Какие свойства характерны для планет земной группы
Исследователи изучают просторы Солнечной системы уже много веков, отмечая различные планетарные типы. С момента открытия доступа к экзопланетам наша информационная база стала еще шире. Кроме газовых гигантов, мы находили и объекты земного типа. Что же это?
Определение
Планета земного типа – небесное тело, представленное силикатными породами или металлом, и обладает твердым поверхностным слоем. Это главное отличие от газовых гигантов, наполненных газами. Термин взят от латинского слова «Terra», что переводится как «Земля». Ниже представлен список, где указано какие есть планеты земной группы.
Структура и особенности
Внутренняя структура Меркурия представлена корой, мантией и ядром
Все тела наделены схожей структурой: ядро из металла, наполненное железом и окруженное мантией из силикатов. Их поверхностный шар укрыт кратерами, вулканами, горами, каньонами и прочими формированиями.
Есть вторичные атмосферы, созданные вулканической активностью или прибытием комет. Обладают малым количеством спутников или вообще лишены подобных особенностей. У Земли – Луна, а у Марса – Фобос и Деймос. Не наделены кольцевыми системами. Давайте посмотрим, как выглядит характеристика планет земной группы, а также подметим в чем их сходства и отличия на примере Меркурия, Венеры, Земли и Марса.
Основные факты планет Земной группы
Меркурий — наименьшая планета в системе, достигающая 1/3 земного размера. Наделена тонким атмосферным слоем, из-за чего постоянно замерзает и накаляется. Характеризуется высокой плотностью с железом и никелем. Магнитное поле достигает лишь 1% от земного. На поверхности заметно множество глубоких кратерных шрамов и слабый слой силикатных частичек. В 2012 году заметили следы органического материала. Это строительные блоки для жизни, а также нашли водяной лед.
Строение планет Земной группы
Венера по размеру напоминает Землю, но ее атмосфера слишком плотная и переполнена монооксидом углерода. Из-за этого тепло удерживается на планете, делая ее самой раскаленной в системе. На большей части поверхности расположены активные вулканы и глубокие каньоны. Лишь нескольким аппаратам удалось проникнуть на поверхность и выжить на короткий временной промежуток. Кратеров мало, потому что метеоры сгорают.
Земля — самая крупная в земном типе и обладает огромным количеством жидкой воды. Она нужна для жизни, которая развивается во всех формах. Есть скалистая поверхность, укрытая каньонами и возвышенностями, а также тяжелое металлическое ядро. В атмосфере присутствует водяной пар, способствующий смягчению суточного температурного режима. Есть смена регулярных сезонов. Наибольший нагрев достается участкам возле экваториальной линии. Но сейчас показатели растут из-за человеческой деятельности.
Осевой наклон планет земной группы
Марс располагает самой высокой горой в Солнечной системе. Большая часть поверхности представлена древними отложениями и кратерными формированиями. Но можно найти и более молодые участки. Есть полярные шапки, сокращающие свой размер в летний и весенний периоды. По плотности уступает Земле, а ядро твердое. Исследователи пока не добыли доказательства жизни, но есть все намеки и условия в прошлом. Планета обладает водяным льдом, органикой и метаном.
Формирование и общие черты
Фобос и Деймос — вероятные планетозимали
Полагают, что планеты земного типа появились первыми. Изначально пылинки сливались, создавая большие объекты. Они располагались ближе к Солнцу, поэтому летучие вещества испарялись. Небесные объекты разрастались до километрового размера, становясь планетезималями. Затем и они накапливают все больше пыли.
Анализ показывает, что на раннем этапе развития Солнечной системы могло присутствовать около сотни протопланет, чьи размеры варьировались между Луной и Марсом. Они постоянно сталкивались, за счет чего сливались, выбрасывая мусорные осколки. В итоге, уцелели 4 крупные планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс и Земля.
Все они отличаются высоким показателем плотности, а состав представлен силикатами и металлическим железом. Крупнейшим представителем земного типа выступает Земля. Эти планеты также выделяются общей структурой строения, включающей ядро, мантию и кору. Лишь у двух планет (Земля и Марс) есть спутники.
Текущие исследования
Исследователи считают, что планеты земного типа – лучшие кандидаты в обнаружении жизни. Конечно, выводы основаны на том, что единственная планета с жизнью – Земля, поэтому ее характеристики и особенности служат своеобразным эталоном.
Все говорит о том, что жизнь способна выживать в экстремальных условиях. Поэтому ее ожидают найти даже на Меркурии и Венере, несмотря на их высокие температуры. Больше всего внимания уделяют Марсу. Это не только главный кандидат в нахождении жизни, но и потенциальная будущая колония.
Если все пойдет по плану, то в 2030-х гг. на Красную планету могут отправить первую партию астронавтов. Сейчас на планете постоянно находятся роверы и орбитальные аппараты, которые ищут воду и признаки жизни.
Оригинал статьи.
_____________________
Спасибо за чтение!
Понравилась статья? Ставим лайки и подписываемся на канал. Дальше будет еще интереснее
Сравнительные размеры планет земной группы
Планеты земно́й гру́ппы — четыре планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс[1]. Они расположены во внутренней области Солнечной системы, в отличие от планет-гигантов, расположенных во внешней области[2]. Согласно ряду космогонических теорий, в значительной части внесолнечных планетных систем экзопланеты тоже делятся на твердотельные планеты во внутренних областях и газовые планеты — во внешних. По строению и составу к планетам земной группы близки некоторые каменные астероиды, например, Веста.
Основные характеристики[править | править код]
Планеты земной группы обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов (мантия) и металлического железа (ядро) (в отличие от газовых планет и каменно-ледяных карликовых планет, объектов пояса Койпера и облака Оорта). Луна имеет похожее строение, но с ме́ньшим ядром. Наибольшая планета земной группы — Земля — более чем в 14 раз уступает по массе наименее массивной газовой планете — Урану, но при этом примерно в 400 раз массивнее наибольшего известного объекта пояса Койпера.
Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.
Все планеты земной группы имеют следующее строение:
- В центре ядро из железа с примесью никеля.
- Мантия состоит из силикатов.
- Кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре.
Две из планет земной группы (самые далёкие от Солнца — Земля и Марс) имеют спутники. Ни одна из них (в отличие от всех планет-гигантов) не имеет колец.
Сравнение строения Луны и планет земной группы
Формирование[править | править код]
Планета земного типа в процессе формирования (рисунок художника)
Экзопланеты земного типа[править | править код]
Размеры кандидатов в планеты, открытых телескопом «Кеплер» на 2013 год
История открытия[править | править код]
Первые открытые экзопланеты были в основном газовыми и ледяными гигантами, так как из-за больших масс и размеров их легче всего открыть. Однако, со временем стали открываться и другие планеты, характеристики которых больше похожи на земные. В основном это суперземли[3][4][5].
Первые суперземли была открыта у пульсара PSR 1257+12 в 1988 году: это три планеты, имеющие массы в 0,02, 4,3 и 3,9 масс Земли. Первая из этих трёх планет до сих пор имеет наименьшую известную массу. Следующие землеподобные планеты были открыты только в 2005 году: Глизе 876 d и OGLE-2005-BLG-390L b. Их массы равны, соответственно, 7-9 и 5,5 масс Земли.
Считается, что землеподобные планеты наиболее благоприятны для возникновения жизни, поэтому их поиск привлекает пристальное внимание общественности. Так, в декабре 2005 года учёные из Института космических наук (Пасадена, Калифорния) сообщили об обнаружении похожей на Солнце звезды, вокруг которой предположительно формируются скалистые планеты[6]. В дальнейшем были обнаружены планеты, которые лишь в несколько раз массивнее Земли и, вероятно, должны иметь твёрдую поверхность.
После уточнения космическим телескопом Gaia данных о расстоянии до 130 млн звёзд и их светимости, из 30 и землеподобных и потенциально обитаемых экзопланет, найденных телескопом Kepler, статус земплеподобных миров, находящихся в зоне обитаемости в 2018 году сохранили 12 планет (по самым оптимистичным оценкам) или 2 планеты (по самым пессимистичным оценкам)[7][8].
Классификация[править | править код]
Землеподобные планеты классифицируют следующим образом[9]:
- Железные планеты — гипотетический тип планет, состоящих полностью или практически полностью из железа, и не имеющих мантии. В Солнечной системе к такому типу планет ближе всего Меркурий: по разным оценкам, масса его ядра составляет 60-70 % его массы. Считается, что такие планеты образуются в частях протопланетного диска, близких к звезде, и содержащих много железа.
- Силикатные планеты — тип планет, имеющих силикатную мантию и железное ядро. К ним относятся планеты земной группы в Солнечной системе.
- Безъядерные планеты — гипотетический тип планет, не имеющих металлического ядра. Они являются противоположностью железным планетам. В Солнечной системе нет таких планет, однако, в ней встречаются хондриты и различные астероиды, не имеющие в составе железа. Такие планеты образуются в удалённых от звезды областях протопланетного диска, где железа мало.
- Углеродные планеты — гипотетический тип планет, имеющих железное ядро и углеродистую матнию. В Солнечной системе нет таких планет, но астероиды класса C по составу близки к таким объектам.
См. также[править | править код]
- Хтоническая планета
- Планеты-гиганты
- Карликовые планеты
- Экзопланеты
- Суперземля
- Миниземля
Примечания[править | править код]
- ↑ Общая характеристика планет земной группы (недоступная ссылка). Дата обращения 22 мая 2009. Архивировано 7 марта 2005 года.
- ↑ Не путать с понятиями «внутренних» и «внешних» планет, которые определяются как планеты, расположенные от Солнца соответственно ближе или дальше, чем Земля.
- ↑ Carole Haswell, Transiting Exoplanets Архивировано 7 ноября 2015 года.
- ↑ Michael Perryman, The Exoplanet Handbook Архивировано 7 ноября 2015 года.
- ↑ Sara Seager, Exoplanets Архивировано 7 ноября 2015 года.
- ↑ Астрономы обнаружили «сестру» Солнечной системы (недоступная ссылка). Дата обращения 21 декабря 2005. Архивировано 27 декабря 2005 года.
- ↑ Rocky? Habitable? Sizing up a Galaxy of Planets, Oct. 25, 2018
- ↑ Большинство «землеподобных и потенциально обитаемых планет» лишили этого статуса, 31 октября 2018
- ↑ Naeye, Bob Scientists Model a Cornucopia of Earth-sized Planets. NASA, Goddard Space Flight Center (24 сентября 2007). Дата обращения 23 октября 2013. Архивировано 24 января 2012 года.
Ссылки[править | править код]
- Как разложить планеты по полочкам или Астрономии требуются Линнеи
Планеты, относящиеся к земной группе — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон — имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса — два, у Земли — один).
Сходство планет земной группы не исключает и некоторого различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли.. Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси.
Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе, хотя почти в два раза продолжительнее, чем на Земле.
Возможно к планетам земной группы отнести и далекий Плутон — самую маленькую из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона — спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон — Харон, как и система Земля — Луна, представляет собой «двойную планету«.
Сходства и различия обнаруживаются также в атмосферах планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею.. Венера имеет очень плотную атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа и сернистых соединений. Атмосфера Марса наоборот чрезвычайно разрежена и также бедна кислородом, азотом. Давление у поверхности Венеры почти в 100 раз больше, а у Марса почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500°С) и остается все время почти одинаковой. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Густая плотная атмосфера пропускает лучи Солнца, но задерживает инфракрасное тепловое излучение, идущее от нагретой поверхности.. Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся по нескольку месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь нескольких метров в секунду.
Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. «Морей» там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности.
Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии «Венера».. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяженные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет.
Почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны, но на поверхности Венеры и Меркурия воды нет.
Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей. Диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками. Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них — Олимпуса — превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км. О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них — Маринер — тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны.
Астрономы выделяют в Солнечной системе две большие группы планет. Те из них, которые расположены за поясом астероидов, называются «газовыми гигантами». Они состоят по большей части из газов и не имеют твердой поверхности. Ближайшие же к Солнцу 4 планеты входят в так называемую земную группу, так как все они похожи на Землю. Считается, что почти все экзопланеты (находящиеся за пределами Солнечной системы) также относятся к одной их этих двух групп.
Общая характеристика планет земной группы
Главное черта, объединяющая землеподобные планеты – это их твердотельность. У них есть плотная поверхность, на которую, теоретически, может приземлиться космический корабль. Астрономы допускают, что в космосе есть «водные» миры – планеты, чья поверхность представляет собой сплошной океан. Они также могут быть отнесены к земной группе, важно лишь, чтобы граница между атмосферой и жидкой поверхностью была абсолютно четкой.
Следующая важная черта землеподобных планет – это их скромные размеры. Для иллюстрации сравним Землю, наибольшую в Солнечной системе замлеподобную планету, и Нептун, наименьший газовый гигант. Радиус Нептуна больше примерно в 4 раза (24622 км против 6371 км), а по массе он превосходит Землю в 17 раз! Размеры Меркурия ещё скромнее – он в 20 раз легче Земли и имеет радиус в 2439 км. Венера почти совпадает по габаритам с Землей, а радиус Марса не превышает 3389 км.
Планеты земной группы обычно либо вовсе не имеют спутников (как Венера и Меркурий), либо обладают малым количеством небольших сателлитов. У Марса лишь два спутника, размеры которых не превышают и 30 км в поперечнике. Земля является исключением – у нее только один спутник (Луна), но он огромен (диаметр 3472 км). Для сравнения – у Юпитера известно 79 спутников, три из которых (Ганимед, Каллисто и Ио) превосходят по размерам Луну. Также планеты земной группы не обладают кольцами, которые есть у каждого газового гиганта Солнечной системы.
Можно заметить, что землеподобные планеты вращаются вокруг своей оси относительно медленно. Земля и Марс тратят на один оборот примерно 24 часа, Меркурий – 58 дней, а Венера – 243 дня. А вот на газовых гигантах Солнечной системы сутки длятся от 9 до 17 часов.
Зато на планетах земной группы значительно короче планетарный год. Это связано с тем, что они ближе располагаются к Солнцу. Марс никогда не отдаляется от светила дальше, чем на 249 млн км, в то время как Юпитер не приближается ближе, чем на 740 млн км. Предполагается, что эта закономерность связана с тем, что во время формирования планет Солнечной системы из протопланетного диска более легкие элементы (водород, гелий), являющиеся основой газовых гигантов, были отброшены центробежными силами на край этого диска. Впрочем, среди экзопланет известно несколько газовых гигантов, которые расположены невероятно близко к своей звезде (так называемые «горячие юпитеры»).
В химическом составе землеподобных планет преобладают кремний, железо, кислород, магний и другие металлы. Надо отметить, что большая доля кислорода связана с тем, что этот элемент образует оксиды с металлами.
Строение землеподобных планет схоже. У них есть ядро, которое в основном состоит из железа, хотя в нем есть и доля никеля. Считается, что у Меркурия ядро жидкое, а у других планет – твердое. Над ядром располагается мантия. Ее сложно назвать твердой, но и жидкостью в традиционном для нас смысле она не является. Вязкость магмы в триллионы раз превышает вязкость песка. Над мантией располагается твердая и обычно тонкая кора планеты.
Над корой располагается атмосфера. У Меркурия она почти отсутствует – ее давление в 500 млрд раз слабее ниже давления на Земле. Венера же, наоборот, обладает плотнейшей атмосферой, давление которой сопоставимо с давлением воды на глубине в 900 метров.
Количество кратеров на поверхности планеты определяется геологической активностью планеты. На Меркурии геологическая активность прекратилась 3,5 млрд лет назад, поэтому вся его поверхность усеяна следами столкновений с астероидами. А на Земле и Венере кратеров значительно меньше, так как они до сих пор активны.
Основные данные землеподобных планет приведены в таблице ниже:
Таблица «Сравнительная характеристика планет земной группы»
| Характеристики | Меркурий | Венера | Земля | Марс |
|---|---|---|---|---|
| Радиус | 2439,7 км | 6051,8 км | 6371,0 км | 3389,5 км |
| Масса | 3,33•1023 кг | 4,86•1024 кг | 5,97•1024 кг | 6,41•1023 кг |
| Период обращения вокруг собственной оси | 58,646 дней | 243,023 дня | 23 часа 56 минут | 24 часа 37 минут |
| Период обращения вокруг Солнца | 87,969 дней | 224,7 дня | 365,25 дней | 686,98 дней |
| Минимальное расстояние до Солнца (Перигелий) | 69 млн км | 108,9 млн км | 147,1 млн км | 206,7 млн км |
| Максимальное расстояние до Солнца (Афелий) | 46 млн км | 107,5 млн км | 152,1 млн км | 249,2 млн км |
| Максимальная температура поверхности | 427°С | 476°С | 56,7°С | 35°С |
| Минимальная температура поверхности | –193°С | 460°С | –89,2°С | –135°С |
Список использованных источников
• https://planetologia.ru/celestial-bodies/849-general-characteristics-of-the-terrestrial-planets
• https://v-kosmose.com/planetyi-zemnoy-gruppyi/
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Меркурий
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Венера
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Земля
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Марс