Планеты

Планеты («планэтэс» - с греч. «блуждающий») относятся к структурной массе Космоса – к ее скрытой массе (так как светятся отраженным светом). Планеты присутствуют не только в Солнечной системе, но и около многих звезд Галактики. Размеры планет относительно Солнца невелики. Так Меркурий меньше Солнца почти в 300 раз. Планеты Солнечной системы имеют общие свойства и некоторые различия. Современная астрономия делит их на две группы (внешние и внутренние), резко отличающиеся между собой размерами, плотностью и расстоянием до Солнца (рис. 2.3.)(табл. 2.1.):

• внутренние планеты - Меркурий, Венера, Марс и Земля. Их иногда называют планетами земного типа. Они (как и Земля) сравнительно небольшого размера, являются твердыми телами (в основном силикатно-железистого состава);

• внешние планеты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Их иногда называют дальними планетами.

Табл.2.1. Планеты Солнечной системы
Планеты	Расстояние до Солнца (а.е.)	Объем (относи-тельно земного)	Инсо- ляция (вт/м²)	Альбедо (доли)	Период обращения Вокруг Солнца (год)	Период вращения вокруг своей оси (земной час.)
Меркурий	0,387	0.05	13600	0.06-0.09	0.2408	8.60
Венера	0,723	0.9	2610	0.76-0.77	0.6152	243.16
Земля	1	1	1360	0.35-0.36	1.0000	3.93
Марс	1,524	0.15	586	0.16-0.20	1.8801	4.62
Юпитер	5,203	1317	50.3	0.43-0.58	11.8622	9.83
Сатурн	9,554	760-762	15	0.57-0.61	29.4577	0.23
Уран	19,182	50	3.7	0.35-0.80	84.0-84,6	0.82
Нептун	30,058	42-55	1.5	0.35-0.71	164.8-165,5	5.80
Плутон	39,440	1-1,3	0.87	0.15-0.38	247.7-251,8	6.39

Инсоляция (солнечная постоянная) - поток прямого излучения от Солнца, приходящийся на единицу поверхности планеты (измеряется в вт/м²). Инсоляция уменьшается по мере удаления планеты от Солнца. До Плутона солнечные лучи практически не доходят, и его инсоляция почти равна нулю (на этой планете присутствует полная темнота).

Альбедо - доля отраженного планетой солнечного света. Она зависит не только от отраженного солнечного света, но и от излучения (свечения) самой планеты.

«Парад планет» (оппозиция и противостояние) - линейная конфигурация или положение планет, при которой планеты располагаются относительно Солнца по одну или обе стороны, создавая цепочку. Парад планет - явление редкое, большой парад (когда все планеты выстраиваются в цепочку) случается примерно раз в несколько миллионов лет.

Эволюция представлений о происхождении земных оболочек.

До середины ХХ века в космогонических гипотезах господствовали представления о первично расплавленной Земле, вещество которой отделилось от Солнца (гипотезы Канта-Лапласа, Джинса). В рамках этих гипотез У.Томсон (лорд Кельвин) рассчитал возраст Земли по скорости ее остывания, который составил 40-60 млн. лет. По аналогии с металлургическим процессом, где при плавке руд вещество разделяется на три слоя (шлак, штейн и металл), В.М.Гольдшмидт разделил Землю на три оболочки (геосферы): литосферу, промежуточную окисно-сульфидную оболочку и центральное ядро.

На смену гипотезы первично расплавленной планеты во второй половине ХХ века пришла гипотеза холодной агломерации из космического газово-пылевого облака. Механизм образования Земли и планет путем агломерации твердых тел неоднократно разбирался с астро­номической и физической стороны (А.Эукен, О.Ю.Шмидт и его школа, В.Латимер и др.)

В общей истории Земли при холодной агломерации обычно различают два этапа:

1. Астрономический (догеологический), когда Земля формировалась из космической пыли и приобрела ту форму и размеры, с которыми нам приходит­ся иметь дело и сейчас,

2. геологический — начавшийся уже после пол­ного формирования планеты.

Между этими этапами фактически не про­водится достаточной связи и, более того, молчаливо допускается боль­шой временной разрыв в 1—2 млрд. лет, необходимый для радиогенного разогрева первично гомогенной, холодной планеты, когда идет выправление легкоплавкой фракции, дегазация и сопровождающий ее вулканизм. Существенным геохимическим требова­нием такого представления является отсутствие плотной первичной атмо­сферы. Согласно этим представлениям механизмами дифференциации являются кристаллизационная дифференциация и процессы, аналогичные «зон­ной плавке», при которых узкая тепловая зона расплавленного вещества движется относительно кристаллизованного столбика породы.

Таким образом, за начальную точку эволюции Земли по существу принимается холодная, лишенная первичной атмосферы и одно­родная планета современных размеров.

Геохимический анализ самых ранних этапов формирования планеты рассмотрел ученик В.И. Вернадского К.П. Флоренский (1965), показавший недостаточность учета происходящих при этом событий и их значение для правильного понимания всей дальнейшей геохимической истории Земли.

С учетом этих данных процесс роста планеты состоит из ряда последовательных падений космических тел разного размера («Теория катастроф»). Каждое падающее из бесконечности в отсутствие атмосферы тело при нулевой геоцентрической начальной скорости приоб­ретает скорость удара, равную второй космической скорости. При падении (ударе или торможении в ат­мосфере) неизбежно выделение этой энер­гии.

Средняя скорость встречи метеоритов с Землей 20—30 км/сек. Крупные тела, при ударе о поверхность Земли взрываются за счет мгновенного превращения в пар под влиянием перехода кинетической энергии в тепловую. При больших скоростях удара образуется плотный электронный газ с температурой в сотни тысяч градусов. На Земле образуется ударный кратер (астроблема). Общим во всех случаях падения является то, что существенная часть космического вещества, выпадающего на планету, претерпевает не толь­ко дробление, но проходит кратковременную стадию плав­ления и испарения. Этот процесс связан с размером протопланеты и менее зависит от отсутствия или наличия атмосферы на ней. Наличие и характер атмосфе­ры меняет относительную роль испарения, плавления и дробления ча­стиц, но не меняет принципиального существа процесса.

Х.Холленд (1984), обобщив многочисленные данные по распределению инертных газов и их изотопов в атмосфере, в метеоритных телах и земных объектах, показал идентичность их распределения (кроме гелия, самого легкого инертного газа, способного к диссипации), говорящего об общности их космического происхождения. Модели дегазации «корректны только в том случае, если на самом раннем этапе истории Земли имел место значительный выброс газов». Этот выброс и связан с ударным плавлением и ранней дегазацией метеорного вещества при его гравитационном уплотнении.

Неизбежная дегазация метеорных тел с разогревом при ударе долж­на была привести к образованию атмосферы, гидросферы и дифференциации вещества литосферы еще во время агломеративного роста планеты, по мере падения на Землю новых космических тел. Возможность ударного выплавления гранитов в настоящее время подтверждена экспериментально. Одновременно идет разогрев верхних зон планеты, гораздо ранее радиоактивного разогрева и последую­щего периода дегазации, и дифференциация ее вещества.

На наличие мощного процесса разделения вещества уже на ранних стадиях развития планеты указывает строение Луны, имеющей существенно разный цвет «материков» и «морей», который остается заметным, несмотря на нивелирование его последующими выпадения­ми космической пыли и метеоритов, строение и состав реголита, слагающего ее поверхность.

Та­ким образом, атмосфера и гидросфера планеты представ­ляют не вторичные образования, а растут параллельно с общим ростом Земли за счет агломерации космического вещества, выделения летучих компонентов при соударении метеорного вещества с поверхностью планеты и дегазации при гравитационном уплотнении. Честь выделившихся газовых компонентов диссипирует обратно в космическое пространство. Этот процесс постепенно ослабевает по мере роста массы планеты. При современной массе может диссипировать только водород и в меньшей степени гелий. Состав первичных атмосферы и гидросферы должен был существенно отличаться от современного. Химический состав первичной атмосферы, скорее всего, был углекисло-метановым, как и на других планетах земной группы.

Такие представления не противоречат основным эмпирическим данным и ликвидируют разрыв между догеологическм (космическим) и геологическим этапами развития планеты.