Открытие и исследование Солнечной системы - это наблюдение, посещение и расширение знаний и понимания «космического соседства» Земли . [1] Это включает Солнце , Землю и Луну , большие планеты Меркурий , Венеру , Марс , Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун , их спутники, а также более мелкие тела, включая кометы , астероиды и пыль . [1]
Солнечная система - система планет, лун и более мелких обломков нашего Солнца - это космический задний двор человечества. Меньшие в миллионы раз по сравнению с межзвездными расстояниями, пространства между планетами устрашающи, но технологически преодолимы.
- НАСА [1]
История
В течение многих тысяч лет астрономы придерживались геоцентрического мировоззрения и не признавали существования Солнечной системы . Большинство считало, что Земля неподвижна в центре Вселенной и категорически отличается от божественных или эфирных объектов, движущихся по небу. Хотя греческий философ Аристарх Самосский размышлял о гелиоцентрической перестройке космоса, Николай Коперник в 16 веке разработал математически предсказательную гелиоцентрическую систему. Его преемники 17-го века Галилео Галилей , Иоганн Кеплер и Исаак Ньютон разработали современное понимание физики, которое привело к постепенному принятию идеи о том, что Земля движется вокруг Солнца и что планеты управляются теми же физическими законами, которые управляют Землей. . В последнее время это привело к исследованию геологических явлений, таких как горы и кратеры, и сезонных метеорологических явлений, таких как облака, пыльные бури и ледяные шапки на других планетах.
Античность и первые наблюдения
Телескопические наблюдения
Первое исследование Солнечной системы было проведено с помощью телескопа , когда астрономы впервые начали наносить на карту объекты, слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
Галилей был первым, кто обнаружил физические детали отдельных тел Солнечной системы. Он обнаружил, что Луна покрыта кратерами, что на Солнце есть пятна, а вокруг Юпитера вращаются четыре спутника. [2] Христиан Гюйгенс продолжил открытия Галилея, открыв спутник Сатурна Титан и форму колец Сатурна . [3] Джованни Доменико Кассини позже обнаружил еще четыре спутника Сатурна и разделение Кассини в кольцах Сатурна. [4]
Около 1677 года Эдмонд Галлей наблюдал прохождение Меркурия через Солнце, что привело его к пониманию того, что наблюдения солнечного параллакса планеты (в идеале с использованием прохождения Венеры ) можно использовать для тригонометрического определения расстояний между Землей, Венерой и солнце. [5] В 1705 году Галлей понял, что многократные наблюдения кометы фиксировали один и тот же объект, регулярно возвращаясь каждые 75–76 лет. Это было первое свидетельство того, что вокруг Солнца вращалось что-либо, кроме планет [6], хотя Сенека выдвинул теорию о кометах в I веке . [7] Примерно в 1704 году термин «Солнечная система» впервые появился на английском языке. [8]
В 1781 году Уильям Гершель искал двойные звезды в созвездии Тельца, когда он наблюдал то, что считал новой кометой. Его орбита показала, что это была новая планета, Уран, первая в истории обнаруженная с помощью телескопа. [9]
Джузеппе Пиацци открыл Цереру в 1801 году, маленький мир между Марсом и Юпитером. Она считалась другой планетой, но после последующих открытий других маленьких миров в том же регионе она и другие в конечном итоге были классифицированы как астероиды . [10]
К 1846 году несоответствия в орбите Урана заставили многих подозревать, что большая планета тянет его издалека. Расчеты Урбена Леверье в конечном итоге привели к открытию Нептуна. [11] Избыточная прецессия перигелия орбиты Меркурия привела Леверье к постулированию внутримеркурианской планеты Вулкан в 1859 году, но это оказалось неуместным тезисом .
Хотя это спорно, когда Солнечная система была действительно «открыта», три наблюдения 19 века определили ее природу и место во Вселенной вне всяких разумных сомнений. Во-первых, в 1838 году Фридрих Бессель успешно измерил звездный параллакс , явное изменение положения звезды, созданное движением Земли вокруг Солнца. Это было не только первым прямым экспериментальным доказательством гелиоцентризма, но и впервые выявило огромное расстояние между Солнечной системой и звездами. Затем, в 1859 году, Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф , используя недавно изобретенный спектроскоп , исследовали спектральную сигнатуру Солнца и обнаружили, что оно состоит из тех же элементов, что и на Земле, впервые установив физическое сходство между Землей и Землей. другие тела, видимые с Земли. [12] Затем отец Анджело Секки сравнил спектральные характеристики Солнца с характеристиками других звезд и обнаружил, что они практически идентичны. Осознание того, что Солнце было звездой, привело к гипотезе о том, что другие звезды могут иметь свои собственные системы, хотя это не было доказано в течение почти 140 лет.
Дальнейшие очевидные расхождения в орбитах внешних планет привели Персиваля Лоуэлла к выводу, что еще одна планета, « Планета X », должна находиться за пределами Нептуна. После его смерти его обсерватория Лоуэлла провела поиск, который в конечном итоге привел к открытию Клайдом Томбо Плутона в 1930 году. Однако оказалось, что Плутон слишком мал, чтобы нарушить орбиты внешних планет, и поэтому его открытие было случайным. . Как и Церера, она изначально считалась планетой, но после открытия многих других объектов аналогичного размера в ее окрестностях в 2006 году МАС классифицировал ее как карликовую планету . [11]
В 1992 году было обнаружено первое свидетельство существования другой планетной системы , вращающейся вокруг пульсара PSR B1257 + 12 . Три года спустя была открыта 51 Pegasi b , первая внесолнечная планета вокруг звезды, похожей на Солнце. По состоянию на 2017 год обнаружено 2687 внесолнечных систем. [13]
Также в 1992 году астрономы Дэвид К. Джуитт из Гавайского университета и Джейн Луу из Массачусетского технологического института открыли 15760 Альбионов . Этот объект оказался первым из новой популяции, которая стала известна как пояс Койпера ; ледяной аналог пояса астероидов, частью которого считались такие объекты, как Плутон и Харон. [14] [15]
Майк Браун , Чад Трухильо и Дэвид Рабинович объявили об открытии Эриды в 2005 году, рассеянного дискового объекта, первоначально считавшегося больше Плутона, что сделало бы его самым большим объектом, обнаруженным на орбите вокруг Солнца со времен Нептуна. [16] Новые горизонты " флай-из Плутона в июле 2015 года в результате более точных измерений Плутона, что немного больше, хотя и менее массивные, чем Эрис.
Наблюдения с космического корабля
С начала космической эры большое количество исследований было выполнено с помощью миссий космических аппаратов-роботов , которые были организованы и выполнены различными космическими агентствами.
Все планеты Солнечной системы в той или иной степени посещались космическими кораблями, запущенными с Земли. Благодаря этим беспилотным миссиям люди смогли получить фотографии всех планет крупным планом и, в случае приземления , провести испытания почвы и атмосферы некоторых из них.
Первым искусственным объектом, отправленным в космос, был советский спутник Спутник-1 , запущенный в 1957 году, который успешно вращался вокруг Земли до 4 января следующего года. [18] Американский зонд Explorer 6 , запущенный в 1959 году, был первым спутником, сделавшим снимки Земли из космоса.
Flybys
Первым успешным зондом, пролетевшим мимо другого тела Солнечной системы, была Луна-1 , которая пролетела мимо Луны в 1959 году. Первоначально она предназначалась для столкновения с Луной, но вместо этого не попала в цель и стала первым искусственным объектом, вращающимся вокруг Солнца. Mariner 2 был первым облетом планеты, облетев Венеру в 1962 году. Первый успешный облет Марса был совершен Mariner 4 в 1965 году. Mariner 10 впервые прошел мимо Меркурия в 1974 году.
Первым зондом, исследовавшим внешние планеты, был Pioneer 10 , пролетевший мимо Юпитера в 1973 году. Pioneer 11 был первым, кто посетил Сатурн в 1979 году. Зонды Voyager совершили грандиозный тур по внешним планетам после своего запуска в 1977 году. зонды проходили мимо Юпитера в 1979 г. и Сатурна в 1980–1981 гг. Затем « Вояджер-2» приблизился к Урану в 1986 году и к Нептуну в 1989 году. Два зонда «Вояджер» в настоящее время находятся далеко за пределами орбиты Нептуна и находятся на пути к поиску и изучению завершающей ударной волны , гелиооболочки и гелиопаузы. По данным НАСА , оба зонда "Вояджер" столкнулись с ударной волной на расстоянии примерно 93 астрономических единиц от Солнца. [19]
Первый пролет кометы произошел в 1985 году, когда международный исследователь комет (ДВС) , принятых кометы Джакобини-Zinner , [20] , тогда как первые облета астероидов были проведены с помощью Галилео космического зонда, который изображаемого как 951 Гаспра (в 1991) и 243 Ида (в 1993 году) на пути к Юпитеру .
Запущенный 19 января 2006 года зонд New Horizons - первый искусственный космический корабль, исследующий пояс Койпера. Эта беспилотная миссия пролетела мимо Плутона в июле 2015 года. Миссия была расширена для наблюдения за рядом других объектов пояса Койпера, включая близкий пролет 486958 Аррокот в первый день Нового года, 2019. [21]
По состоянию на 2011 год американские ученые обеспокоены тем, что исследования за пределами пояса астероидов будут затруднены из-за нехватки плутония-238 . [ требуется обновление ]
Орбитальные аппараты, вездеходы и посадочные аппараты и летающие зонды
В 1966 году Луна стала первым телом Солнечной системы за пределами Земли, на орбите которого был установлен искусственный спутник ( Луна 10 ), за ней последовали Марс в 1971 году ( Маринер 9 ), Венера в 1975 году ( Венера 9 ), Юпитер в 1995 году ( Галилео ), астероид 433 Эрос в 2000 г. ( NEAR Shoemaker ), Сатурн в 2004 г. ( Кассини – Гюйгенс ), а также Меркурий и Веста в 2011 г. ( MESSENGER и Dawn соответственно). Рассвет вращается вокруг астероида-карлика планеты Церера по состоянию на 2015 год.
Первым зондом, приземлившимся на другое тело Солнечной системы, был советский зонд « Луна-2» , который столкнулся с Луной в 1959 году. С тех пор были достигнуты все более далекие планеты, а в 1966 году зонды приземлились на поверхность Венеры или столкнулись с ней ( Венера 3 ). , Марс в 1971 году ( Марс 3 , хотя полностью успешная посадка не произошла до Viking 1 в 1976 году), астероид 433 Эрос в 2001 году ( NEAR Shoemaker ), а также спутник Сатурна Титан ( Гюйгенс ) и комета Tempel 1 ( Deep Impact ) в 2005 г. Орбитальный аппарат " Галилео" также сбросил зонд в атмосферу Юпитера в 1995 г .; Поскольку у Юпитера нет физической поверхности, он был разрушен из-за повышения температуры и давления при спуске.
На сегодняшний день только два мира в Солнечной системе, Луна и Марс, были посещены мобильными вездеходами . Первым роботом-вездеходом, посетившим другое небесное тело, был советский Луноход-1 , который приземлился на Луну в 1970 году. Первым на другой планете был Соджорнер , который прошел 500 метров по поверхности Марса в 1997 году. Солнечная система - это воздушные шары Vega , а первый полет с двигателем совершила компания Ingenuity . Единственным пилотируемым марсоходом, побывавшим в другом мире, был лунный марсоход НАСА , который путешествовал с Аполлосами 15 , 16 и 17 в период с 1971 по 1972 год.
Исследование космического корабля
Обзор некоторых миссий в Солнечной системе.
# | Космический корабль | Год запуска | Меркурий | Венера | Марс | Церера | Юпитер | Сатурн | Уран | Нептун | Плутон | Конец года |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Венера 3 | 1965 г. | Аварийная посадка | 1966 г. | ||||||||
2 | Пионер 10 | 1972 г. | Облет | 2003 г. | ||||||||
3 | Пионер 11 | 1973 | Облет | Облет | 1995 г. | |||||||
4 | Маринер 10 | 1973 | Облет | Облет | 1975 г. | |||||||
5 | Вояджер 1 | 1977 г. | Облет | Облет | - | |||||||
6 | Вояджер 2 | 1977 г. | Облет | Облет | Облет | Облет | - | |||||
7 | Галилео | 1989 г. | Облет | Орбитальный аппарат | 2003 г. | |||||||
8 | Улисс | 1990 г. | Облет | 2009 г. | ||||||||
9 | Кассини | 1997 г. | Облет | Облет | Орбитальный аппарат | 2017 г. | ||||||
10 | Марс Одиссея | 2001 г. | Орбитальный аппарат | - | ||||||||
11 | MER-A / B | 2003 г. | Роверс | 2010/2018 | ||||||||
12 | Марс Экспресс | 2003 г. | Орбитальный аппарат | - | ||||||||
13 | МЕССЕНДЖЕР | 2004 г. | Орбитальный аппарат | Облет | 2015 г. | |||||||
14 | ТОиР | 2005 г. | Орбитальный аппарат | - | ||||||||
15 | Венера Экспресс | 2005 г. | Орбитальный аппарат | 2014 г. | ||||||||
16 | Новые горизонты | 2006 г. | Облет | Облет | - | |||||||
17 | Рассвет | 2007 г. | Орбитальный аппарат | 2018 г. | ||||||||
18 | Юнона | 2011 г. | Орбитальный аппарат | - | ||||||||
19 | Любопытство ( MSL ) | 2011 г. | Ровер | - | ||||||||
20 | Настойчивость ( Марс 2020 ) | 2020 г. | Ровер | - | ||||||||
20 | Изобретательность ( Марс 2020 ) | 2020 г. | Летающий зонд | - |
См. Также категории миссий к кометам , астероидам , Луне и Солнцу .
Разведка с экипажем
Исследование Солнечной системы экипажем завершилось в 1972 году. Первым человеком, достигшим космоса (определяемой как высота более 100 км ) и вышедшим на орбиту Земли, был Юрий Гагарин , советский космонавт, который был запущен с Востока-1 12 апреля 1961 года. Первым человеком , ступившим на поверхность другого тела Солнечной системы, был Нил Армстронг , который ступил на Луну 21 июля 1969 года во время миссии « Аполлон-11 »; еще пять посадок на Луну произошло в течение 1972 года. Многоразовый космический шаттл Соединенных Штатов совершил 135 миссий с 1981 по 2011 год. Два из пяти шаттлов были уничтожены в результате несчастных случаев.
Первой орбитальной космической станцией, на которой разместилось более одного экипажа, была станция НАСА « Скайлаб» , которая успешно обслуживала три экипажа с 1973 по 1974 год. Истинное расселение людей в космосе началось с советской космической станции « Мир» , которая непрерывно использовалась в течение почти десяти лет. с 1989 по 1999 год. Ее преемница, Международная космическая станция , поддерживала постоянное присутствие человека в космосе с 2001 года. В 2004 году президент США Джордж Буш объявил о концепции космических исследований , которая предусматривала замену стареющего космического корабля "Шаттл". возвращение на Луну и, наконец, полет на Марс с экипажем.
Разведка по странам
Легенда:
☄ - орбита или облет [22]
Ѫ - успешная посадка на объект
⚗ - возврат образца
⚘ - пилотируемая миссия [23]
ↂ - постоянная обитаемая космическая станция [24]
' | ЛЕО | Луна | Марс | Спутники Марса | SSSB | Венера | Меркурий | Внешняя Солнечная система |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Соединенные Штаты | ☄ ⚘ ↂ | ☄ Ѫ ⚗⚘ | ☄ Ѫ | ☄ | ☄ Ѫ ⚗ | ☄ Ѫ | ☄ | ☄ |
Советский Союз [25] | ☄ ⚘ ↂ | ☄ Ѫ ⚗ | ☄ Ѫ | ☄ | ☄ | ☄ Ѫ | ||
Россия (с 1992 г.) | ☄ ⚘ↂ | |||||||
Украина (с 1992 г.) | ☄ | |||||||
Китайская Народная Республика | ☄ ⚘ ↂ | ☄ Ѫ ⚗ | ☄ Ѫ | ☄ | ||||
Европейский Союз [26] | ☄ ↂ | ☄ | ☄ | ☄ | ☄ Ѫ | ☄ | ☄ Ѫ | |
Япония | ☄ ↂ | ☄ | ☄ Ѫ ⚗ | ☄ | ||||
Индия | ☄ | ☄ | ☄ | |||||
Иран | ☄ | |||||||
Израиль | ☄ | ☄ | ||||||
Северная Корея | ☄ | |||||||
Новая Зеландия | ☄ | |||||||
Объединенные Арабские Эмираты | ☄ | |||||||
Коммерческий | ☄ ⚘ | ☄ |
Заметки:
- Учитываются только успешные или частично успешные миссии; инструменты на космическом корабле, произведенном другой страной, не считаются отдельной миссией
- При нажатии на символ открывается статья с описанием первой успешной миссии в этой категории.
Геологоразведочные работы
Тела, изображенные вблизи:
Солнце (звезда) | Юпитер (планета) | Сатурн (планета) | Уран (планета) | Нептун (планета) | Земля (планета) | Венера (планета) |
Марс (планета) | Ганимед (спутник Юпитера) | Титан (спутник Сатурна) | Меркурий (планета) | Каллисто (спутник Юпитера) | Ио (спутник Юпитера) | Луна (луна Земли) |
Европа (спутник Юпитера) | Тритон (спутник Нептуна) | Плутон (карликовая планета) | Титания (спутник Урана) | Рея (спутник Сатурна) | Оберон (спутник Урана) | Япет (спутник Сатурна) |
Харон (спутник Плутона) | Умбриэль (спутник Урана) | Ариэль (спутник Урана) | Диона (спутник Сатурна) | Тетис (спутник Сатурна) | Церера (карликовая планета) | Веста (пояс астероидов) |
Паллада (пояс астероидов) | Энцелад (спутник Сатурна) | Миранда (спутник Урана) | Протей (спутник Нептуна) | Мимас (спутник Сатурна) | Гиперион (спутник Сатурна) | Ирис (пояс астероида) |
Фиби (спутник Сатурна) | Янус (спутник Сатурна) | Амальтея (спутник Юпитера) | Эпиметей (спутник Сатурна) | Фива (спутник Юпитера) | Лютеция (пояс астероидов) | Прометей (спутник Сатурна) |
Пандора (спутник Сатурна) | Матильда (пояс астероида) | Гидра (спутник Плутона) | Никс (спутник Плутона) | Элен (спутник Сатурна) | Ида (пояс астероида) | Атлас (спутник Сатурна) |
Пан (спутник Сатурна) | Телесто (спутник Сатурна) | Аррокот (объект пояса Койпера) | Калипсо (спутник Сатурна) | Фобос (спутник Марса) | Эрос (околоземный астероид) | Деймос (спутник Марса) |
Гаспра (пояс астероидов) | Темпель 1 (комета) | Штейнс (пояс астероидов) | Дафнис (спутник Сатурна) | Боррелли (комета) | Чурюмов – Герасименко (комета) | Дикий 2 (комета) |
Метона (спутник Сатурна) | Хартли 2 (комета) | Дактиль (луна Иды ) | Бенну (околоземный астероид) | |||
Тесно отображаемый объект только с несвободными изображениями: Toutatis , Ryugu , Itokawa Объекты, отображаемые только с низким разрешением: Eris , Haumea , Makemake , Nereid , Larissa , Puck , Despina , Kerberos , Halley's Comet , Styx , Annefrank , Braille ; см. также радиолокационные изображения на « околоземном объекте » | ||||||
Возврат образца
- Луна (разные миссии, включая Аполлон , Луну и Чанъэ )
- Кометная пыль ( Звездная пыль )
- Солнечный ветер ( Бытие )
- Астероид ( Хаябуса )
Смотрите также: Метеориты и космическая пыль
Смотрите также
- Список зондов Солнечной системы
- Хронология освоения космоса
- Хронология исследования Солнечной системы
Рекомендации
- ^ a b c Исследование Солнечной системы
- Перейти ↑ Eric W. Weisstein (2006). «Галилео Галилей (1564–1642)» . Wolfram Research . Проверено 27 октября 2010 .
- ^ «Первооткрыватель Титана: Христиан Гюйгенс» . ЕКА Космическая наука . 2005 . Проверено 27 октября 2010 .
- ^ «Джованни Доменико Кассини (8 июня 1625 г. - 14 сентября 1712 г.)» . SEDS.org . Проверено 8 ноября 2006 .
- ↑ Джеремайя Хоррокс, Уильям Крэбтри и Ланкаширские наблюдения прохождения Венеры в 1639 г., Аллан Чепмен, 2004 г., Cambridge University Press, doi : 10.1017 / S1743921305001225
- ^ «Комета Галлея» . Университет Теннесси . Проверено 27 декабря 2006 .
- ^ Саган, Карл и Друян, Энн (1997). Комета . Нью-Йорк: Рэндом Хаус. С. 26–27, 37–38. ISBN 978-0-3078-0105-0.
- ^ «Этимонлайн: Солнечная система» . Проверено 24 января 2008 .
- ^ «Гершель, сэр Уильям (1738–1822)» . enotes.com . Архивировано из оригинала на 2006-05-09 . Проверено 8 ноября 2006 .
- ^ «Открытие Цереры: 2-е столетие, 1 января 1801 г. - 1 января 2001 г.» . astropa.unipa.it . 2000. Архивировано из оригинала на 2006-10-12 . Проверено 12 октября 2006 .
- ^ а б Дж. Дж. О'Коннор и Э. Ф. Робертсон (1996). «Математическое открытие планет» . Сент-Эндрюсский университет . Проверено 8 ноября 2006 .
- ^ «Спектроскопия и рождение астрофизики» . Центр истории физики, подразделение Американского института физики . Проверено 30 апреля 2008 .
- ^ «Энциклопедия внесолнечных планет» . Парижская обсерватория . Проверено 15 февраля 2017 .
- ^ Джейн X. Луу и Дэвид К. Джевитт (2002). "ОБЪЕКТЫ ПОЯСА КУЙПЕРА: Реликвии аккреционного диска Солнца" . Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 40 : 63–101. Bibcode : 2002ARA & A..40 ... 63L . DOI : 10.1146 / annurev.astro.40.060401.093818 . Проверено 9 ноября 2006 .
- ^ Центр малых планет . «Список транснептуновых объектов» . Архивировано из оригинала на 2010-10-27 . Проверено 27 октября 2010 .
- ^ «Эрис (2003 UB313)» . Solstation.com . 2006 . Проверено 27 октября 2010 .
- ^ Дональд Сэвидж; Майкл Мьюхинни (25 февраля 2003 г.). «Прощай, Пионер 10» . НАСА. Архивировано из оригинала на 2012-03-17 . Проверено 11 июля 2007 .
- ^ «Спутник-1» . НАСА . Проверено 30 июля 2009 .
- ^ Рэнди Калп (2002). «Хронология освоения космоса» . Архивировано из оригинала на 2006-08-28 . Проверено 1 июля 2006 .
- ^ Comet Space Missions , доступ 2007-10-23.
- ^ «Новые горизонты миссии НАСА в поясе Плутона-Койпера» . 2006 . Проверено 1 июля 2006 .
- ^ В столбце НОО показаны только запуски страной собственных ракет-носителей.
- ^ В столбце показаны только запуски страной собственных ракет-носителей.
- ^ засчитываются только станции с хотя бы одним модулем, построенные в рассматриваемой стране.
- ↑ 26 декабря 1991 г.СССР был распущен . Россия, Украина и некоторые другие постсоветские страны унаследовали часть своей технологической базы.
- ^ Записи ЕС также включают достижения отдельных членов ЕС.