Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фотография с орбитального аппарата Аполлона-15 рилл в районе кратера Аристарх на Луне .

Планетарная наука или, реже, планетология - это научное изучение планет (включая Землю ), лун и планетных систем (в частности, Солнечной системы ) и процессов, которые их формируют. Он изучает объекты размером от микрометеороидов до газовых гигантов , стремясь определить их состав, динамику, формирование, взаимосвязи и историю. Это сильно междисциплинарное поле, первоначально растет из астрономии и науки о Земле , [1] , но которая в настоящее время включает в себя множество дисциплин, в том числепланетарная геология (вместе с геохимией и геофизикой ), космохимия , атмосферная наука , океанография , гидрология , теоретическая планетология , гляциология и экзопланетология . [1] К смежным дисциплинам относятся космическая физика , когда речь идет о влиянии Солнца на тела Солнечной системы, и астробиология .

Существуют взаимосвязанные наблюдательные и теоретические разделы планетологии. Наблюдательные исследования могут включать в себя сочетание исследования космоса , преимущественно с полетами роботизированных космических аппаратов с использованием дистанционного зондирования , и сравнительной экспериментальной работы в лабораториях на Земле. Теоретический компонент включает значительное компьютерное моделирование и математическое моделирование.

Ученые-планетологи обычно работают в отделах астрономии и физики или наук о Земле университетов или исследовательских центров, хотя во всем мире существует несколько чисто планетарных институтов. Ежегодно проводится несколько крупных конференций и большое количество рецензируемых журналов . Некоторые ученые-планетологи работают в частных исследовательских центрах и часто инициируют исследовательские задачи партнерства.

История [ править ]

Можно сказать, что история планетологии началась с древнегреческого философа Демокрита , о котором, как сообщает Ипполит, сказал:

Упорядоченные миры безграничны и различаются по размеру, и что в одних нет ни солнца, ни луны, но в других оба больше, чем у нас, а у других больше. И что интервалы между упорядоченными мирами неравны, здесь больше, а там меньше, и что одни увеличиваются, другие процветают, а другие распадаются, и здесь они возникают, а там они затмеваются. Но что они разрушаются при столкновении друг с другом. И что в некоторых упорядоченных мирах нет животных, растений и воды. [2]

В более современное время наука о планетах началась с астрономии с изучения нерешенных планет. В этом смысле первоначальным планетным астрономом мог бы быть Галилей , открывший четыре самых больших спутника Юпитера , горы на Луне и впервые наблюдавший кольца Сатурна , все объекты интенсивного последующего изучения. Изучение Галилеем лунных гор в 1609 году также положило начало изучению внеземных ландшафтов: его наблюдение, «что Луна определенно не имеет гладкой и полированной поверхности», предполагает, что она и другие миры могут выглядеть «точно такими же, как лицо самой Земли». . [3]

Достижения в конструкции телескопов и инструментальном разрешении постепенно позволили лучше идентифицировать детали атмосферы и поверхности планет. Изначально Луна была наиболее изученной, поскольку она всегда показывала детали на своей поверхности из-за ее близости к Земле, а технологические усовершенствования постепенно привели к более подробным знаниям о лунной геологии. В этом научном процессе основными инструментами были астрономические оптические телескопы (а позже и радиотелескопы ) и, наконец, исследовательские космические аппараты- роботы .

Солнечная система в настоящее время относительно хорошо изучена, и существует хорошее общее представление о формировании и эволюции этой планетной системы. Однако существует большое количество нерешенных вопросов [4], а скорость новых открытий очень высока, отчасти из-за большого количества межпланетных космических аппаратов, которые в настоящее время исследуют Солнечную систему.

Дисциплины [ править ]

Планетарная наука изучает наблюдательную и теоретическую астрономию, геологию (экзогеологию), науку об атмосфере и новую специализацию по планетным океанам . [5]

Планетарная астрономия [ править ]

Это и наблюдательная, и теоретическая наука. Исследователи-наблюдатели в основном занимаются изучением малых тел Солнечной системы: тех, которые наблюдаются с помощью телескопов, как оптических, так и радио, с тем чтобы определить такие характеристики этих тел, как форма, вращение, материалы поверхности и выветривание, а также можно понять историю их формирования и развития.

Теоретическая планетная астрономия занимается динамикой : применением принципов небесной механики к Солнечной системе и внесолнечным планетным системам. У каждой планеты есть своя ветка.

Планета: Тема: Назван в честь (примечание: эти термины используются редко)

  • Меркурий : Гермология : Гермес
  • Венера : Цитерология : Цитера
  • Земля : геология
  • Луна : Селенология : Селена
  • Марс : Ареология : Арес
  • Церера : Деметерология : Деметра
  • Юпитер : Зенология : Зевс
  • Сатурн : Кронология : Кронос
  • Уран : Уранология : Уран
  • Нептун : Посейдология : Посейдон
  • Плутон : Гадеология : Аид
  • Эрида : Эридология : Эрида

Планетарная геология [ править ]

Основная статья: Планетарная геология
Смотрите также: Геология солнечных планет земной группы и Ледяной луны

Наиболее известные исследовательские темы планетарной геологии касаются планетных тел в непосредственной близости от Земли: Луны и двух соседних планет: Венеры и Марса . Из них первой была изучена Луна с использованием методов, ранее разработанных на Земле.

Геоморфология [ править ]

Основная статья: Геоморфология

Геоморфология изучает особенности поверхности планет и реконструирует историю их образования, делая выводы о физических процессах, которые действовали на поверхности. Планетарная геоморфология включает изучение нескольких классов поверхностных особенностей:

  • Особенности удара ( многокольцевые бассейны , кратеры) [6]
  • Вулканические и тектонические особенности (потоки лавы, трещины, риллы ) [7]
  • Ледниковые особенности [8]
  • Эоловые особенности [9]
  • Космическое выветривание - эрозионные эффекты, вызванные суровыми условиями космоса (непрерывная бомбардировка микрометеоритами, дождь с частицами высокой энергии, ударное садоводство ). Например, тонкий пылевой покров на поверхности лунного реголита - результат бомбардировки микрометеоритами.
  • Гидрологические характеристики: используемая жидкость может варьироваться от воды до углеводорода и аммиака , в зависимости от местоположения в Солнечной системе. В эту категорию входит изучение палеогидрологических особенностей (палеоканалов, палеозер). [10]

История планетарной поверхности может быть расшифрована отображением особенности сверху вниз в соответствии с их последовательностью осаждения , а первый , определенная на земной толщи от Николя Steno . Например, стратиграфическое картирование подготовило астронавтов Аполлона к полевой геологии, с которой они столкнутся во время своих лунных миссий. Перекрывающиеся последовательности были идентифицированы на изображениях, сделанных программой Lunar Orbiter , и они были использованы для подготовки лунной стратиграфической колонки и геологической карты Луны.

Дополнительная информация: Геология Луны.

Космохимия, геохимия и петрология [ править ]

Основные статьи: космохимия , геохимия и петрология

Одной из основных проблем при создании гипотез о формировании и эволюции объектов Солнечной системы является отсутствие образцов, которые можно было бы проанализировать в лаборатории, где доступен большой набор инструментов и полный объем знаний, полученных из земной геологии. можно привести в действие. Прямые образцы с Луны, астероидов и Марса присутствуют на Земле, сняты с их родительских тел и доставлены в виде метеоритов . Некоторые из них пострадали от окислительного воздействия атмосферы Земли и инфильтрации биосферы , но те метеориты, которые были собраны в последние несколько десятилетий в Антарктиде , почти полностью сохранились в первозданном виде.

Различные типы метеоритов, происходящие из пояса астероидов, охватывают почти все части структуры дифференцированных тел: существуют даже метеориты, которые происходят из границы ядра и мантии ( палласиты ). Сочетание геохимии и наблюдательной астрономии также позволило отследить метеориты HED до определенного астероида в главном поясе, 4 Веста .

Сравнительно немногочисленные известные марсианские метеориты позволили получить представление о геохимическом составе марсианской коры, хотя неизбежное отсутствие информации об их точках происхождения на разнообразной поверхности Марса означает, что они не дают более подробных ограничений на теории эволюции литосфера Марса . [11] По состоянию на 24 июля 2013 г. на Земле было обнаружено 65 образцов марсианских метеоритов. Многие из них были найдены либо в Антарктиде, либо в пустыне Сахара.

В эпоху Аполлона в программе «Аполлон» было собрано и доставлено на Землю 384 килограмма лунных образцов , а также 3 советских робота « Луна» доставили образцы реголита с Луны. Эти образцы предоставляют наиболее полную запись о составе любого тела Солнечной системы, кроме Земли. Количество лунных метеоритов быстро растет в последние несколько лет - [12]По состоянию на апрель 2008 г. насчитывалось 54 метеорита, официально классифицированных как лунные. Одиннадцать из них взяты из коллекции антарктических метеоритов США, 6 - из коллекции японских антарктических метеоритов, а остальные 37 - из жарких пустынных мест в Африке, Австралии и на Ближнем Востоке. Общая масса признанных лунных метеоритов приближается к 50 кг.

Геофизика [ править ]

Основные статьи: Геофизика и космическая физика

Космические зонды позволили собирать данные не только в области видимого света, но и в других областях электромагнитного спектра. Планеты можно охарактеризовать их силовыми полями: гравитацией и их магнитными полями, которые изучаются с помощью геофизики и космической физики.

Измерение изменений ускорения, испытываемого космическими аппаратами на орбите, позволило нанести на карту мельчайшие детали гравитационных полей планет. Например, в 1970-х годах возмущения гравитационного поля над лунными морями измерялись с помощью лунных орбитальных аппаратов, что привело к обнаружению концентраций массы, масконов , под бассейнами Имбриум, Серенитатис, Кризиум, Нектарис и Хуморум.

Солнечный ветер отклоняется магнитосферы (не в масштабе)

Если магнитное поле планеты достаточно сильное, его взаимодействие с солнечным ветром формирует магнитосферу вокруг планеты. Ранние космические аппараты обнаружили грубые размеры земного магнитного поля, которое простирается примерно на 10 радиусов Земли по направлению к Солнцу. Солнечный ветер , поток заряженных частиц, потоки, и вокруг магнитного поля Земли, и продолжается за магнитный хвостом, сотни радиусов Земли вниз по течению. Внутри магнитосферы есть относительно плотные области частиц солнечного ветра, радиационные пояса Ван Аллена .

Геофизика включает сейсмологию и тектонофизику , геофизическую гидродинамику , физику минералов , геодинамику , математическую геофизику и геофизические исследования .

Планетарная геодезия (также известная как планетарная геодезия ) занимается измерением и отображением планет Солнечной системы, их гравитационных полей и геодинамических явлений ( полярное движение в трехмерном, изменяющемся во времени пространстве. Наука геодезия имеет элементы как астрофизика, так и планетарные науки. Форма Земли в значительной степени является результатом ее вращения, которое вызывает ее экваториальную выпуклость, и конкуренции геологических процессов, таких как столкновение плит и вулканизма , которым противодействует гравитационное поле Земли. Эти принципы могут быть применены к твердой поверхности Земли ( орогенез; Немногие горы выше 10 км (6 миль), несколько глубоководных желобов глубже, потому что очень просто, гора высотой, например, 15 км (9 миль), будет иметь такое большое давление у своего основания из-за гравитация, что скала там станет пластичной , и гора снова упадет до высоты примерно 10 км (6 миль) в геологически незначительное время. Некоторые или все эти геологические принципы могут быть применены к другим планетам помимо Земли. Например, на Марсе, у которого сила тяжести на поверхности намного меньше, самый большой вулкан, Олимп Монс , имеет высоту 27 км (17 миль) на пике - высоту, которую невозможно сохранить на Земле. Земной геоидпо сути, фигура Земли, абстрагированная от ее топографических особенностей. Следовательно, геоид Марса - это, по сути, фигура Марса, абстрагированная от его топографических характеристик. Геодезия и картографирование - две важные области применения геодезии.

Наука об атмосфере [ править ]

Основные статьи: Наука об атмосфере и модель глобального климата
Полосы облаков хорошо видны на Юпитере .

Атмосфера является важной переходной зоной между твердой поверхностью планеты и более разреженными ионизирующими и радиационными поясами. Не у всех планет есть атмосферы: их существование зависит от массы планеты и расстояния планеты от Солнца - бывают слишком далекие и замороженные атмосферы. Помимо четырех газовых планет-гигантов, почти все планеты земной группы ( Земля , Венера и Марс ) имеют значительные атмосферы. Две лун имеют значительные атмосферы: Сатурн «s луна Титан и Нептун » s луна Тритон . Слабая атмосфера существует вокругМеркурий .

Влияние скорости вращения планеты вокруг своей оси можно увидеть в атмосферных потоках и течениях. Если смотреть из космоса, эти объекты видны в виде полос и водоворотов в облачной системе, и особенно хорошо видны на Юпитере и Сатурне.

Сравнительная планетология [ править ]

Основная статья: Сравнительная планетология

Планетарная наука часто использует метод сравнения, чтобы лучше понять объект исследования. Это может включать сравнение плотных атмосфер Земли и спутника Сатурна Титана , эволюции объектов внешней Солнечной системы на разных расстояниях от Солнца или геоморфологии поверхностей планет земной группы, чтобы дать лишь несколько примеров.

Основное сравнение, которое можно провести, - это объекты на Земле, поскольку они гораздо более доступны и позволяют проводить гораздо больший диапазон измерений. Исследования аналога Земли особенно распространены в планетарной геологии, геоморфологии, а также в атмосферных науках.

Использование земных аналогов было впервые описано Гилбертом (1886). [13]

Профессиональная деятельность [ править ]

Журналы [ править ]

  • Ежегодный обзор наук о Земле и планетах
  • Письма по науке о Земле и планетах
  • Земля, Луна и планеты
  • Geochimica et Cosmochimica Acta
  • Икар
  • Журнал геофизических исследований - планеты
  • Метеоритика и планетология
  • Планетарная и космическая наука
  • Журнал планетарной науки

Профессиональные организации [ править ]

  • Отдел планетарных наук (DPS) Американского астрономического общества
  • Американский геофизический союз
  • Метеоритное общество
  • Европланета

Основные конференции [ править ]

  • Конференция по изучению Луны и планет (LPSC), организованная Лунным и планетарным институтом в Хьюстоне. Проводится ежегодно с 1970 г., происходит в марте.
  • Заседание Отдела планетарных наук (DPS) проводится ежегодно с 1970 года в разных местах каждый год, преимущественно на материковой части США. Встречается примерно в октябре.
  • Ежегодное осеннее собрание Американского геофизического союза (AGU) в декабре в Сан-Франциско.
  • Совместная ассамблея Американского геофизического союза (AGU) (спонсируемая совместно с другими обществами) в апреле – мае в различных местах по всему миру.
  • Ежегодное собрание Метеоритного общества , проводимое летом в Северном полушарии, как правило, чередуется между Северной Америкой и Европой.
  • Европейский конгресс по планетарной науке (EPSC), который проводится ежегодно примерно в сентябре в Европе.

Небольшие семинары и конференции по определенным областям проводятся по всему миру в течение года.

Основные учреждения [ править ]

Этот неисчерпывающий список включает те учреждения и университеты, где основные группы людей работают в области планетологии. Используется алфавитный порядок.

Национальные космические агентства [ править ]

  • Канадское космическое агентство (CSA). Годовой бюджет 488,7 млн ​​канадских долларов (2013–2014 гг.).
  • Китайское национальное космическое управление (CNSA) (Китайская Народная Республика). Бюджет 0,5–1,3 миллиарда долларов (оценка).
  • Национальный центр космических исследований Национальный центр космических исследований Франции, бюджет 1,920 млрд евро (2012 г.).
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt eV , (немецкий: сокращенно DLR), Немецкий аэрокосмический центр. Бюджет 2 миллиарда долларов (2010 г.).
  • Европейское космическое агентство (ЕКА). Бюджет 5,51 миллиарда долларов (2013 г.).
  • Индийская организация космических исследований (ISRO),
  • Израильское космическое агентство (ISA),
  • Бюджет Итальянского космического агентства ~ 1 миллиард долларов (2010 г.).
  • Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA). Бюджет 2,15 миллиарда долларов (2012 г.).
  • НАСА : Значительное количество исследовательских групп, включая JPL , GSFC , Ames . Бюджет 18,72 млрд долларов (2011 г.).
  • Национальная космическая организация (Тайвань).
  • Бюджет Федерального космического агентства России 5,61 миллиарда долларов (2013 г.).
  • Космическое агентство Великобритании (UKSA).

Другие учреждения [ править ]

  • Арктический институт планетологии
  • Университет штата Аризона «S Школа Земли и космических исследований
  • Национальный университет Австралийский «s Planetary Science Institute
  • Группа планетарных наук о Земле Университета Брауна
  • Калифорнийский технологический институт «сек Отдел геологии и планетарных наук и планетарных наук подразделения
  • Cornell University «s Space и Планетоведение
  • Curtin University «ю.ш. Школа Земли и планетарных наук
  • Флорида технологический институт «S Кафедра физики и космических наук
  • Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса
  • Лунно-планетарный институт
  • Институт Макса Планка Solar Research System «s отдела планетами и кометами
  • MIT Департамент наук о Земле, атмосфере и планетах
  • Исследовательский институт планетарных и космических наук Открытого университета
  • Планетарный институт
  • Stony Brook University «s Geosciences Департамент и вскоре открытого Центра планетарных исследований
  • UCL / Биркбек «s Центр планетарных наук
  • Университет штата Аризона «S Луны и планет Lab
  • Университет штата Арканзас «S Центр космических и планетарных наук
  • Калифорнийский университет в Лос - Анджелесе «S Департамент Земли, планетарные и космических наук
  • Калифорнийский университет в Санта - Круз «S Департамент Земли и планетарных наук
  • Гавайский университет «ы Гавайи Института геофизики и планетологии
  • Копенгагенский университет «S Центр планетарных исследований
  • Группа планетарных наук Университета Центральной Флориды
  • Университет Британской Колумбии, факультет наук о Земле, океане и атмосфере
  • Университет Западного Онтарио «s Центр планетологии и исследованию
  • Университет Теннесси, факультет наук о Земле и планетах
  • Кафедра астрофизических и планетарных наук Университета Колорадо
  • Университет Вашингтона в Сент - Луисе «S Департамент Земли и планетарных наук
  • INAF - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali ( it )


Основные понятия [ править ]

  • Астероид
  • Небесная механика
  • Комета
  • Карликовая планета
  • Внесолнечная планета
  • Газовый гигант
  • Ледяная луна
  • Пояс Койпера
  • Магнитосфера
  • Малая планета
  • Планета
  • Планетарная дифференциация
  • Планетная система
  • Определение планеты
  • Космическая погода
  • Синестия
  • Земная планета

См. Также [ править ]

  • Планетарная картография
  • Селенография - изучение поверхности и физических особенностей Луны
  • Теоретическая планетология
  • Хронология исследования Солнечной системы

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Тейлор, Стюарт Росс (29 июля 2004 г.). «Почему планеты не могут быть похожи на звезды?». Природа . 430 (6999): 509. Bibcode : 2004Natur.430..509T . DOI : 10.1038 / 430509a . PMID  15282586 . S2CID  12316875 .
  2. ↑ Ипполит (Антипапа); Ориген (1921). Philosophumena (оцифровано 9 мая 2006 г.). 1 . Перевод Фрэнсиса Легжа, FSA Оригинал Гарвардского университета: Общество содействия христианскому знанию . Проверено 22 мая 2009 года .
  3. ^ Тейлор, Стюарт Росс (1994). «Тихо на пике в Дариене». Природа . 369 (6477): 196–197. Bibcode : 1994Natur.369..196T . DOI : 10.1038 / 369196a0 . S2CID 4349517 . 
  4. ^ Стерн, Алан. «Десять вещей, которые я хотел бы, чтобы мы действительно знали в планетологии» . Проверено 22 мая 2009 .
  5. ^ Подавлена ​​ли внеземная жизнь в подповерхностных океанских мирах из-за нехватки биологически важных элементов? , Астрономический журнал, 156: 151, октябрь 2018 г.
  6. ^ Харгитай, Хенрик; Керестури, Акош, ред. (2015). Энциклопедия планетных форм рельефа . Нью-Йорк: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 . ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID  132406061 .
  7. ^ Харгитай, Хенрик; Керестури, Акош, ред. (2015). Энциклопедия планетных форм рельефа . Нью-Йорк: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 . ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID  132406061 .
  8. ^ Харгитай, Хенрик; Керестури, Акош, ред. (2015). Энциклопедия планетных форм рельефа . Нью-Йорк: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 . ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID  132406061 .
  9. ^ Харгитай, Хенрик; Керестури, Акош, ред. (2015). Энциклопедия планетных форм рельефа . Нью-Йорк: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 . ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID  132406061 .
  10. ^ Лефорт, Александра; Уильямс, Ребекка; Кортениеми, Ярмо (2015), «Перевернутый канал», в Харгитае, Хенрик; Керестури, Акос (ред.), Энциклопедия планетных форм рельефа, Нью-Йорк: Springer, стр. 1048–1052, DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3_202 , ISBN 978-1-4614-3133-6
  11. ^ "UW - Ларами, Вайоминг | Университет Вайоминга" .
  12. ^ {curator.jsc.nasa.gov/antmet/lmc/lmcintro.pdf}
  13. ^ Харгитай, Хенрик; Керестури, Акош, ред. (2015). Энциклопедия планетных форм рельефа . Нью-Йорк: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 . ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID  132406061 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Карр, Майкл Х., Сондерс, Р.С., Стром, Р.Г., Вильгельмс, Д.Е. 1984. Геология планет земной группы . НАСА.
  • Моррисон, Дэвид. 1994. Исследование планетарных миров . WH Freeman. ISBN 0-7167-5043-0 
  • Hargitai H et al. (2015) Классификация и характеристика планетных форм рельефа. В: Hargitai H (ed) Encyclopedia of Planetary Landforms. Springer. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-3134-3 https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-4614-3134-3%2F1.pdf
  • Hauber E et al. (2019) Планетарное геологическое картирование. В: Hargitai H (ed) Планетарная картография и ГИС. Springer.
  • Страница D (2015) Геология планетных форм рельефа . В: Hargitai H (ed) Encyclopedia of Planetary Landforms. Springer.
  • Росси А.П., ван Гассельт С. (редакторы) (2018) Планетарная геология. Springer

Внешние ссылки [ править ]

  • Открытия исследований в области планетарной науки (статьи)
  • Планетарное общество (крупнейшая в мире группа по интересам в космосе: см. Также их активный новостной блог )
  • Planetary Exploration Newsletter (профессиональный информационный бюллетень PSI, еженедельное распространение)
  • Женщины в планетологии (профессиональные сети и новости)