها (60/11) 2 = 30 مرة أكبر مما لو كان اصطداما مع الأرض. شاهد علماء الفلك باهتمام كبير الكارثة الكونية على كوكب المشتري من الأرض الآمنة. ولسوء الحظ، ضربت شظايا المذنب كوكب المشتري من الجانب الذي لم يكن مرئيا من الأرض في تلك اللحظة. ولحسن الحظ، في ذلك الوقت كان المسبار الفضائي غاليليو في طريقه إلى كوكب المشتري، وقد شاهد هذه الأحداث وأظهرها لنا. نظرًا للدوران اليومي السريع لكوكب المشتري، أصبحت مناطق الاصطدام في غضون ساعات قليلة متاحة لكل من التلسكوبات الأرضية، وما هو ذو قيمة خاصة، التلسكوبات القريبة من الأرض، مثل تلسكوب هابل الفضائي. كان هذا مفيدًا جدًا، حيث أن كل كتلة، تصطدم بالغلاف الجوي لكوكب المشتري، تسببت في انفجار هائل، مما أدى إلى تدمير الطبقة السحابية العليا وإنشاء نافذة للرؤية في عمق الغلاف الجوي لكوكب المشتري لبعض الوقت. لذا، وبفضل قصف المذنب، تمكنا من النظر هناك لفترة قصيرة. لكن مر شهرين ولم يبق أي أثر على السطح الغائم: غطت السحب جميع النوافذ وكأن شيئًا لم يحدث.
شيء آخر - أرض. على كوكبنا، تبقى ندوب النيزك لفترة طويلة. هنا الحفرة النيزكية الأكثر شهرة والتي يبلغ قطرها حوالي كيلومتر واحد وعمرها حوالي 50 ألف سنة. ولا يزال مرئيا بوضوح. لكن الحفر التي تشكلت منذ أكثر من 200 مليون سنة لا يمكن العثور عليها إلا باستخدام تقنيات جيولوجية دقيقة. أنها غير مرئية من فوق.
بالمناسبة، هناك علاقة موثوقة إلى حد ما بين حجم النيزك الكبير الذي سقط على الأرض وقطر الحفرة التي أحدثها - 1:20. تشكلت حفرة يبلغ قطرها كيلومترًا واحدًا في أريزونا نتيجة اصطدام كويكب صغير يبلغ قطره حوالي 50 مترًا، وفي العصور القديمة، ضربت الأرض "مقذوفات" أكبر - يبلغ طولها كيلومترًا وحتى عشرة كيلومترات. نحن نعرف اليوم حوالي 200 حفرة كبيرة؛ يطلق عليهم اسم astroblemes (الجروح السماوية)؛ ويتم اكتشاف العديد منها كل عام. تم العثور على أكبرها بقطر 300 كيلومتر في جنوب إفريقيا ويبلغ عمرها حوالي 2 مليار سنة. أكبر حفرة في روسيا هي Popigai في ياقوتيا ويبلغ قطرها 100 كم. بالتأكيد هناك أكبر، على سبيل المثال، في قاع المحيطات، حيث يصعب ملاحظةها. صحيح أن قاع المحيط أصغر سنا من الناحية الجيولوجية من القارات، ولكن يبدو أنه توجد في القارة القطبية الجنوبية حفرة يبلغ قطرها 500 كيلومتر. إنه تحت الماء ولا يُشار إلى وجوده إلا من خلال المظهر الجانبي للقاع.
على السطح قمرحيث لا توجد رياح أو أمطار، حيث لا توجد عمليات تكتونية، تستمر الحفر النيزكية لمليارات السنين. بالنظر إلى القمر من خلال التلسكوب، نقرأ تاريخ القصف الكوني. وعلى الجانب الخلفي توجد صورة أكثر فائدة للعلم. يبدو أنه لسبب ما، لم تسقط أي أجسام كبيرة بشكل خاص هناك، أو عند السقوط، لم يتمكنوا من اختراق القشرة القمرية، والتي تكون سميكة على الجانب الخلفي ضعف سمكها على الجانب المرئي. ولذلك فإن الحمم المتدفقة لم تملأ الحفر الكبيرة ولم تخفي تفاصيل تاريخية. توجد على أي قطعة من سطح القمر حفرة نيزكية، كبيرة أو صغيرة، وهناك الكثير منها لدرجة أن الأصغر منها يدمر تلك التي تشكلت سابقًا. لقد حدث التشبع: لم يعد القمر قادرًا على أن يصبح أكثر تعددًا مما هو عليه بالفعل. هناك الحفر في كل مكان. وهذا سجل رائع لتاريخ النظام الشمسي. ويحدد عدة حلقات من تكوين الحفرة النشطة، بما في ذلك عصر القصف النيزكي الثقيل (منذ 4.1 إلى 3.8 مليار سنة)، والذي ترك آثارًا على سطح جميع الكواكب الأرضية والعديد من الأقمار الصناعية. لماذا سقطت تيارات النيازك على الكواكب في تلك الحقبة، لا يزال يتعين علينا أن نفهم. هناك حاجة إلى بيانات جديدة حول بنية باطن القمر وتكوين المادة على أعماق مختلفة، وليس فقط على السطح الذي تم جمع العينات منه حتى الآن.
الزئبقيشبه القمر ظاهريًا، لأنه مثله خالٍ من الغلاف الجوي. سطحه الصخري، الذي لا يتعرض للتآكل بالغاز والماء، يحتفظ بآثار القصف النيزكي لفترة طويلة. ومن بين الكواكب الأرضية، يحتوي عطارد على أقدم الآثار الجيولوجية، حيث يعود تاريخها إلى حوالي 4 مليارات سنة. لكن على سطح عطارد لا توجد بحار كبيرة مملوءة بالحمم المتصلبة الداكنة وتشبه البحار القمرية، على الرغم من عدم وجود فوهات صدمية كبيرة هناك بما لا يقل عن تلك الموجودة على القمر.
يبلغ حجم عطارد حوالي مرة ونصف حجم القمر، لكن كتلته أكبر بـ 4.5 مرة من القمر. والحقيقة هي أن القمر صخري بالكامل تقريبا، في حين أن عطارد لديه نواة معدنية ضخمة، ويبدو أنها تتكون بشكل رئيسي من الحديد والنيكل. يبلغ نصف قطر قلبها المعدني حوالي 75% من نصف قطر الكوكب (ونصف قطر الأرض 55%) فقط. يبلغ حجم اللب المعدني لعطارد 45% من حجم الكوكب (والأرض 17%) فقط. ولذلك فإن متوسط كثافة عطارد (5.4 جم/سم3) يساوي تقريبًا متوسط كثافة الأرض (5.5 جم/سم3) ويتجاوز بشكل كبير متوسط كثافة القمر (3.3 جم/سم3). نظرًا لوجود نواة معدنية كبيرة، يمكن لعطارد أن يتفوق على الأرض في متوسط كثافته لولا الجاذبية المنخفضة على سطحه. تبلغ كتلته 5.5% فقط من كتلة الأرض، كما أن جاذبيته أقل بثلاث مرات تقريبًا، وهو غير قادر على ضغط باطنه مثل باطن الأرض، حيث تبلغ كثافة حتى طبقة السيليكات حوالي (5 جرام/جرام). cm3)، مضغوطة.
من الصعب دراسة عطارد لأنه يتحرك بالقرب من الشمس. لإطلاق جهاز بين الكواكب من الأرض نحوها، يجب إبطاؤه بشدة، أي تسريعه في الاتجاه المعاكس للحركة المدارية للأرض؛ عندها فقط سيبدأ في "السقوط" نحو الشمس. من المستحيل القيام بذلك على الفور باستخدام صاروخ. لذلك، في الرحلتين الجويتين اللتين تم إجراؤهما إلى عطارد حتى الآن، تم استخدام مناورات الجاذبية في مجال الأرض والزهرة وعطارد نفسه لإبطاء سرعة المسبار الفضائي ونقله إلى مدار عطارد.
ذهبت مارينر 10 (ناسا) لأول مرة إلى عطارد في عام 1973. اقترب لأول مرة من كوكب الزهرة، وتباطأ في مجال جاذبيته، ثم مر بالقرب من عطارد ثلاث مرات في 1974-1975. نظرًا لأن اللقاءات الثلاثة جميعها حدثت في نفس المنطقة من مدار الكوكب، وكان دورانه اليومي متزامنًا مع المدار المداري، فقد قام المسبار ثلاث مرات بتصوير نفس نصف الكرة الأرضية من عطارد، مضاءً بالشمس.
لم تكن هناك رحلات جوية إلى عطارد خلال العقود القليلة القادمة. وفقط في عام 2004 كان من الممكن إطلاق الجهاز الثاني - MESSENGER ( سطح عطارد، وبيئة الفضاء، والكيمياء الجيولوجية، والمدى; ناسا). وبعد إجراء العديد من مناورات الجاذبية بالقرب من الأرض والزهرة (مرتين) وعطارد (ثلاث مرات)، دخل المسبار مدارًا حول عطارد في عام 2011 وأجرى أبحاثًا حول الكوكب لمدة 4 سنوات.
إن العمل بالقرب من عطارد معقد بسبب حقيقة أن الكوكب أقرب إلى الشمس بمقدار 2.6 مرة في المتوسط من الأرض، وبالتالي فإن تدفق الأشعة الشمسية هناك أكبر بنحو 7 مرات. وبدون "مظلة شمسية" خاصة، فإن إلكترونيات المسبار سوف ترتفع درجة حرارتها. تم استدعاء الرحلة الاستكشافية الثالثة إلى عطارد بيبي كولومبوويشارك فيها الأوروبيون واليابانيون. ومن المقرر أن يتم الإطلاق في خريف عام 2018. وسيطير مسباران في وقت واحد، وسيدخلان مدارًا حول عطارد في نهاية عام 2025 بعد التحليق بالقرب من الأرض، واثنان بالقرب من كوكب الزهرة وستة بالقرب من عطارد. وبالإضافة إلى الدراسة التفصيلية لسطح الكوكب ومجال جاذبيته، من المقرر إجراء دراسة تفصيلية للغلاف المغناطيسي والمجال المغناطيسي لعطارد، الأمر الذي يشكل لغزا أمام العلماء. على الرغم من أن عطارد يدور ببطء شديد، وكان من المفترض أن يبرد قلبه المعدني ويتصلب منذ فترة طويلة، إلا أن الكوكب لديه مجال مغناطيسي ثنائي القطب أضعف 100 مرة من المجال المغناطيسي للأرض، لكنه لا يزال يحتفظ بغلاف مغناطيسي حول الكوكب. تتطلب النظرية الحديثة لتوليد المجال المغناطيسي في الأجرام السماوية، أو ما يسمى بنظرية الدينامو المضطرب، وجود طبقة من الموصل السائل للكهرباء داخل الكوكب (بالنسبة للأرض، هذا هو الجزء الخارجي من اللب الحديدي) ) والدوران السريع نسبيا. ليس من الواضح بعد سبب بقاء قلب عطارد سائلاً.
يتمتع عطارد بميزة مذهلة لا يمتلكها أي كوكب آخر. إن حركة عطارد في مداره حول الشمس ودورانه حول محوره متزامنان بشكل واضح مع بعضهما البعض: خلال فترتين مداريتين يقوم بثلاث دورات حول محوره. بشكل عام، كان علماء الفلك على دراية بالحركة المتزامنة لفترة طويلة: يدور قمرنا بشكل متزامن حول محوره ويدور حول الأرض، وفترات هاتين الحركتين هي نفسها، أي أنها بنسبة 1:1. والكواكب الأخرى لديها بعض الأقمار الصناعية التي تظهر نفس الميزة. وهذا هو نتيجة تأثير المد والجزر.
لمتابعة حركة عطارد (الشكل أعلاه)، لنضع سهمًا على سطحه. ويمكن ملاحظة أنه في ثورة واحدة حول الشمس، أي في سنة عطاردية واحدة، دار الكوكب حول محوره مرة ونصف بالضبط. خلال هذا الوقت تحول النهار في منطقة السهم إلى ليل، ومضى نصف النهار المشمس. ثورة سنوية أخرى - ويبدأ ضوء النهار من جديد في منطقة السهم، وقد انتهى يوم شمسي واحد. وهكذا، على عطارد، يستمر اليوم الشمسي لمدة عامين عطارد.
سنتحدث عن المد والجزر بالتفصيل في الفصل. 6. نتيجة لتأثير المد والجزر من الأرض، قام القمر بمزامنة حركتيه - الدوران المحوري والدوران المداري. تؤثر الأرض بشكل كبير على القمر: فهي تمد شكله وتثبت دورانه. مدار القمر قريب من الدائري، لذلك يتحرك القمر على طوله بسرعة تكاد تكون ثابتة وعلى مسافة تكاد تكون ثابتة من الأرض (ناقشنا مدى هذا "تقريبًا" في الفصل الأول). ولذلك، فإن تأثير المد والجزر يختلف قليلاً ويتحكم في دوران القمر على طول مداره بأكمله، مما يؤدي إلى رنين بنسبة 1:1.
على عكس القمر، يتحرك عطارد حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل إلى حد كبير، ويقترب أحيانًا من النجم، ويبتعد عنه أحيانًا. عندما تكون الشمس بعيدة، بالقرب من أوج المدار، يضعف تأثير المد والجزر للشمس، لأنه يعتمد على المسافة مثل 1/ ر 3. عندما يقترب عطارد من الشمس، يكون المد والجزر أقوى بكثير، لذلك فقط في منطقة الحضيض الشمسي يقوم عطارد بمزامنة حركتيه بفعالية - النهارية والمدارية. يخبرنا قانون كبلر الثاني أن السرعة الزاوية للحركة المدارية تبلغ الحد الأقصى عند نقطة الحضيض الشمسي. وهناك يحدث "التقاط المد والجزر" وتزامن السرعات الزاوية لعطارد - اليومية والمدارية. عند نقطة الحضيض يكونان متساويين تمامًا مع بعضهما البعض. وبالمضي قدمًا، يتوقف عطارد تقريبًا عن الشعور بتأثير المد والجزر للشمس ويحافظ على سرعة دورانه الزاوية، مما يقلل تدريجيًا من السرعة الزاوية للحركة المدارية. لذلك، في فترة مدارية واحدة، يتمكن من القيام بدورة ونصف يومية ويقع مرة أخرى في براثن تأثير المد والجزر. الفيزياء بسيطة جدا وجميلة.
لا يمكن تمييز سطح عطارد تقريبًا عن القمر. حتى علماء الفلك المحترفين، عندما ظهرت الصور التفصيلية الأولى لعطارد، أظهروها لبعضهم البعض وسألوا: "حسنًا، خمن، هل هذا هو القمر أم عطارد؟" من الصعب حقًا تخمين ذلك. هناك وهناك أسطح ضربتها النيازك. ولكن، بالطبع، هناك ميزات. على الرغم من عدم وجود بحار كبيرة من الحمم البركانية على عطارد، إلا أن سطحه ليس متجانسًا: فهناك مناطق أقدم وأحدث (الأساس في ذلك هو حساب حفر النيزك). ويختلف عطارد أيضًا عن القمر بوجود نتوءات وطيات مميزة على السطح، والتي نشأت نتيجة لضغط الكوكب مع تبريد قلبه المعدني الضخم.
الاختلافات في درجات الحرارة على سطح عطارد أكبر منها على القمر. تبلغ درجة الحرارة أثناء النهار عند خط الاستواء 430 درجة مئوية، وفي الليل -173 درجة مئوية. لكن تربة عطارد تعمل بمثابة عازل حراري جيد، لذلك على عمق حوالي متر واحد يوميًا (أو نصف سنوي؟) لم يعد هناك شعور بتغيرات درجات الحرارة. لذا، إذا سافرت إلى عطارد، فإن أول شيء عليك القيام به هو حفر مخبأ. وستكون درجة الحرارة حوالي 70 درجة مئوية عند خط الاستواء؛ الجو حار بعض الشيء. ولكن في منطقة القطبين الجغرافيين في المخبأ ستكون درجة الحرارة حوالي -70 درجة مئوية. لذلك يمكنك بسهولة العثور على خط العرض الجغرافي الذي ستكون مرتاحًا فيه في المخبأ.
وتُلاحظ أدنى درجات الحرارة في قاع الفوهات القطبية، حيث لا تصل إليها أشعة الشمس أبدًا. وهناك تم اكتشاف رواسب الجليد المائي، والتي تم اكتشافها مسبقًا بواسطة رادارات من الأرض، ثم تم تأكيدها بواسطة أدوات المسبار الفضائي MESSENGER. لا يزال أصل هذا الجليد موضع نقاش. يمكن أن تكون مصادرها مذنبات وبخار الماء الخارج من أحشاء الكوكب.
يحتوي عطارد على واحدة من أكبر الحفر الصدمية في النظام الشمسي - Heat Planum ( حوض السعرات الحرارية) ويبلغ قطرها 1550 كم. وهذا هو اصطدام كويكب يبلغ قطره 100 كيلومتر على الأقل، والذي كاد أن يقسم الكوكب الصغير. حدث ذلك قبل حوالي 3.8 مليار سنة، خلال فترة ما يسمى بـ"القصف العنيف المتأخر" ( القصف العنيف المتأخر) عندما ولأسباب غير مفهومة بشكل كامل، زاد عدد الكويكبات والمذنبات في المدارات المتقاطعة مع مدارات الكواكب الأرضية.
عندما قامت مارينر 10 بتصوير الطائرة الحرارية عام 1974، لم نكن نعرف بعد ما حدث على الجانب الآخر من عطارد بعد هذا الاصطدام الرهيب. من الواضح أنه في حالة ضرب الكرة، يتم إثارة الموجات الصوتية والسطحية، التي تنتشر بشكل متماثل، وتمر عبر "خط الاستواء" وتتجمع عند نقطة التناقض، المقابلة تمامًا لنقطة الاصطدام. وينكمش الاضطراب هناك إلى حد ما، ويزداد حجم الاهتزازات الزلزالية بسرعة. وهذا مشابه للطريقة التي يطرق بها سائقو الماشية سوطهم: يتم الحفاظ على طاقة الموجة وزخمها بشكل أساسي، لكن سمك السوط يميل إلى الصفر، وبالتالي تزيد سرعة الاهتزاز وتصبح أسرع من الصوت. ومن المتوقع أن يكون ذلك في منطقة عطارد المقابلة للحوض السعرات الحراريةستكون هناك صورة للدمار المذهل. بشكل عام، اتضح الأمر على هذا النحو تقريبًا: كانت هناك منطقة جبلية شاسعة ذات سطح مموج، على الرغم من أنني توقعت وجود حفرة متوازية هناك. وبدا لي أنه عندما تنهار الموجة الزلزالية، ستحدث ظاهرة "مرآة" لسقوط الكويكب. نلاحظ هذا عندما تسقط قطرة على سطح ماء هادئ: في البداية تحدث انخفاضًا صغيرًا، ثم يندفع الماء للخلف ويلقي قطرة صغيرة جديدة إلى الأعلى. ولم يحدث هذا على عطارد، ونحن الآن نفهم السبب. وتبين أن أعماقها غير متجانسة ولم يحدث تركيز دقيق للموجات.
وبشكل عام، فإن تضاريس عطارد أكثر سلاسة من تضاريس القمر. على سبيل المثال، جدران فوهات عطارد ليست عالية جدًا. السبب المحتمل لذلك هو قوة الجاذبية الأكبر والجزء الداخلي الأكثر دفئًا ونعومة لعطارد.
فينوس- الكوكب الثاني من الشمس والأكثر غموضا من بين الكواكب الأرضية. ليس من الواضح ما هو أصل غلافه الجوي الكثيف للغاية، والذي يتكون بالكامل تقريبًا من ثاني أكسيد الكربون (96.5٪) والنيتروجين (3.5٪) ويسبب ظاهرة الاحتباس الحراري القوية. ليس من الواضح لماذا يدور كوكب الزهرة ببطء شديد حول محوره - 244 مرة أبطأ من الأرض، وكذلك في الاتجاه المعاكس. في الوقت نفسه، فإن الغلاف الجوي الضخم لكوكب الزهرة، أو بالأحرى طبقته السحابية، يطير حول الكوكب في أربعة أيام أرضية. وتسمى هذه الظاهرة بالدوران الفائق في الغلاف الجوي. وفي الوقت نفسه، يحتك الغلاف الجوي بسطح الكوكب، وكان من المفترض أن يتباطأ منذ فترة طويلة. ففي نهاية المطاف، لا يمكنها التحرك لفترة طويلة حول كوكب يظل جسمه الصلب ثابتًا عمليًا. لكن الغلاف الجوي يدور، بل وفي الاتجاه المعاكس لدوران الكوكب نفسه. ومن الواضح أن الاحتكاك على السطح يبدد طاقة الغلاف الجوي، وينتقل زخمها الزاوي إلى جسم الكوكب. هذا يعني أن هناك تدفقًا للطاقة (الطاقة الشمسية بوضوح) يعمل من خلالها المحرك الحراري. سؤال: كيف يتم تنفيذ هذا الجهاز؟ كيف تتحول طاقة الشمس إلى حركة الغلاف الجوي للزهرة؟
بسبب الدوران البطيء لكوكب الزهرة، فإن قوى كوريوليس عليه أضعف من تلك الموجودة على الأرض، وبالتالي فإن الأعاصير الجوية هناك أقل إحكاما. في الواقع، لا يوجد سوى اثنين منهم: واحد في نصف الكرة الشمالي، والآخر في نصف الكرة الجنوبي. كل واحد منهم "رياح" من خط الاستواء إلى قطبه.
تمت دراسة الطبقات العليا من الغلاف الجوي لكوكب الزهرة بالتفصيل من خلال عمليات التحليق (إجراء مناورة الجاذبية) والمسابير المدارية - الأمريكية والسوفيتية والأوروبية واليابانية. أطلق المهندسون السوفييت أجهزة سلسلة Venera هناك لعدة عقود، وكان هذا أنجح إنجاز لنا في مجال استكشاف الكواكب. كانت المهمة الرئيسية هي إنزال وحدة الهبوط على السطح لمعرفة ما كان موجودًا تحت السحب.
استرشد مصممو المجسات الأولى، وكذلك مؤلفي أعمال الخيال العلمي في تلك السنوات، بنتائج الملاحظات الفلكية البصرية والراديو، والتي أعقبت أن كوكب الزهرة هو نظير أكثر دفئًا لكوكبنا. لهذا السبب، في منتصف القرن العشرين، قدم جميع كتاب الخيال العلمي - من بيليايف وكازانتسيف وستروجاتسكي إلى ليم وبرادبري وهينلين - كوكب الزهرة على أنه كوكب غير مضياف (حار، مستنقع، مع جو سام)، ولكنه يشبه بشكل عام كوكب الزهرة. عالم الأرض. لنفس السبب، لم تكن مركبات الهبوط الأولى لتحقيقات فينوس متينة للغاية، وغير قادرة على تحمل الضغط العالي. وماتوا وهم ينزلون في الجو واحدًا تلو الآخر. ثم بدأت أجسادهم تصبح أقوى ومصممة لضغط يصل إلى 20 ضغطًا جويًا. ولكن تبين أن هذا ليس كافيا. ثم قام المصممون، "بعض القطعة"، بصنع مسبار من التيتانيوم يمكنه تحمل ضغط يصل إلى 180 ضغطًا جويًا. وهبط بسلام على السطح ("فينيرا -7"، 1970). لاحظ أنه ليس كل غواصة يمكنها تحمل مثل هذا الضغط الذي يسود على عمق حوالي 2 كم في المحيط. وتبين أن الضغط على سطح الزهرة لا يقل عن 92 ضغط جوي (9.3 ميجا باسكال، 93 بار)، ودرجة الحرارة هي 464 درجة مئوية.
انتهى حلم كوكب الزهرة المضياف، على غرار الأرض في العصر الكربوني، أخيرًا في عام 1970. ولأول مرة، نجح جهاز مصمم لمثل هذه الظروف الجهنمية ("Venera-8") في النزول والعمل على السطح في 1972. منذ لحظة الهبوط هذه على سطح كوكب الزهرة، أصبحت عملية روتينية، لكن ليس من الممكن العمل هناك لفترة طويلة: بعد 1-2 ساعة يسخن الجزء الداخلي من الجهاز وتتعطل الأجهزة الإلكترونية.
ظهرت الأقمار الصناعية الأولى بالقرب من كوكب الزهرة في عام 1975 ("فينيرا-9 و-10"). بشكل عام، تبين أن العمل على سطح كوكب الزهرة بواسطة مركبات الهبوط Venera-9...-14 (1975-1981) كان ناجحًا للغاية، حيث تم دراسة الغلاف الجوي وسطح الكوكب في موقع الهبوط، حتى القدرة على أخذ عينات من التربة وتحديد تركيبها الكيميائي وخواصها الميكانيكية. لكن التأثير الأكبر بين محبي علم الفلك والملاحة الفضائية كان سببه الصور البانورامية لمواقع الهبوط التي نقلوها، أولاً بالأبيض والأسود، ثم بالألوان لاحقًا. وبالمناسبة، فإن سماء كوكب الزهرة عند النظر إليها من السطح تكون برتقالية اللون. جميل! حتى الآن (2017)، تظل هذه الصور هي الوحيدة وتثير اهتمامًا كبيرًا لعلماء الكواكب. وتستمر معالجتها ويتم العثور على أجزاء جديدة عليها من وقت لآخر.
كما قدم رواد الفضاء الأمريكيون مساهمة كبيرة في دراسة كوكب الزهرة في تلك السنوات. قامت طائرتا مارينر 5 و10 بدراسة الغلاف الجوي العلوي. أصبح بايونير فينيرا 1 (1978) أول قمر صناعي أمريكي لكوكب الزهرة وأجرى قياسات رادارية. وأرسلت "Pioneer-Venera-2" (1978) 4 مركبات هبوط إلى الغلاف الجوي للكوكب: واحدة كبيرة (315 كجم) بمظلة إلى المنطقة الاستوائية لنصف الكرة النهارية وثلاث صغيرة (90 كجم لكل منها) بدون مظلات - إلى المنتصف - خطوط العرض وفي شمال نصف الكرة النهاري، وكذلك نصف الكرة الليلي. لم يتم تصميم أي منها للعمل على السطح، لكن إحدى الأجهزة الصغيرة هبطت بسلام (بدون مظلة!) وعملت على السطح لأكثر من ساعة. تتيح لك هذه الحالة أن تشعر بمدى ارتفاع كثافة الغلاف الجوي بالقرب من سطح كوكب الزهرة. يبلغ حجم الغلاف الجوي لكوكب الزهرة حوالي 100 مرة أكبر من الغلاف الجوي للأرض، وتبلغ كثافته عند السطح 67 كجم/م3، وهو أكثر كثافة بـ 55 مرة من هواء الأرض وأقل كثافة بـ 15 مرة فقط من كثافة الماء السائل.
لم يكن من السهل إنشاء مجسات علمية قوية يمكنها تحمل ضغط الغلاف الجوي لكوكب الزهرة، كما هو الحال على عمق كيلومتر واحد في محيطاتنا. ولكن كان الأمر أكثر صعوبة لجعلهم يتحملون درجة الحرارة المحيطة البالغة 464 درجة مئوية في وجود مثل هذا الهواء الكثيف. تدفق الحرارة عبر الجسم هائل. لذلك، حتى الأجهزة الأكثر موثوقية عملت لمدة لا تزيد عن ساعتين. ومن أجل النزول بسرعة إلى السطح وإطالة أمد عملها هناك، أسقطت فينوس مظلتها أثناء الهبوط وواصلت هبوطها، ولم يتباطأ سرعتها إلا بواسطة درع صغير على بدنها. تم تخفيف التأثير على السطح بواسطة جهاز تخميد خاص - دعم الهبوط. وتبين أن التصميم كان ناجحًا للغاية لدرجة أن Venera 9 هبط على منحدر بميل قدره 35 درجة دون أي مشاكل وعمل بشكل طبيعي.
نظرًا لارتفاع بياض كوكب الزهرة والكثافة الهائلة لغلافه الجوي، شكك العلماء في وجود ما يكفي من ضوء الشمس بالقرب من السطح لتصويره. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن أن يكون هناك ضباب كثيف معلق في قاع المحيط الغازي لكوكب الزهرة، مما يؤدي إلى تشتيت ضوء الشمس ومنع الحصول على صورة متباينة. لذلك، تم تجهيز مركبات الهبوط الأولى بمصابيح الزئبق الهالوجين لإضاءة التربة وخلق تباين ضوئي. ولكن اتضح أن هناك ما يكفي من الضوء الطبيعي: إنه ضوء على كوكب الزهرة كما هو الحال في يوم غائم على الأرض. والتباين في الضوء الطبيعي مقبول تمامًا أيضًا.
في أكتوبر 1975، نقلت مركبات الهبوط Venera 9 و10، من خلال كتلها المدارية، إلى الأرض أول صور فوتوغرافية على الإطلاق لسطح كوكب آخر (إذا لم نأخذ في الاعتبار القمر). للوهلة الأولى، يبدو المنظور في هذه الصور البانورامية مشوهًا بشكل غريب: والسبب هو دوران اتجاه التصوير. تم التقاط هذه الصور بواسطة جهاز قياس المسافة (الماسح الضوئي الميكانيكي)، الذي انتقل "نظرته" ببطء من الأفق تحت أقدام مركبة الهبوط ثم إلى الأفق الآخر: تم الحصول على مسح بزاوية 180 درجة. كان من المفترض أن يوفر مقياسان تقريب على جانبي الجهاز صورة بانورامية كاملة. لكن أغطية العدسات لم تكن تفتح دائمًا. على سبيل المثال، في "Venera-11 و-12"، لم يتم فتح أي من الأربعة.
تم إجراء إحدى أجمل التجارب في دراسة كوكب الزهرة باستخدام مجسات VeGa-1 و -2 (1985). يرمز اسمهم إلى "Venus-Halley"، لأنه بعد فصل وحدات الهبوط الموجهة إلى سطح الزهرة، توجهت أجزاء الطيران من المسبار لاستكشاف نواة المذنب هالي ولأول مرة فعلت ذلك بنجاح. كما أن أجهزة الهبوط لم تكن عادية تمامًا: فقد هبط الجزء الرئيسي من الجهاز على السطح، وأثناء الهبوط انفصل عنه بالون من صنع مهندسين فرنسيين، وطار لمدة يومين تقريبًا في أجواء كوكب الزهرة على ارتفاع يصل مداه إلى 53-55 كم، وينقل بيانات درجة الحرارة والضغط إلى الأرض، والإضاءة والرؤية في السحب. وبفضل الرياح القوية التي تهب على هذا الارتفاع بسرعة 250 كم/ساعة، تمكنت المناطيد من التحليق حول جزء كبير من الكوكب. جميل!
تُظهر الصور المأخوذة من مواقع الهبوط مساحات صغيرة فقط من سطح كوكب الزهرة. هل من الممكن رؤية كوكب الزهرة بأكمله من خلال السحب؟ يستطيع! الرادار يرى من خلال السحب. طار قمران صناعيان سوفييتيان مزودان برادارات جانبية وأمريكي واحد إلى كوكب الزهرة. بناءً على ملاحظاتهم، تم تجميع خرائط راديوية لكوكب الزهرة بدقة عالية جدًا. من الصعب إظهار ذلك على الخريطة العامة، ولكن على أجزاء الخريطة الفردية يكون ذلك مرئيًا بوضوح. تُظهر الألوان الموجودة على خرائط الراديو المستويات: الأزرق الفاتح والأزرق الداكن عبارة عن أراضي منخفضة؛ لو كان كوكب الزهرة يحتوي على ماء، لكانت هناك محيطات. لكن الماء السائل لا يمكن أن يتواجد على كوكب الزهرة. ولا يوجد عمليا مياه غازية هناك. القارات خضراء وصفراء، دعنا نسميها كذلك. الأحمر والأبيض هما أعلى النقاط على كوكب الزهرة. هذه هي "التبت الزهرية" - أعلى هضبة. وأعلى قمة فيها هي جبل ماكسويل ويبلغ ارتفاعها 11 كيلومتراً.
لا توجد حقائق موثوقة حول الجزء الداخلي من كوكب الزهرة، حول بنيته الداخلية، حيث لم يتم إجراء البحوث الزلزالية هناك بعد. بالإضافة إلى ذلك، فإن الدوران البطيء للكوكب لا يسمح بقياس عزم القصور الذاتي الخاص به، وهو ما يمكن أن يخبرنا عن توزيع الكثافة مع العمق. حتى الآن، تعتمد الأفكار النظرية على تشابه كوكب الزهرة مع الأرض، ويفسر الغياب الواضح لتكتونية الصفائح على كوكب الزهرة بغياب الماء عليه، والذي يعمل على الأرض بمثابة "مادة تشحيم"، مما يسمح للصفائح بالانزلاق والغوص تحت بعضها البعض. ويؤدي ذلك، إلى جانب ارتفاع درجة حرارة السطح، إلى تباطؤ أو حتى غياب كامل للحمل الحراري في جسم الزهرة، ويقلل من معدل تبريد باطنه وربما يفسر افتقاره إلى المجال المغناطيسي. كل هذا يبدو منطقيا، ولكنه يتطلب التحقق التجريبي.
بالمناسبة، حول أرض. لن أناقش الكوكب الثالث من الشمس بالتفصيل، لأنني لست جيولوجيًا. وبالإضافة إلى ذلك، كل واحد منا لديه فكرة عامة عن الأرض، حتى على أساس المعرفة المدرسية. ولكن فيما يتعلق بدراسة الكواكب الأخرى، ألاحظ أننا أيضًا لا نفهم تمامًا الجزء الداخلي لكوكبنا. في كل عام تقريبًا، تحدث اكتشافات كبيرة في الجيولوجيا، وأحيانًا يتم اكتشاف طبقات جديدة في أحشاء الأرض. نحن لا نعرف بالضبط درجة الحرارة في قلب كوكبنا. انظر إلى أحدث المراجعات: يعتقد بعض المؤلفين أن درجة الحرارة عند حدود اللب الداخلي تبلغ حوالي 5000 كلفن، بينما يعتقد البعض الآخر أنها أكثر من 6300 كلفن. هذه هي نتائج الحسابات النظرية، التي تتضمن معلمات غير موثوقة تمامًا وصف خصائص المادة عند درجة حرارة آلاف الكلفن وضغط ملايين البار. وإلى أن تتم دراسة هذه الخصائص بشكل موثوق في المختبر، فلن نحصل على معرفة دقيقة عن باطن الأرض.
يكمن تفرد الأرض بين الكواكب المماثلة في وجود مجال مغناطيسي وماء سائل على السطح، والثاني، على ما يبدو، هو نتيجة للأول: الغلاف المغناطيسي للأرض يحمي غلافنا الجوي، وبشكل غير مباشر، الغلاف المائي من الشمس. تدفقات الرياح. ولتوليد مجال مغناطيسي، كما يبدو الآن، يجب أن تكون هناك طبقة سائلة موصلة للكهرباء، في باطن الكوكب، مغطاة بحركة الحمل الحراري، والدوران اليومي السريع، مما يوفر قوة كوريوليس. فقط في ظل هذه الظروف يتم تشغيل آلية الدينامو، مما يعزز المجال المغناطيسي. كوكب الزهرة يدور بالكاد، لذلك ليس لديه مجال مغناطيسي. لقد تم تبريد وتصلب اللب الحديدي للمريخ الصغير لفترة طويلة، لذلك فهو يفتقر أيضًا إلى المجال المغناطيسي. يبدو أن عطارد يدور ببطء شديد وكان من المفترض أن يبرد قبل المريخ، لكنه يتمتع بمجال مغناطيسي ثنائي القطب ملحوظ جدًا بقوة أضعف 100 مرة من قوة الأرض. مفارقة! يُعتقد الآن أن تأثير المد والجزر للشمس هو المسؤول عن الحفاظ على قلب عطارد الحديدي في حالة منصهرة. سوف تمر مليارات السنين، وسوف يبرد القلب الحديدي للأرض ويتصلب، مما يحرم كوكبنا من الحماية المغناطيسية من الرياح الشمسية. ومن الغريب أن الكوكب الصخري الوحيد الذي يتمتع بمجال مغناطيسي سيبقى عطارد.
الآن دعونا ننتقل إلى المريخ. يجذبنا مظهره على الفور لسببين: حتى في الصور الملتقطة من بعيد، تظهر القمم الجليدية القطبية البيضاء والجو الشفاف. وهذا مشابه بين المريخ والأرض: فالقبعات القطبية تولد فكرة وجود الماء، والغلاف الجوي – إمكانية التنفس. وعلى الرغم من أن الماء والهواء على المريخ ليس جيدًا كما يبدو للوهلة الأولى، فقد اجتذب هذا الكوكب الباحثين منذ فترة طويلة.
في السابق، كان علماء الفلك يدرسون المريخ من خلال التلسكوب، ولذلك كانوا ينتظرون بفارغ الصبر لحظات تسمى "معارضات المريخ". ما الذي يعارض ماذا في هذه اللحظات؟
من وجهة نظر مراقب أرضي، في لحظة المعارضة، يكون المريخ على أحد جانبي الأرض، والشمس على الجانب الآخر. من الواضح أنه في هذه اللحظات تقترب الأرض والمريخ من الحد الأدنى للمسافة، ويكون المريخ مرئيًا في السماء طوال الليل ويضيء جيدًا بالشمس. تدور الأرض حول الشمس كل عام، والمريخ كل 1.88 سنة، لذا فإن متوسط الوقت بين المتقابلين يزيد قليلاً عن عامين. آخر مواجهة للمريخ كانت في عام 2016، رغم أنها لم تكن متقاربة بشكل خاص. مدار المريخ بيضاوي الشكل بشكل ملحوظ، لذا فإن أقرب اقتراب للأرض من المريخ يحدث عندما يكون المريخ بالقرب من الحضيض الشمسي لمداره. على الأرض (في عصرنا) هذه نهاية شهر أغسطس. ولذلك توصف مواجهات أغسطس وسبتمبر بـ«الكبرى»؛ وفي هذه اللحظات، التي تحدث مرة كل 15-17 سنة، تقترب كواكبنا من بعضها البعض بأقل من 60 مليون كيلومتر. سيحدث هذا في عام 2018. وحدثت مواجهة قريبة جدًا في عام 2003: حيث كان المريخ حينها على بعد 55.8 مليون كيلومتر فقط. في هذا الصدد، ولد مصطلح جديد - "أعظم معارضات المريخ": تعتبر هذه الآن نهجا أقل من 56 مليون كيلومتر. تحدث 1-2 مرات في القرن، ولكن في القرن الحالي سيكون هناك ثلاثة منها - انتظر عامي 2050 و2082.
ولكن حتى خلال لحظات المعارضة الكبيرة، لا يمكن رؤية سوى القليل على المريخ من خلال التلسكوب من الأرض. إليكم رسمة لعالم فلكي ينظر إلى المريخ من خلال التلسكوب. سيبدو الشخص غير المستعد ويصاب بخيبة أمل - فهو لن يرى أي شيء على الإطلاق، مجرد "قطرة" وردية صغيرة. ولكن باستخدام نفس التلسكوب، فإن عين عالم الفلك ذات الخبرة ترى المزيد. لاحظ علماء الفلك الغطاء القطبي منذ زمن طويل، منذ قرون. وأيضا المناطق الداكنة والفاتحة. كانت تسمى تقليديًا البحار المظلمة والقارات الفاتحة.
نشأ الاهتمام المتزايد بالمريخ في عصر المعارضة الكبرى عام 1877: - بحلول ذلك الوقت، تم بالفعل بناء تلسكوبات جيدة، وقام علماء الفلك بالعديد من الاكتشافات المهمة. اكتشف عالم الفلك الأمريكي آساف هول أقمار المريخ - فوبوس ودييموس. ورسم عالم الفلك الإيطالي جيوفاني شياباريللي خطوطًا غامضة على سطح الكوكب - قنوات المريخ. بالطبع، لم يكن شياباريللي أول من رأى القنوات: فقد لوحظ بعضها أمامه (على سبيل المثال، Angelo Secchi). ولكن بعد شياباريلي، أصبح هذا الموضوع هو السائد في دراسة المريخ لسنوات عديدة.
وشكلت ملاحظات المعالم الموجودة على سطح المريخ، مثل "القنوات" و"البحار"، بداية مرحلة جديدة في دراسة هذا الكوكب. يعتقد شياباريلي أن "بحار" المريخ يمكن أن تكون بالفعل مسطحات مائية. وبما أن الخطوط التي تربط بينها تحتاج إلى تسمية، فقد أطلق عليها شياباريلي اسم "القنوات" (canali)، أي المضيق البحري، وليس الهياكل التي من صنع الإنسان. ورأى أن الماء يتدفق بالفعل عبر هذه القنوات في المناطق القطبية أثناء ذوبان القمم القطبية. وبعد اكتشاف "القنوات" على المريخ، اقترح بعض العلماء طبيعتها الاصطناعية، والتي كانت بمثابة الأساس لفرضيات حول وجود كائنات ذكية على المريخ. لكن شياباريلي نفسه لم يعتبر هذه الفرضية مثبتة علميا، رغم أنه لم يستبعد وجود حياة على المريخ، وربما حتى ذكية.
ومع ذلك، بدأت فكرة إنشاء نظام قناة ري اصطناعية على المريخ تكتسب رواجًا في بلدان أخرى. ويرجع ذلك جزئيًا إلى حقيقة أن القناة الإيطالية تم تمثيلها باللغة الإنجليزية على أنها قناة (ممر مائي من صنع الإنسان)، بدلاً من قناة (مضيق بحري طبيعي). وفي اللغة الروسية، تعني كلمة "قناة" بنية مصطنعة. لقد أسرت فكرة المريخ الكثير من الناس في ذلك الوقت، وليس فقط الكتاب (تذكروا هربرت جورج ويلز في كتابه “حرب العوالم” 1897)، ولكن الباحثين أيضًا. وكان أشهرهم بيرسيفال لوفيل. تلقى هذا الأمريكي تعليما ممتازا في جامعة هارفارد، ويتقن الرياضيات وعلم الفلك والعلوم الإنسانية على قدم المساواة. ولكن بصفته سليل عائلة نبيلة، فهو يفضل أن يصبح دبلوماسيًا أو كاتبًا أو مسافرًا على أن يصبح عالمًا فلكيًا. ومع ذلك، بعد قراءة أعمال شياباريلي حول القنوات، أصبح مفتونًا بالمريخ وآمن بوجود الحياة والحضارة عليه. بشكل عام، تخلى عن كل الأمور الأخرى وبدأ بدراسة الكوكب الأحمر.
وبأموال عائلته الثرية، بنى لوفيل مرصدًا وبدأ في رسم القنوات. لاحظ أن التصوير الفوتوغرافي كان آنذاك في مراحله الأولى، وأن عين المراقب ذي الخبرة قادرة على ملاحظة أصغر التفاصيل في ظروف الاضطراب الجوي، مما يؤدي إلى تشويه صور الأجسام البعيدة. كانت خرائط قنوات المريخ التي تم إنشاؤها في مرصد لوفيل هي الأكثر تفصيلاً. بالإضافة إلى ذلك، كونه كاتبا جيدا، كتب لوفيل العديد من الكتب المثيرة للاهتمام - المريخ وقنواته (1906), المريخ كمقر للحياة(1908)، إلخ. تُرجم واحد منهم فقط إلى اللغة الروسية حتى قبل الثورة: "المريخ والحياة عليه" (أوديسا: ماتيسيس، 1912). لقد أسرت هذه الكتب جيلًا كاملاً على أمل مقابلة المريخيين.
يجب أن نعترف بأن قصة قنوات المريخ لم تتلق تفسيراً شاملاً على الإطلاق. هناك رسومات قديمة بالقنوات وصور حديثة بدونها. أين القنوات؟ ماذا كان هذا؟ مؤامرة علماء الفلك؟ الجنون الجماعي؟ التنويم المغناطيسي الذاتي؟ من الصعب إلقاء اللوم على العلماء الذين ضحوا بحياتهم للعلم على هذا. ولعل الجواب على هذه القصة ينتظرنا.
واليوم ندرس المريخ، كقاعدة عامة، ليس من خلال التلسكوب، ولكن بمساعدة مجسات بين الكواكب. (على الرغم من أن التلسكوبات لا تزال تستخدم لهذا الغرض وفي بعض الأحيان تحقق نتائج مهمة.) يتم تنفيذ رحلة المجسات إلى المريخ على طول المسار شبه الإهليلجي الأكثر ملاءمة من حيث الطاقة. باستخدام قانون كيبلر الثالث، من السهل حساب مدة هذه الرحلة. بسبب الانحراف الكبير لمدار المريخ، يعتمد وقت الرحلة على موسم الإطلاق. في المتوسط، تستغرق الرحلة من الأرض إلى المريخ من 8 إلى 9 أشهر.
هل من الممكن إرسال رحلة مأهولة إلى المريخ؟ هذا موضوع كبير ومثير للاهتمام. يبدو أن كل ما هو مطلوب لهذا هو مركبة إطلاق قوية ومركبة فضائية ملائمة. لا أحد يمتلك حتى الآن حاملات طائرات قوية بما فيه الكفاية، لكن المهندسين الأمريكيين والروس والصينيين يعملون عليها. ليس هناك شك في أنه سيتم إنشاء مثل هذا الصاروخ في السنوات المقبلة من قبل الشركات المملوكة للدولة (على سبيل المثال، صاروخنا الجديد أنغارا في أقوى نسخته) أو الشركات الخاصة (إيلون موسك - لماذا لا).
هل هناك سفينة سيقضي فيها رواد الفضاء أشهرا عديدة في طريقهم إلى المريخ؟ لا يوجد شيء من هذا القبيل حتى الآن. جميع المركبات الموجودة (Soyuz، Shenzhou) وحتى تلك التي تخضع للاختبار (Dragon V2، CST-100، Orion) ضيقة جدًا ولا تصلح إلا للطيران إلى القمر، حيث لا يبعد سوى 3 أيام فقط. صحيح أن هناك فكرة لتضخيم غرف إضافية بعد الإقلاع. وفي خريف عام 2016، تم اختبار الوحدة القابلة للنفخ على محطة الفضاء الدولية وكان أداؤها جيدًا. وبالتالي، ستظهر قريباً الإمكانية التقنية للسفر إلى المريخ. إذن ما هي المشكلة؟ في شخص!
نحن نتعرض باستمرار للنشاط الإشعاعي الطبيعي لصخور الأرض أو تيارات الجزيئات الكونية أو النشاط الإشعاعي الاصطناعي. على سطح الأرض، الخلفية ضعيفة: نحن محميون بالغلاف المغناطيسي والغلاف الجوي للكوكب، وكذلك جسمه الذي يغطي نصف الكرة السفلي. في المدار الأرضي المنخفض، حيث يعمل رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية، لم يعد الغلاف الجوي يساعد، وبالتالي فإن إشعاع الخلفية يزيد مئات المرات. وفي الفضاء الخارجي يكون أعلى عدة مرات. وهذا يحد بشكل كبير من مدة الإقامة الآمنة للشخص في الفضاء. لاحظ أنه يُحظر على العاملين في الصناعة النووية تلقي أكثر من 5 ريم سنويًا - وهذا يكاد يكون آمنًا للصحة. يُسمح لرواد الفضاء بتلقي ما يصل إلى 10 ريم سنويًا (مستوى مقبول من الخطر)، مما يحد من مدة عملهم في محطة الفضاء الدولية بسنة واحدة. والرحلة إلى المريخ مع العودة إلى الأرض، في أحسن الأحوال (إذا لم تكن هناك مشاعل قوية في الشمس)، ستؤدي إلى جرعة قدرها 80 ريم، مما سيخلق احتمالا كبيرا للإصابة بالسرطان. هذه هي بالضبط العقبة الرئيسية أمام رحلة الإنسان إلى المريخ. هل من الممكن حماية رواد الفضاء من الإشعاع؟ من الناحية النظرية، فمن الممكن.
نحن محميون على الأرض بغلاف جوي يعادل سمكه في السنتيمتر المربع طبقة من الماء يبلغ سمكها 10 أمتار. تعمل الذرات الضوئية على تبديد طاقة الجسيمات الكونية بشكل أفضل، لذلك يمكن أن يصل سمك الطبقة الواقية للمركبة الفضائية إلى 5 أمتار. ولكن حتى في سفينة ضيقة، سيتم قياس كتلة هذه الحماية بمئات الأطنان. إن إرسال مثل هذه السفينة إلى المريخ يتجاوز قوة صاروخ حديث أو حتى واعد.
حسنًا إذن. لنفترض أن هناك متطوعين على استعداد للمخاطرة بصحتهم والذهاب إلى المريخ في اتجاه واحد دون حماية من الإشعاع. هل سيتمكنون من العمل هناك بعد الهبوط؟ هل يمكن الاعتماد عليهم لإكمال المهمة؟ هل تتذكر كيف يشعر رواد الفضاء، بعد قضاء ستة أشهر في محطة الفضاء الدولية، فور هبوطهم على الأرض؟ يتم إجراؤها على أذرعهم، ويتم وضعها على نقالة، ويتم إعادة تأهيلهم لمدة أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع، واستعادة قوة العظام وقوة العضلات. وعلى المريخ لن يحملهم أحد بين ذراعيه. هناك سوف تحتاج إلى الخروج بمفردك والعمل ببدلات ثقيلة، كما هو الحال على القمر. بعد كل شيء، الضغط الجوي على المريخ هو الصفر عمليا. الدعوى ثقيلة جدا. على القمر، كان من السهل نسبيا التحرك فيه، حيث أن الجاذبية هناك 1/6 من الأرض، وخلال الأيام الثلاثة من الرحلة إلى القمر، لم يكن لدى العضلات وقتا لإضعافها. وسيصل رواد الفضاء إلى المريخ بعد قضاء عدة أشهر في ظروف انعدام الوزن والإشعاع، وتكون الجاذبية على المريخ أكبر مرتين ونصف من الجاذبية القمرية. بالإضافة إلى ذلك، على سطح المريخ نفسه، يكون الإشعاع هو نفسه تقريبًا الموجود في الفضاء الخارجي: لا يحتوي المريخ على مجال مغناطيسي، كما أن غلافه الجوي نادر جدًا بحيث لا يمكن استخدامه كحماية. لذا فإن فيلم "The Martian" خيالي وجميل جدًا ولكنه غير واقعي.
كيف تخيلنا قاعدة مريخية من قبل؟ وصلنا، وأقمنا وحدات مختبرية على السطح، ونعيش ونعمل فيها. والآن إليك الطريقة: لقد طارنا وحفرنا وقمنا ببناء ملاجئ على عمق لا يقل عن 2-3 أمتار (هذه حماية موثوقة تمامًا من الإشعاع) ونحاول الذهاب إلى السطح بشكل أقل وليس لفترة طويلة. القيامة متفرقة. نحن نجلس بشكل أساسي تحت الأرض ونتحكم في عمل مركبات المريخ. لذلك يمكن التحكم فيها من الأرض بشكل أكثر كفاءة وأرخص وبدون مخاطر على الصحة. وهذا ما تم القيام به لعدة عقود.
حول ما تعلمته الروبوتات عن المريخ - .
الرسوم التوضيحية التي أعدها V. G. Surdin و N. L. Vasilyeva باستخدام صور ناسا وصور من المواقع العامة
> الكواكب الأرضية
الكواكب الأرضية– الكواكب الأربعة الأولى للنظام الشمسي بالصور. تعرف على خصائص ووصف الكواكب الأرضية، ابحث عن الكواكب الخارجية، ابحث.
لقد ظل الباحثون يدرسون مدى اتساع النظام الشمسي لعدة قرون، ملاحظين أنواعًا مختلفة من الكواكب. منذ فتح الوصول إلى الكواكب الخارجية، أصبحت قاعدة معلوماتنا أوسع. بالإضافة إلى الكواكب الغازية العملاقة، وجدنا أيضًا أجسامًا أرضية. ما هذا؟
تعريف الكواكب الأرضية
كوكب أرضي- جرم سماوي يتمثل بصخور السيليكات أو المعدن، وله طبقة سطحية صلبة. هذا هو الفرق الرئيسي عن عمالقة الغاز المليئة بالغازات. المصطلح مأخوذ من الكلمة اللاتينية "Terra"، والتي تُترجم إلى "الأرض". فيما يلي قائمة تشير إلى الكواكب الأرضية الموجودة.
هيكل وخصائص الكواكب الأرضية
جميع الأجسام لها بنية مماثلة: قلب معدني مملوء بالحديد ومحاط بغطاء من السيليكات. سطحها مغطى بالحفر والبراكين والجبال والأودية والتكوينات الأخرى.
هناك أجواء ثانوية تنشأ عن النشاط البركاني أو وصول المذنبات. لديهم عدد قليل من الأقمار الصناعية أو خالية تماما من هذه الميزات. الأرض لديها القمر، والمريخ لديه فوبوس ودييموس. غير مجهزة بأنظمة الحلقة. دعونا نرى كيف تبدو خصائص الكواكب الأرضية، ونلاحظ أيضًا ما هي أوجه التشابه والاختلاف بينها باستخدام مثال عطارد والزهرة والأرض والمريخ.
حقائق أساسية عن الكواكب الأرضية
الزئبق- أصغر كوكب في النظام، حيث يصل حجمه إلى ثلث حجم الأرض. وهي تتمتع بطبقة جوية رقيقة، ولهذا السبب تتجمد وتسخن باستمرار. تتميز بكثافة عالية مع الحديد والنيكل. يصل المجال المغناطيسي إلى 1% فقط من المجال المغناطيسي للأرض. هناك العديد من ندوب الحفرة العميقة وطبقة باهتة من جزيئات السيليكات مرئية على السطح. وفي عام 2012، لوحظت آثار للمواد العضوية. هذه هي العناصر الأساسية للحياة، وقد تم العثور عليها أيضًا في الجليد المائي.
فينوسيشبه حجم الأرض، لكن غلافه الجوي كثيف للغاية ومليء بأول أكسيد الكربون. وبسبب هذا، يتم الاحتفاظ بالحرارة على الكوكب، مما يجعلها الأكثر سخونة في النظام. معظم السطح مغطى بالبراكين النشطة والأودية العميقة. تمكن عدد قليل فقط من الأجهزة من اختراق السطح والبقاء على قيد الحياة لفترة قصيرة من الزمن. هناك عدد قليل من الحفر لأن النيازك تحترق.
أرض- وهو الأكبر من النوع الأرضي وفيه كمية هائلة من الماء السائل. إنه ضروري للحياة التي تتطور بجميع أشكالها. هناك سطح صخري مغطى بالأودية والتلال، بالإضافة إلى نواة معدنية ثقيلة. يوجد بخار الماء في الغلاف الجوي، مما يساعد على اعتدال نظام درجة الحرارة اليومية. هناك تغيير في المواسم العادية. أعظم التدفئة تحدث في المناطق القريبة من خط الاستواء. لكن المعدلات الآن ترتفع بسبب النشاط البشري.
المريخلديها أعلى جبل في النظام الشمسي. يتم تمثيل معظم السطح بالرواسب القديمة وتكوينات الحفرة. ولكن يمكنك أيضًا العثور على مناطق أصغر سناً. هناك قبعات قطبية تقلل حجمها في الصيف والربيع. وهي أقل كثافة من الأرض من حيث الكثافة، كما أن قلبها صلب. ولم يحصل الباحثون بعد على دليل على وجود الحياة، لكن هناك جميع التلميحات والظروف في الماضي. يحتوي الكوكب على جليد مائي ومواد عضوية وميثان.
التكوين والخصائص العامة للكواكب الأرضية
ويعتقد أن الكواكب الأرضية ظهرت أولاً. في البداية، اندمجت حبيبات الغبار لتكوين أجسام كبيرة. وكانت تقع بالقرب من الشمس، لذلك تبخرت المواد المتطايرة. نمت الأجرام السماوية إلى حجم كيلومتر واحد، لتصبح الكواكب المصغرة. ثم يتراكم المزيد والمزيد من الغبار.
ويظهر التحليل أنه في المرحلة المبكرة من تطور النظام الشمسي، كان من الممكن أن يكون هناك حوالي مائة كوكب أولي، تتنوع أحجامها بين القمر والمريخ. لقد اصطدموا باستمرار، مما أدى إلى دمجهم، ورمي شظايا القمامة. ونتيجة لذلك، نجت 4 كواكب أرضية كبيرة: عطارد والزهرة والمريخ والأرض.
وتتميز جميعها بالكثافة العالية، ويمثل تركيبها السليكات والحديد المعدني. أكبر ممثل للنوع الأرضي هو الأرض. وتتميز هذه الكواكب أيضًا ببنيتها الهيكلية الشاملة، والتي تشمل اللب والوشاح والقشرة. هناك كوكبان فقط (الأرض والمريخ) لهما أقمار صناعية.
الأبحاث الحالية حول الكواكب الأرضية
ويعتقد الباحثون أن الكواكب الشبيهة بالأرض هي أفضل المرشحين لاكتشاف الحياة. وبطبيعة الحال، تستند الاستنتاجات إلى حقيقة أن الكوكب الوحيد الذي توجد فيه الحياة هو الأرض، وبالتالي فإن خصائصه وميزاته بمثابة نوع من المعيار.
كل شيء يشير إلى أن الحياة قادرة على البقاء في الظروف القاسية. ولذلك فمن المتوقع أن يوجد حتى على عطارد والزهرة، على الرغم من ارتفاع درجات حرارتهما. يتم إيلاء معظم الاهتمام للمريخ. إنها ليست فقط مرشحة رئيسية للعثور على الحياة، ولكنها أيضًا مستعمرة محتملة في المستقبل.
إذا سار كل شيء وفقًا للخطة، فسيكون ذلك في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين. قد يتم إرسال الدفعة الأولى من رواد الفضاء إلى الكوكب الأحمر. في الوقت الحاضر، تتواجد المركبات الجوالة والمركبات المدارية على الكوكب باستمرار، بحثًا عن الماء وعلامات الحياة.
الكواكب الخارجية الأرضية
لقد تبين أن العديد من الكواكب الخارجية التي تم العثور عليها هي عمالقة غازية لأنه من الأسهل العثور عليها. ولكن منذ عام 2005، بدأنا في التقاط الأجسام الأرضية بنشاط بفضل مهمة كيبلر. تم تسمية معظمهم بفئة الأرض الفائقة.
ومن بين هذه الأشياء، تجدر الإشارة إلى Gliese 876d، الذي تبلغ كتلته 7-9 مرات أكبر من كتلة الأرض. ويدور حول نجم قزم أحمر يبعد عنا 15 سنة ضوئية. وفي نظام غليس 581، تم العثور على 3 كواكب خارجية أرضية على مسافة 20 سنة ضوئية.
أصغرها هو Gliese 581e. وهو يتجاوز كتلتنا بمقدار 1.9 مرة فقط، ولكنه يقع بالقرب جدًا من نجمه. كان أول كوكب خارجي مؤكد وجوده خارج المجموعة الشمسية هو Kepler-10b، الذي تبلغ كتلته 3-4 أضعاف كتلة كوكبنا. ويبعد عنا 460 سنة ضوئية، وتم العثور عليه في عام 2011. وفي الوقت نفسه، أصدر فريق المهمة قائمة تضم 1235 متقدمًا، منهم 6 من النوع الأرضي ويقعون في المنطقة الصالحة للسكن.
الأرض الفائقة
ومن بين الكواكب الخارجية، كان من الممكن العثور على العديد من الكواكب الأرضية الفائقة (في الحجم بين الأرض ونبتون). لم يتم العثور على هذا النوع في نظامنا، لذلك ليس من الواضح بعد ما إذا كانوا يشبهون العمالقة أم النوع الأرضي.
والآن ينتظر العالم العلمي إطلاق تلسكوب جيمس ويب الذي يعد بزيادة قوة البحث وفتحنا على أعماق الفضاء.
فئات الكواكب الأرضية
هناك تقسيم للكواكب الأرضية. السيليكات هي كائنات نموذجية في نظامنا، ممثلة بغطاء صخري ونواة معدنية. الحديد - مجموعة نظرية تتكون بالكامل من الحديد. وهذا يعطي كثافة أكبر، لكنه يقلل من نصف القطر. ولا يمكن أن تظهر مثل هذه الكواكب إلا في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة.
الصخري هو نوع نظري آخر حيث يوجد صخور السيليكات ولكن لا يوجد قلب معدني. يجب أن يتشكلوا بعيدًا عن النجم. كربوني - يتمتع بنواة معدنية يتراكم حولها معدن يحتوي على الكربون.
في السابق، اعتقدنا أننا درسنا عملية تكوين الكواكب بالتفصيل. لكن دراسة الكواكب الخارجية تجبرنا على إيجاد العديد من الفجوات وإجراء أبحاث جديدة. وهذا أيضًا يوسع شروط البحث عن الحياة في عوالم غريبة. من يدري ماذا سنرى هناك إذا تمكنا من إرسال مسبار.