Из-за разреженности марсианской атмосферы планета не может удержать солнечное тепло, вследствие чего летним днем температура достигает 25°С, а ночью опускается до -90°С (в приполярных областях до -135°С). Среднегодовая температура на Марсе составляет примерно -60°С. Резкие перепады температур в течение суток вызывают сильнейшие пылевые бури, во время которых густые облака песка и пыли поднимаются до высот в 20 км.
Состав марсианской почвы был окончательно выявлен при исследованиях спускаемых американских аппаратов Викинг-1 и Викинг-2. Красноватый блеск Марса вызван обилием в его поверхностных породах оксида железа III (охры). Кроме железа (14%), в марсианском грунте найдены также кремний (20%), кальций и магний (по 5%), алюминий (3%) и сера (более 3%), которой почти в сто раз больше, чем на Земле.
Рельеф Марса весьма интересен. Здесь присутствуют темные и светлые области, как и на Луне, но в отличие от Луны, на Марсе смена цвета поверхности не связана со сменой высот: на одной высоте могут находиться как светлые, так и темные области. На Марсе присутствуют ареографические (аналог термина “географические” для Земли; от греческого имени бога войны Ареса, называемого в римской мифологии Марсом) объекты планетарного масштаба. Известен гигантский грабен — Каньон, его длина составляет 2500 км, ширина — 100-200 км, а глубина достигает 6 км. Высочайшая гора Марса — Олимп — возвышается над окружающим ландшафтом на… 24 км! Диаметр основания этого исполинского вулкана составляет 600 км.
Метеоритных кратеров на Марсе сравнительно немного, зато хорошо различимы следы эрозийной деятельности, скорее всего водной. То есть когда-то (предположительно около 10 млн лет назад) Марс обладал более мощной атмосферой, с давлением у поверхности, достаточным для сжижения воды, и на Марсе шли дожди, текли реки, и существовали моря и океаны. До сих пор ученым не известна природа катаклизма, вызвавшего глобальные изменения климата на Марсе, приведшие к современным условиям.
Одними из наиболее заметных и завораживающих умы астрономов деталей рельефа Красной планеты долгое время оставались полярные шапки Марса. Эти “ледники” сильно увеличиваются в размерах в середине осени и почти полностью исчезают к началу лета. Современные ученые установили, что среднегодовая температура шапок составляет -70°С, а состоят они из двух компонентов: сезонного — твердой углекислоты (“сухого льда”) и векового — обыкновенного водяного льда. Летом СО2 возгоняется, а зимой при понижении температуры до -130°С снова осаждается вблизи полюса.
Предположения о внутреннем строении Марса во многом схожи с представлениями в строении Земли: снаружи тонкая пленка литосферы, прикрывающая массивный пласт мантии, а в центре — металлическое ядро, по поводу которого ученые не пришли еще к единому заключению — жидкое оно или затвердело.
Вокруг Марса с большой скоростью летают два его естественных спутника — Фобос (22х30 км) и Деймос (15х12 км). Они обгоняют планету в ее вращении вокруг своей оси. Это мелкие небесные тела, по форме напоминающие картофелины, богато испещренные кратерами, не представляющие большого интереса для астрономов.
Малые планеты
Еще в середине XVIII века было замечено, что расстояния от Солнца до планет можно связать простой зависимостью:
r = 0,4 + 0.3 x 2n (а.е.)
Так, для Меркурия n=-¥, r=0,4 (на самом деле оно равно 0,387 а.е.); для Венеры n=0, r=0,7 (настоящее расстояние — 0,723); для Земли — n=1, r=1; для Марса при n=2 имеем r=1,6 (истинное значение — 1,523). Следующая планета — Юпитер. Но при n=3 находим r=2,8, тогда как Юпитеру соответствует n=4 и r=5,2 (должно бы быть 5,203), а Сатурну почти идеально подходит n=5 и r=10 (на самом деле — 9,546). Отсюда следовало, что на расстоянии примерно 2,8 а.е. от Солнца должна существовать какая-то планета!
В 1796 году даже было организовано общество астрономов, стремившихся обнаружить эту неизвестную планету. Но совершенно независимо от него в 1801 году сицилийский астроном Пиацци случайно обнаружил звездный объект, координаты которого менялись от ночи к ночи. Расчеты показали, что этот объект движется вокруг Солнца по эллиптической орбите с большой полуосью в r=2,77 а.е. Эта первая из малых планет была названа Церерой по имени греческой богини плодородия, считавшейся покровительницей Сицилии. Вскоре были открыты еще три астероида (“звездообразных”) — Паллада, Юнона и Веста.
На сегодняшний день закаталогизировано более 3500 астероидов. Размеры крупнейших составляют (диаметр): Цереры — около 1000 км, Паллады — 608, Весты — 538, Юноны — почти 250 км, подавляющее большинство остальных по размерам не превышают 5-10 км. Более 97% астероидов вращаются вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, но есть и исключения: сильно вытянутая орбита Икара проходит к Солнцу ближе, чем Меркурий, а астероид Хирон, открытый с 1977 году, заходит далеко за орбиту Сатурна и подходит близко к орбите Урана. Он был обнаружен только благодаря своим относительно большим размерам — его диаметр около 200 км.
Некоторые астероиды в своем путешествии по межпланетному пространству подлетают довольно близко к Земле. В 1968 году вышеупомянутый Икар прошел на расстоянии 7 млн км от Земли. А в 1976 году был открыт новый астероид, названный Хатором, который незадолго до открытия прошел от Земли в 1,15 млн км, то есть всего в три раза дальше от нас, чем Луна!
Но все ученые сошлись во мнении, что вероятность столкновения Земли с астероидом ничтожно мала. Хотя кто осмелится утверждать это после знаменитого падения на Юпитер остатков кометы Шумейкера-Леви-9 в 1996 г.
Юпитер
Величайшую из планет Солнечной системы — Юпитер — долгое время считали то полузвездой, то угасшей звездой. И на самом деле — масса Юпитера, почти в 318 раз большая массы Земли, превышает массу всех остальных планет, вместе взятых, и составляет одну тысячную массы Солнца, а ведь существуют звезды-карлики с массами 0,006 — 0,008 масс Солнца, то есть всего в 6 - 8 раз тяжелее Юпитера. Если бы эта планета была хотя бы в десять раз тяжелее, давление и температура в ее недрах были бы достаточны для начала ядерных реакций, а следовательно и самосвечения, но этого не произошло, и Юпитер никогда не был звездой.
Юпитер, пятая по счету от Солнца планета, обращается вокруг него на расстоянии 5,2 а.е., совершая полный оборот за 11,86 земных лет. Даже небольшие любительские телескопы могут зафиксировать сжатие Юпитера (различие экваториального и полярного радиусов; в формуле — отношение их разности к самому экваториальному радиусу планеты), составляющее 1/16 (у Земли — 1/298). Основных причин такого сильного сжатия две. Во-первых, масса планеты более сильно сконцентрирована в глубинных районах, чем, скажем, у нашей планеты. А вторая причина — это большая скорость вращения Юпитера вокруг своей оси — он совершает полный оборот менее чем за десять часов! Этим обусловлена и “слоистость” Юпитера при его наблюдении — различные области массивной атмосферы этой планеты движутся с различными скоростями, и экваториальные “облака” обгоняют более отдаленные от экватора “воздушные” массы.
Наверняка самым привлекательным объектом на поверхности Юпитера при его наблюдении и изучении всегда было Большое Красное Пятно (БКП). Ученые считали его то огромным (размеры БКП составляют 40 000 км в длину и 13 000 км в ширину) островом гелиевого льда в водородном океане, то исполинским постоянно извергающимся вулканом. После неоднократных сближений с Юпитером американских АМС начиная в 1973 года было однозначно установлено, что БКП — гигантский циклон, вращающийся в атмосфере планеты против часовой стрелки уже по крайней мере 400 лет (с момента его открытия) и совершающий полный оборот за шесть земных суток. Расчеты показывают, что в условиях атмосферы Юпитера такие колоссальные вихри могут существовать по нескольку тысячелетий!
Интересной особенностью Юпитера по сравнению с уже рассмотренными планетами является его средняя плотность: она составляет всего около 1,33 г/см3. Это позволяет сделать достаточно уверенный вывод о химическом составе планеты: подавляющее большинство ее составляют водород и гелий (как, между прочим, и у всех звезд). По модели внутреннего строения Юпитера, построенной группой советских ученых в конце 80-х годов, самый верхний слой Юпитера — газовый, состоящий из водорода и гелия с незначительными примесями аммиака NН3 и метана СН4, толщиной 0,02 радиуса планеты. Глубже идет массивный и толстый-толстый слой жидкого молекулярного водорода, своеобразный водородный океан, толщина которого составляет 0,22 радиуса. На “дне” этого океана достигается давление, достаточное для перехода водорода в металлическую фазу, то есть протоны и электроны здесь существуют отдельно. В этой фазе у водорода очень велика электропроводность, вследствие чего в нем возникают мощные кольцевые токи, вызывающие чрезвычайно сильное магнитное поле Юпитера (в десятки тысяч раз сильнее земного). В центре планеты вероятно находится железо-силикатное ядро, в котором сконцентрирована большая часть массы, а температура достигает 25 000 К. По другим теориям толщина оболочек указывается другая, но суть построения не меняется.
Из 16 спутников Юпитера четыре крупнейших были открыты еще Галилеем в 1610 году. Это — Ио (радиус — 1820 км), Европа (1530 км), Ганимед (2610) и Каллисто (2450). Легко заметить, что Ганимед и Каллисто даже больше Меркурия. Интереснее других выглядит Ио. Это — самое сейсмически активное тело Солнечной системы. Во время пролетов мимо Ио космических кораблей начиная с конца 70-х годов было зафиксировано не одно извержение вулканов. Лава преимущественно состоит из серы. Ио окружена очень своеобразной атмосферой: большую часть ее составляет атомарный водород, но присутствуют также обширные облака из атомов натрия!