Содержание

Солнечные системы — Vaillant

Солнечные системы

В отличие от ископаемых топлив, солнечная энергия практически неисчерпаема, она экологически чистая и бесплатная. Современные отопительные системы могут сочетаться с солнечными коллекторами, делая солнечные системы обогрева доступными для получения горячей воды или для подачи дополнительного тепла в контур отопления.

Использование солнечного излучения в качестве тепловой энергии называется тепловым обогревом. Его не следует путать с фотовольтаическим эффектом, который заключается в получении электрического тока от солнечного света. Большие возможности использования солнечной энергии давно уже получили признание. Наша опробованная и испытанная технология доказала себя за многие годы.

Преимущества солнечной энергии:

  • Бесконечное количество бесплатной энергии
  • Отсутствие выбросов CO2 во время работы
  • Экономия затрат: на 60 % меньше энергии на нагрев воды, на 25 % меньше энергии на отопление
  • Сокращает потребление ископаемых видов топлива
  • Солнечную тепловую систему можно интегрировать в существующие системы
  • Современные системы эффективно работают даже зимой

Как работает солнечный обогрев

Солнечные водонагреватели работают по принципу чёрного садового шланга, который лежит на солнце. Поверхность шланга поглощает солнечные лучи и, в частности, тепловое излучение, нагревая при этом находящуюся в нём воду.

Солнечный нагрев работает следующим образом:

  1. Коллекторы с помощью поглотителя поглощают солнечный свет. В нём нагревается особый жидкий теплоноситель.
  2. Насос подаёт жидкость на теплообменник солнечного аккумулятора.
  3. В нём тепловая энергия передаётся на аккумулирующий бак.
  4. При недостаточности солнечной радиации для нагрева воды, обычная отопительная система подогревает аккумулирующий бак до установленной температуры.

Солнечная тепловая система в зависимости от конструкции покрывает приблизительно до 60 % энергии, необходимой для удовлетворения потребностей в горячей воде.

Использование солнечной энергии для отопления

Кроме производства горячей воды для бытовых нужд, нагретый в коллекторах теплоноситель может использоваться для дополнительного подогрева бытовой горячей воды. Этот метод обеспечивает занимательную поддержку работы нагревательной системы и даёт существенную экономию. Таким образом, даже при умеренных температурах, благодаря системе солнечной поддержки блок нагрева часто может оставаться выключенным.

Ключевым элементом данного решения является комбинированный бак, то есть, буферный бак в сочетании с домашней системой горячей воды. При достаточном уровне солнечного излучения, теплоноситель, который находится в солнечной системе обогрева, нагревает воду в одном из баков при помощи находящегося в его нижней части теплообменника. В случае уменьшения температуры, например, из-за того, что вы долго принимаете душ, включается нагревательный блок через вторую цепь, которая осуществляет дополнительный нагрев воды.

Солнечные нагревательные системы от Vaillant — надежные и гибкие

Как правило, солнечной энергии недостаточно, чтобы покрыть весь спрос на тепловую энергию круглый год. Поэтому, лучше всего её использовать в традиционной системе. Сочетание с газовой или жидкотопливной технологией конденсации является оптимальным и экономичным решением. Конечно, сочетание солнечного нагрева с тепловым насосом или отоплением пеллетами еще более эффективно.

Солнечные коллекторы

Различают два типа солнечных тепловых (генерирующих тепло) коллекторов, которые используются в солнечных тепловых системах: плоский коллектор и вакуумный трубчатый коллектор.

Плоские коллекторы — Энергия на поверхности

Главным элементом плоского коллектора является поглощающая поверхность, которая ориентирована на солнце. Покрытие поглощающей поверхности сконструировано таким образом, что оно способно поглощать максимум излучения и отражает лишь небольшую часть энергии. Поглощенная энергия передается на теплоноситель, который циркулирует в трубках под поверхностью поглотителя.

С технической точки зрения плоские коллекторы отличаются от вакуумных трубчатых коллекторов, главным образом, изоляцией поглотителя. В плоском коллекторе используется традиционный изолирующий материал, такой как минеральная вата или полиуретановая пена.

Преимущества плоского коллекторов:

  • Более низкая закупочная стоимость
  • Низкие затраты на обслуживание и ремонт
  • Идеально подходят для низкотемпературных систем для обеспечения горячей водой или поверхностного отопления

Для того чтобы предложить высококачественные коллекторы, эффективные в каждой системе и комбинации систем за выгодную цену, Vaillant разработала плоские коллекторы. Благодаря инновационным технологиям они достигают самую высокую эффективность с оптимальной выработкой солнечной энергии при существенном снижении стоимости.

Вакуумные трубчатые коллекторы — самая высокая выработка солнечной энергии от трубчатых коллекторов

Функциональный принцип вакуумных трубчатых коллекторов такой же самый, что и для плоских коллекторов. Они также поглощают солнечное излучение с помощью поглотителей и затем передают солнечную энергию в форме тепловой энергии на теплоноситель.

Однако в отличие от пластинчатых коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы используют хороших изолирующие свойства вакуума. Именно поэтому они и называются вакуумными трубчатыми коллекторами. Благодаря вакууму в стеклянной трубке тепловые потери почти полностью отсутствуют. Кроме того, под каждой отдельной трубкой устанавливается отражатель, который фокусирует солнечный свет на поглощающую трубку. В целом, вакуумные трубчатые коллекторы более эффективны, чем плоские коллекторы.

Преимущества вакуумных трубчатых коллекторов:

  • Более высокая эффективность, лучшая производительность даже при меньшем количестве солнечного света и при рассеянном свете.
  • Может также использоваться на участке крыши, не ориентированном строго на юг.
  • Производит более высокую температуру и может быть интегрированным с высокотемпературными нагревательными системами.

Вакуумный трубчатый коллектор фирмы Vaillant auroTHERM exclusiv является выбором для тех, кто стремится к оптимальному использованию солнечной энергии. Конструкция вакуумного трубчатого коллектора позволяет достичь максимальной производительности даже при отклонениии солнечных лучей и рассеянном солнечном свете.

Узнайте больше о солнечных коллекторах от Vaillant

Быстрая, безопасная и легкая сборка

Для всех солнечных коллекторов нашей линейки предусмотрена унифицированная систем креплений. Это существенно ускоряет и облегчает установку. Можно гарантировать, что коллекторы устанавливаются быстро, безопасно и легко. Более того, наша система обеспечивает максимальную гибкость при её монтаже.

Независимо от конфигурации, вертикальная или горизонтальная, одна группа рядом с другой или одна над другой — любая конфигурация установки возможна с нашими коллекторами. Также наши коллекторы можно вмонтировать в кровлю и установить на плоской крыше в дополнении к классическому варианту установки на крыше. Вы можете также выбрать вертикальную и горизонтальную ориентацию коллектора.

Это вас может заинтересовать:

  • Солнечная энергия
  • Как работают различные технологии
  • Гелиосистемы

Всё о Солнечной системе

Содержание страницы:

  • Состав Солнечной системы
    • Солнце
    • Планеты и их спутники
    • Малые объекты
  • Место Земли в Солнечной системе
  • Стабильность системы
  • Несколько интересных фактов

На краю галактики Млечный Путь мерцает звёздочка по имени Солнце. По звёздной классификации это жёлтый карлик. Хотя нам, живущим её теплом и светом, эта звезда представляется огромной, всемогущей. Около 5 миллиардов лет назад из пылевого протозвёздного вещества образовалось Солнце, а вслед за ним планеты. В результате получилась планетная система, размером около 150 000 астрономических единиц (а. е.).Астрономическая единицаЭто расстояние от Земли до Солнца. Примерно 149 млн. км. Свет проходит это расстояние примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд)

Все планеты расположены с определённой последовательностью, расстояния между их орбитами возрастают по мере удаления планет от Солнца.

Состав Солнечной системы

Солнце

Солнце, сосредоточило в себе 99,9% всей массы системы. Звезда состоит в основном из водорода и гелия. По сути, это гигантский термоядерный реактор. Температура поверхности около 6000 °С. Но зато внутренний нагрев светила зашкаливает за 10 000 000 °С.

Со скоростью 250 км/сек наша звезда мчится в космосе вокруг центра галактики, до которого «всего» 26 000 световых лет. И на один оборот уходит около 180 миллионов лет.

Планеты и их спутники

Земная группа.
Меркурий

Ближайшая к Солнцу, но и самая малая из планет. Она очень медленно обращается вокруг себя, за полный оборот вокруг светила делая лишь полтора оборота вокруг своей оси. Планета не имеет ни атмосферы, ни спутников, днём раскаляясь до +430 °С, а ночью охлаждаясь до – 180 °С.

Венера

Самая романтичная и ближайшая к Земле планета тоже для жилья не пригодна. Она плотно укутана толстым одеялом облаков из углекислого газа, и при температуре до + 475 °С имеет давление у поверхности, испещрённой кратерами, свыше 90 атмосфер. Венера очень близка Земле размерами и массой.

Марс

Похож на нашу планету по своей структуре. Радиус его в два раза меньше земного, а масса меньше на порядок. Здесь можно было бы прожить, но отсутствие воды и атмосферы мешают это сделать. Марсианский год в два раза длиннее земного, зато сутки практически той же продолжительности. Марс богаче первых двух планет, имея два спутника: Фобос и Деймос, переводимые с греческого как «страх» и «ужас». Это небольшие каменные глыбы, очень похожие на астероиды.

Планеты-гиганты.
Юпитер

Самая крупная газовая планета-гигант. Будь его масса в несколько десятков раз больше, он реально смог бы стать звездой. Сутки на планете длятся около 10 часов, а год протекает за 12 земных. Юпитер, как Сатурн и Уран, имеет систему колец. Их у него четыре, но они не очень ярко выражены, из далека можно и не заметить. Зато спутников у планеты больше 60.

Сатурн

Это самая окольцованная планета, которую имеет Солнечная система. Ещё у Сатурна есть особенность, которой не имеют другие планеты. Это его плотность. Она меньше единицы, и получается, что если найти где-то огромный океан и бросить в него эту планету, то она не утонет. На данное время открыто более 60 спутников этого гиганта. Основные из них – Титан, Энцелад, Диона, Тефия. Сатурн похож на Юпитер по строению атмосферы.

Уран

Особенность этой планеты, предстающей наблюдателю в тонах сине-зелёных, в его вращении. Ось вращения планеты практически параллельна плоскости эклиптики. Говоря обыденным языком, Уран лежит на боку. Но это не помешало ему обзавестись 13 кольцами и 27 спутниками, самые известные из которых Оберон, Титания, Ариэль, Умбриэль.

Нептун

Так же, как и Уран, Нептун состоит из газа, включающего в себя воду, аммиак и метан. Последний, концентрируясь в атмосфере, придаёт планете голубой цвет. Планета имеет 5 колец и 13 спутников. Главные: Тритон, Протей, Ларисса, Нереида.

Плутон

Самая большая среди карликовых планет. Он состоит из каменистого ядра, покрытого толщей льда. Только в 2015 году до Плутона долетел космический аппарат и сделал детальные снимки. Главный его спутник — Харон.

Малые объекты

Пояс Койпера. Часть нашей планетной системы от 30 до 50 а. е. Здесь сосредоточена масса малых тел, льдов. Они состоят из метана, аммиака и воды, но есть объекты, включающие в себя горные породы и металлы.

Астероиды. Орбиты этих каменных или металлических глыб в основном находятся у плоскости эклиптики. Пути некоторых астероидов пересекаются с земной орбитой. И, хотя вероятность нежеланной встречи ничтожна мала, но… 65 миллионов лет назад она, вероятно, всё же состоялась.

По легенде, некую планету Фаэтон, мирно вращавшуюся вокруг светила, разорвал в клочья своей гравитацией Юпитер. И получился прекрасный пояс астероидов. В действительности подтверждения этому наука не даёт.

Кометы. Если перевести это слово с греческого, получится «длинноволосый». И это так. Когда ледяная странница приближается к Солнцу, она распускает длинный хвост из испаряющихся газов на сотни миллионов километров. Комета имеет и голову, состоящую из ядра и комы. Ядро – ледяная глыба из застывших газов с добавками силикатов и частиц металлов. Возможно, что присутствует и некая органика. Кома – это газопылевое окружение кометы.

Облако Оорта. Ян Оорт, ещё в 1950 году, предположил существование облака, заполненного объектами из обледеневших аммиака, метана и воды. Пока не доказано, но возможно, что облако начинается от 2 — 5 тысяч а.е., простираясь до 50 тысяч а. е. Большинство комет происходят именно из облака Оорта.

Место Земли в Солнечной системе

Более удачного положения, чем то, что занимает Земля, придумать невозможно. Участок нашей галактики довольно спокойный. Солнце обеспечивает постоянное, равномерное свечение. Оно выделяет ровно столько тепла, излучения и энергии, сколько требуется для зарождения и развития жизни. Саму же Землю словно продумали заранее. Идеальный состав атмосферы, и геологическое строение. Нужный фон радиации и температурный режим. Наличие воды с её удивительными свойствами. Присутствие Луны, именно такой массы и на таком расстоянии, как это требуется. Есть ещё очень много совпадений, имеющих решающее значение для благоприятной жизни на планете. И нарушение практически любого из них сделало бы маловероятным возникновение и существование жизни.

Стабильность системы

Обращение планет вокруг Солнца происходит в одном (прямом) направлении. Орбиты планет практически круговые, а их плоскости близки к плоскости Лапласа. Это основная плоскость Солнечной системы. Законам механики подчиняется наша жизнь, и Солнечная система не исключение. Планеты связаны друг с другом законом всемирного тяготения. Исходя из отсутствия трения в межзвёздном пространстве, можно уверенно предположить, что движение планет относительно друг друга не изменится. Во всяком случае, в ближайшие миллионолетия. Многие учёные пытались рассчитать будущее планет нашей системы. Но у всех – и даже у Эйнштейна – получалось одно: планеты солнечной системы будут стабильны всегда.

Несколько интересных фактов

  • Температура солнечной короны. Температура возле Солнца больше, нежели на его поверхности. Эту загадку разгадать пока не удаётся. Возможно, проявляют действие магнитные силы атмосферы звезды.
  • Атмосфера Титана. Это единственный из всех спутников планет, имеющий атмосферу. И состоит она в основном из азота. Почти как земная.
  • Остается загадкой, почему активность Солнца изменяется с определенной периодичностью и временем.

Давно и успешно исследуется наша планетная система. Луна, Венера, Марс, Меркурий, Юпитер и Сатурн находятся под постоянным наблюдением. На нашем спутнике оставлены следы людей и вездеходов. По Марсу разъезжают автономные марсоходы, передавая ценную информацию. Легендарный «Вояджер» уже пролетел всю Солнечную систему, перешагнув её границы. Даже на комету удалось посадить рабочий модуль. И уже готовится пилотируемое путешествие на Марс.

Нам невероятно повезло, что мы поселились в таком месте Вселенной. Хотя, есть ли иные миры, никто ещё не доказал. Но и нашу систему прекрасных планет мы ещё так мало знаем. Вот и сейчас мы спокойны, деловиты. А, возможно, уже выпущен камушек из облака Оорта и летит точно к Юпитеру. Или, всё же, на этот раз к нам?

Ученые выяснили, сколько межзвездных объектов может захватить Солнечная система — Газета.Ru

Ученые выяснили, сколько межзвездных объектов может захватить Солнечная система — Газета.Ru | Новости

close

100%

Обнаружение первых межзвездных объектов поставило перед учеными интересную задачу: определить, какая часть Солнечной системы может состоять из инородного материала. Новое исследование, проведенное американскими учеными Кевином Напье, Фредом Адамсом и Константином Батыгиным, результаты которого опубликованы на сервере электронных препринтов arXiv.org и приняты к публикации в The Planetary Science Journal, пытается оценить количество захваченных Солнцем межзвездных объектов, моделируя их поведение и отслеживая, как долго они остаются связанными с нашей системой.

Общее количество межзвездных объектов, пролетающих через Галактику, оценить пока очень сложно. Если при образования планетных систем выброс обломков — это распространенный побочный эффект, то число межзвездных астероидов может исчисляться сотнями триллионов или даже квадриллионами. Однако к настоящему времени астрономы обнаружили лишь двух реальных межзвездных скитальцев: это плохо поддающееся классификации небесное тело Оумуамуа в 2017 году и комета Борисова вскоре после этого. Оба эти объекта провели в Солнечной системе относительно короткий промежуток времени — всего несколько лет, — при этом десятки тысяч лет они путешествовали по пустынным межзвездным пространствам от звезды к звезде и вряд ли где-то в ближайшее время остановятся.

Межзвездных объектов, оставшихся на околосолнечной орбите, пока не обнаружено. Максимум, что можно найти, — это микрометеороиды, крошечные пылинки, которые плавают тут с изначальных времен. Но все это не означает, что более крупные объекты не прячутся где-то в Главном поясе астероидов, не говоря уже о поясе Койпера, расположенном за пределами орбиты Нептуна, гораздо более удаленном и гораздо более проблематичном с точки зрения поиска в нем мелких объектов.

В ходе нового исследования ученые провели моделирование поведения 276 691 объекта, входящего в Солнечную систему со всех направлений с разными скоростями, и проследили судьбу каждого такого смоделированного объекта в Солнечной системе на протяжении миллиарда лет. Они обнаружили, что большинство таких объектов либо пролетят мимо, либо, если окажутся в пределах орбиты Юпитера, могут попасть в зону гравитационного влияния этой гигантской планеты и изменить траекторию — столкнуться с Юпитером либо быть выброшенными из Солнечной системы в другом направлении.

Если инородный объект окажется в орбитальной плоскости планет Солнечной системы, то он, вероятно, также будет отброшен в результате гравитационного воздействия крупных планет. Однако захваченные Солнцем и внешними планетами небесные тела могут получить чрезвычайно вытянутые орбиты, на которых они проведут миллионы лет, если вообще когда-либо покинут эту систему. В результате моделирования из всех объектов лишь 13 оставались в Солнечной системе более 500 млн лет, и всего три оставались здесь на протяжении миллиарда.

Таким образом выяснилось, что посторонние объекты, как правило, все же не остаются в Солнечной системе надолго.

По оценке исследователей, даже если ежегодно с Солнцем сближается несколько объектов вроде Оумуамуа и кометы Борисова, за миллиарды лет здесь сможет скопиться лишь одна миллиардная часть массы Земли от межзвездным объектов, захваченных во время формирования Солнечной системы, и в десять тысяч раз меньше за все прошедшие с того времени годы. Этого материала едва хватит, чтобы собрать один астероид диаметром 10 км.

Полученный результат имеет два важных следствия. Во-первых, перспективы поиска межзвездных объектов внутри Солнечной системы весьма призрачны. Во-вторых, теории панспермии, утверждающие, что жизнь, возможно, зародилась где-то в других планетных системах и была позже занесена на Землю, скорее всего, несостоятельны.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Мария Дегтерева

Щас спою

О том, можно ли запрещать украинские песни

Анастасия Миронова

Готовы нa фронт, но от пирогов нa ночь откaзaться не могут

О том, почему у нac столько добровольцев с ожирением, диaбетом и гипертонией

Марина Ярдаева

К станку, не отходя от колыбели

О том, что такое самореализация в декрете

Юлия Меламед

И желает вам приятного полета

О последней волне отъезда из РФ

Георгий Бовт

Невыученный урок истории

О том, как октябрьские события 1993 года «замели под ковер»

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

Greatest Hits – Кратеры, которые мы любим – Исследование Солнечной системы НАСА

Наша Солнечная система была построена на ударах: некоторые большие, некоторые маленькие – некоторые быстрые, некоторые медленные.

Вот краткий список некоторых наиболее интригующих столкновений в нашей Солнечной системе.

Увеличенный цвет бассейна Калорис на Меркурии. Предоставлено: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Институт Карнеги в Вашингтоне.

1. Меркурий: бассейн больше, чем Техас

Меркурий не имеет плотной атмосферы, которая могла бы защитить его от космического мусора. Маленькая планета испещрена кратерами, но не такими впечатляющими, как Бассейн Калорис. «Бассейн» — это то, что геологи называют кратерами диаметром более 186 миль (300 километров). Калорис около 950 миль (1525 километров) в поперечнике и окружен горами высотой в милю.

Для масштаба штат Техас имеет ширину 773 мили (1244 км) с востока на запад.

Кратер Маргарет Мид на Венере. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

2. Венера: суровые космические камни

Сверхплотная атмосфера Венеры уничтожает большинство метеоров до того, как они достигают поверхности. Вулканическая история планеты стерла многие из ее кратеров, но, как и почти в любом месте с твердой почвой в нашей Солнечной системе, здесь все еще можно найти шрамы от ударов. Большая часть того, что мы знаем о кратерах Венеры, получена из радиолокационных изображений, полученных с орбитальных космических аппаратов, таких как «Магеллан» НАСА.

Кратер Мид — крупнейшее известное место падения на Венере. Его диаметр составляет около 170 миль (275 километров). Относительно плоский, более яркий внутренний пол кратера указывает на то, что он был заполнен ударным расплавом и/или лавой.

Всего в 114 милях от недавно обнаруженного ударного кратера Гайавата подо льдом на северо-западе Гренландии находится возможный второй ударный кратер. Этот кратер шириной 22 мили станет вторым кратером, обнаруженным под ледяным щитом, и, если подтвердится, станет 22-м по величине кратером на Земле. Авторы и права: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/Джефферсон Бек.

3. Земля: все еще кратеры после всех этих лет

Доказательства действительно больших столкновений, таких как метеоритный кратер в Аризоне, труднее найти на Земле. История ударов нашего родного мира в значительной степени была стерта погодой и водой или погребена под лавой, скалами или льдом. Тем не менее, мы все еще время от времени находим новые гигантские кратеры.

В 2019 году гляциолог НАСА обнаружил возможный ударный кратер, погребенный под более чем милей льда на северо-западе Гренландии.

Это произошло после того, как в ноябре 2018 года было объявлено о находке кратера шириной 30 км под ледником Гайавата — первого метеоритного кратера, когда-либо обнаруженного под ледяными щитами Земли. Хотя эти места ударов на северо-западе Гренландии находятся всего в 114 милях друг от друга, в настоящее время они, похоже, не образовались одновременно.

Если второй кратер, имеющий ширину более 22 миль, в конечном итоге подтвердится как результат падения метеорита, он станет 22-м по величине ударным кратером, обнаруженным на Земле.

«Мы исследовали Землю разными способами, с земли, с воздуха и из космоса — здорово, что такие открытия все еще возможны», — сказал Джо МакГрегор, гляциолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. кто участвовал в обоих открытиях.

Центральная вершина кратера Тихо на Луне. Предоставлено: NASA Goddard/Университет штата Аризона.

4. Луна: наш спутник в кратерах

Хотите представить, как могла бы выглядеть Земля без ее защитной атмосферы, погоды, воды и других элементов, разрушающих кратеры?

Кратер Тихо на Луне. Предоставлено: НАСА/Годдард/Университет штата Аризона.

Взгляни на Луну.

Рябое лицо Луны предлагает, возможно, самый знакомый человечеству вид ударных кратеров.

Легче всего заметить Тихо: узкий круг и яркое расходящееся пятно легко слегка сместиться от центра в нижней левой части полной луны.

При ближайшем рассмотрении кратера шириной 53 мили (85 километров) с орбитального космического корабля можно увидеть красивую центральную вершину, увенчанную интригующим валуном, который занял бы примерно половину типичного городского квартала.

Новое столкновение с Марсом, вид с орбиты. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны.

5. Марс: все еще наносит удары

Атмосферы на Марсе достаточно, чтобы обеспечить быструю посадку космических кораблей, но недостаточно, чтобы предотвратить регулярные попадания падающих космических камней. Это темное пятно на южном полюсе Марса образовалось в период с июля по сентябрь 2018 года. Двухцветный рисунок взрыва рассказывает геологическую историю. Более крупная и светлая картина взрыва может быть результатом разноса ветром ударной волны о лед. Более темный внутренний рисунок взрыва возникает из-за того, что ударный элемент проник в тонкий слой льда, разбрасывая темный песок под ним во всех направлениях.

Смоделированный вид кратера Оккатор, раскрывающий уникальные особенности кратера. Авторы и права: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

6. Церера: что скрыто под ней

Яркие пятна в кратере Оккатор Цереры заинтриговали мир с того момента, как приближающийся космический аппарат Dawn впервые сфотографировал его в 2015 году. сотни ярких соленых отложений, украшающих карликовую планету, словно россыпь бриллиантов. Наука, стоящая за этими яркими пятнами, еще более убедительна: в основном они состоят из карбоната натрия и хлорида аммония, которые каким-то образом пробились на поверхность в мутном рассоле изнутри или из-под земной коры. Благодаря Dawn ученые лучше понимают, как эти отражающие области формировались и менялись с течением времени — процессы, свидетельствующие об активном, развивающемся мире.

Влияние

Снимки кометы Tempel 1 с космического аппарата до и после падения зонда.

7. Комета Темпеля 1: Мы сделали это!

Ученые давно знают, что мы можем многому научиться у ударных кратеров, поэтому в 2005 году они сами создали один и наблюдали, как это происходит.

4 июля 2005 года космический корабль НАСА Deep Impact настроил свои инструменты на 816-фунтовый (370-килограммовый) медный ударный элемент, когда он врезался в комету Tempel 1.

Один из наиболее удивительных открытий: «пушистая» структура, скрепленная гравитацией, содержит удивительное количество органических соединений, которые являются частью основных строительных блоков жизни.

Кратер Гершель на Мимасе, спутнике Сатурна. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

8. Mimas: May the 4th Be With You

Немногие фанаты «Звездных войн», включая нас, могут устоять перед памятной фразой Оби-Вана Кеноби «Это не луна…», когда на экране появляется Мимас, спутник Сатурна. Несмотря на свой внешний вид, похожий на Звезду Смерти, Мимас, безусловно, является луной — это проверил наш космический аппарат «Кассини», — а впадина, похожая на суперлазер, — это просто кратер шириной 81 миля (130 километров), названный в честь первооткрывателя Луны Уильяма Гершеля.0003 Кратер Пуйл на Европе. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны.

9. Европа: Скажи что?

Валлийское название этого кратера на морском спутнике Юпитера Европа выглядит как скороговорка, но, пожалуй, проще всего его произносить как «бассейн». Пуйл считается одним из самых молодых персонажей, известных нам на Европе. Яркая вспышка от удара простирается более чем на 600 миль (около 1000 километров) вокруг кратера, свежее одеяло на пересеченной, старой местности. «Свежий» или «молодой» термин в геологии относительный; кратеру и его лучам, вероятно, миллионы лет.

Спутник Сатурна Гиперион. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

10. Покажите нам свои лучшие хиты

Увлеклись Стикни, доминирующим чашеобразным кратером на одном конце спутника Марса Фобос? Или любовь к обилию столкновений с избитым спутником Сатурна Гиперионом (на фото)? Есть бесчисленные кратеры на выбор. Поделитесь своими любимыми с нами на Twitter, Instagram и Facebook.

Пошаговое руководство по гибели нашей Солнечной системы

Наша солнечная система на исходе. Медленно. В течение следующих нескольких миллиардов лет произойдет ряд печальных событий, от не очень великих до поистине трагических. После этого наша Солнечная система исчезнет: исчезнут все планеты, а Солнце станет одиноким белым карликом.

(Пауза, чтобы вытереть слезы.)

Я проведу нас через будущее нашей Солнечной системы шаг за шагом. Поскольку Земля является нашей базой, я включу ключевое событие, повлиявшее на жизнь на Земле. Вот пять шагов вперед:

  1. 1. Океаны Земли выкипят.

2. Орбиты каменистых планет могут стать нестабильными, что может привести к потенциальному гигантскому столкновению между планетами.

3. Солнце станет красным гигантом и поглотит скалистые планеты.

4. Проходящая звезда вызовет динамическую нестабильность среди оставшихся планет.

5. Проходящая звезда унесет последнюю планету.

Почти наверняка произойдет каждое из этих событий, за исключением числа 2 (вероятность которого относительно мала). Но чтобы достичь конца, потребуется около 100 миллиардов лет.

Давайте приступим.

Конец жидкой воды (и жизни) на Земле

Солнце очень медленно нагревается. Сегодня он примерно на 30 процентов ярче, чем сразу после своего образования. По мере того как Солнце превращает водород в гелий в своем ядре, средняя молекулярная масса увеличивается, что увеличивает температуру ядра и скорость реакции синтеза (называемой протон-протонной цепью). Это медленно увеличивает выход солнечной энергии.

СОЛНЕЧНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ: Каждая кривая показывает одну из характеристик солнца по сравнению с текущим солнцем. Красная кривая показывает его светимость (яркость).  Источник: Wikicommons

Жизнь, какой мы ее знаем, требует жидкой воды. Чтобы поддерживать жидкую воду на поверхности планеты, должен быть баланс между поступающей и уходящей энергией, который поддерживает правильный температурный диапазон.

Энергетический баланс всегда регулируется. Если количество парниковых газов в атмосфере Земли увеличивается (как это происходит сегодня), эффект «одеяла» парниковых газов создает новый энергетический баланс с более горячей поверхностью.

Земля имеет встроенный термостат: карбонатно-силикатный цикл, который регулирует количество углекислого газа в атмосфере, тем самым поддерживая стабильный климат. К сожалению для нас, людей, он работает в масштабе времени около миллиона лет, поэтому он слишком медленный, чтобы помочь нам с текущей проблемой глобального потепления.

HOT BLANKET: Парниковый эффект заставляет нашу атмосферу действовать как одеяло, замедляя передачу энергии в космос. Больше парниковых газов означает более толстое покрытие. Предоставлено: Time Scavengers

Другой способ нагревания планеты — увеличение количества поступающей энергии. Это именно то, что происходит, когда яркость солнца медленно увеличивается. И хотя существуют гораздо более краткосрочные колебания климата Земли из-за сезонов, изменений в составе атмосферы (как из-за антропогенных парниковых газов, так и иногда из-за вулканической пыли) и циклов Миланковича, поверхность Земли медленно, но неумолимо нагревается из-за увеличение солнечной яркости.

В какой-то момент атмосфера Земли больше не сможет поддерживать стабильный энергетический баланс, и отопление теплиц войдет в фазу неуправляемого режима. В неуправляемой теплице существует петля положительной обратной связи. Поверхность планеты становится горячее, из-за чего в атмосферу испаряется больше воды. Вода является сильным парниковым газом, поэтому она увеличивает силу парникового эффекта, который еще больше нагревает поверхность планеты.

Авторы и права: Шон Рэймонд

Как только парниковый эффект выйдет из-под контроля, он нагреет поверхность Земли до такой степени, что океаны полностью испарятся. Это просто будет делать планету все горячее и горячее, пока не будет достигнуто новое равновесие, с раскаленной поверхностью и всей водой, запертой в атмосфере (вероятно, в «сверхкритическом» состоянии, что означает отсутствие различия между жидкостью и газом). Рядом с поверхностью Земли будет больше водяного пара, но не будет жидкого океана.

Другой способ представить это в терминах «обитаемой зоны» — области орбит вокруг звезды, внутри которой планета может поддерживать жидкую воду, при условии, что у нее есть соответствующая атмосфера. Внутренний край обитаемой зоны — это расстояние от звезды, внутри которого атмосфера планеты будет подвергаться неконтролируемому парниковому нагреву. Прямо сейчас внутренний край обитаемой зоны Солнца находится примерно на 95 процентах расстояния от Земли до Солнца.

ЗДЕСЬ КРАСИВО: Текущее местоположение обитаемой зоны солнца. Внутренний край расположен примерно на 95 процентов расстояния Земля-Солнце. Предоставлено: Mythic Scribes

С ярким солнцем этот внутренний край обитаемой зоны медленно продвигается наружу. Точно определить, когда внутренний край обитаемой зоны пересечет орбиту Земли, довольно сложно, но оценки указывают на то, что это произойдет примерно через миллиард лет.

С этого момента на Земле больше не будет жидкой воды. Отсутствие жидкой воды означает отсутствие жизни, по крайней мере, в том виде, в каком мы ее знаем. Как сказал великий Мел Брукс: «Вот идет планета!»

Хаотическая дестабилизация орбит скалистых планет

Орбиты планет хаотичны. В математическом смысле это означает, что мы не можем предсказать их точное положение в отдаленном будущем (после примерно 10–100 миллионов лет).

Думая о будущем, легко представить себе худшее. Когда мои дети еще ползали, я ловила себя на том, что представляю ужасное будущее, в котором они будут ползать по краю чего-то высокого. К счастью, ничего подобного никогда не происходило. Но перспектива меня пугала.

Учитывая, что орбиты скалистых планет хаотичны, мы не можем знать их будущее. Должны ли мы просто предположить, что их орбиты навсегда останутся красивыми и стабильными? Или, как молодой родитель, должны ли мы предполагать худшее, что что-то пойдет не так?

Компьютеры могут помочь нам найти ответ, хотя и вероятностный. Используя коды, предназначенные для отслеживания орбит планет вперед во времени, мы можем смоделировать множество возможных вариантов будущего для Солнечной системы. Каждая симуляция начинается с немного разных положений планет сегодня, а затем проецирует их в будущее. Мы знаем положения планет довольно точно, но есть неопределенности на уровне от миллиметров до метров, и эти неопределенности усугубляются хаосом.

Некоторые симуляции показывают, что орбита Меркурия станет чрезвычайно вытянутой или эксцентричной. Это может произойти, если Меркурий войдет в «вековой резонанс» с Юпитером. Резонанс вызывает выравнивание орбит между двумя планетами, при котором линии апсид планет — линия, соединяющая солнце с позицией ближайшего сближения — начинают прецессировать вместе, сохраняя свое выравнивание на протяжении многих тысяч лет. Это приводит к постепенному вытягиванию орбиты Меркурия драматическим образом:

Авторы и права: Грег Лафлин / Nature (2009)

Как только орбита Меркурия станет настолько вытянутой, что пересечет орбиту Венеры, могут произойти всевозможные безумия. Меркурий может подойти так близко к Солнцу, что его поглотит. Другая возможность состоит в том, что Меркурий сталкивается с Венерой. Возможно, самый драматический (и трагический) результат, наблюдаемый на сегодняшний день, заключается в том, что Меркурий может в конечном итоге нарушить орбиты других твердых планет до такой степени, что вызовет столкновение между Землей и Марсом, как вы можете видеть на этом изображении:

Какова вероятность того, что это произойдет? Действительно ли Земля столкнется с Марсом через 3 миллиарда лет? Самое тщательное исследование на сегодняшний день, проведенное в 2009 году, показало, что вероятность того, что Меркурий войдет в вековой резонанс с Юпитером и посеет хаос в следующие 5 миллиардов лет, составляет около 1 процента. Даже если Меркурий войдет в резонанс, вероятность столкновения с Землей очень мала. Гораздо более вероятно, что Меркурий просто упадет на Солнце или столкнется с Венерой.

Другими словами, существует 99-процентная вероятность того, что орбиты скалистых планет будут продолжать вращаться вокруг Солнца, как часы, по крайней мере до тех пор, пока само Солнце не начнет меняться…

Солнце превратится в красного гиганта, Ласточка Внутренние планеты и стать белым карликом

Примерно через 5 миллиардов лет в солнечном ядре закончится водород, топливо его термоядерного реактора. Солнце будет продолжать синтезировать водород в расширяющейся оболочке, и это превратит Солнце в красного гиганта.

СОЛНЕЧНАЯ ЖИЗНЬ: Красные гиганты холоднее солнцеподобных звезд (отсюда и их красный цвет), но очень яркие из-за своих очень больших размеров. Кредит: Unuplusunu / Wikicommons

Бетельгейзе, яркое правое плечо Ориона, является хорошим примером красного гиганта. Солнце будет красным гигантом около полумиллиарда лет. Его яркость увеличится, сдвинув обитаемую зону наружу, чтобы охватить Юпитер и Сатурн. На этом этапе большие луны планет-гигантов могут иметь условия для жидкой воды на своей поверхности. У многих из этих спутников много воды внутри, в том числе у некоторых (наиболее известная, Европа) с жидкими океанами под ледяными панцирями. Ганимед, самый большой спутник Солнечной системы, имеет массу примерно в 40 раз меньше Земли, но считается, что наполовину состоит из воды! Это делает водный баланс Ганимеда значительно большим, чем земной, поскольку наша планета состоит всего лишь примерно из 1 части воды на 1000 по массе. Ганимед превратится в океаническую луну примерно через 7 миллиардов лет.

СМЕЩЕНИЕ ЗОНЫ: Вверху: обитаемая зона вокруг Солнца сегодня. Внизу: обитаемая зона вокруг Солнца после того, как оно станет красным гигантом примерно через 7 миллиардов лет. Авторы и права: Венди Кенигсберг

Орбиты планет приспосабливаются к меняющемуся солнцу. Внутренние планеты будут поглощены, когда Солнце станет красным гигантом. Планеты, находящиеся далеко от Солнца, будут расширяться на более широкие орбиты по мере того, как Солнце будет терять массу из-за мощных ветров, дующих с его поверхности. По мере того, как гравитация Солнца ослабевает, орбита планеты естественным образом расширяется, как облегающее тело, теряющее напряжение и вытягивающееся с возрастом.

Красный гигант большой . Солнце расширится примерно в 100 раз, превратившись в красного гиганта, и вытянется примерно на текущую орбиту Земли. Наша планета находится на грани: мы не знаем, будет ли она поглощена солнцем или уйдет на большую орбиту.

Между тем, солнечное ядро ​​будет сжиматься до тех пор, пока повышенная температура и давление не сделают возможным синтез гелия. Произойдет несколько вспышек, затем солнце раздует свои внешние слои как «планетарная туманность» (которая не имеет ничего общего с планетами — это просто старое название, которое прижилось). Что останется от солнца, так это его ядро, маленький белый карлик , который ничего не делает, кроме как медленно остывает в вечности.

Предоставлено Шоном Рэймондом

Белые карлики почти такие же массивные, как Солнце, но размером с Землю. Это дает им чрезвычайно сильную поверхностную гравитацию, и любой материал тяжелее водорода или гелия оседает из их атмосферы в сами звезды за дни или месяцы — астрономическое мгновение ока.

Когда мы смотрим на белые карлики, большая их часть кажется «загрязненной»: вместо чистых спектров водорода или гелия их внешние слои загрязнены каменистым (а иногда и богатым льдом) материалом. Поскольку он должен очень быстро осесть, этот каменистый материал должен был столкнуться с белым карликом совсем недавно.

Белые карлики могут быть загрязнены медленной струйкой материала, падающего на их поверхность с дисков обломков на очень близких орбитах. Обломки исходят от небольших тел, которые были сброшены планетами во время и после их орбитального сдвига. Поскольку белый карлик является крошечной мишенью, маленькие тела не врезаются в звезду, а вместо этого разрываются под ее гравитацией, раскручивая диски камней, которые превращаются в пыль, когда они вращаются очень близко к белому карлику.

Примерно через 7 миллиардов лет Солнце станет белым карликом. Земля будет либо поглощена красным гигантским солнцем, либо просто тщательно прожарена. С точки зрения удаленного наблюдателя, единственным намеком на то, что бледно-голубая точка когда-то вращалась вокруг этого огромного белого карлика, будут несколько характерных спектральных линий — брызги крови давно умершей планетарной системы.

На данный момент наша история выглядит так:

Но это не конец. Пять (или, может быть, шесть, если повезет Земле) планет доживут до того, чтобы увидеть Солнце в виде белого карлика.

Проходящая звезда вызывает динамическую нестабильность среди планет

Ничто не вечно (даже холодный ноябрьский дождь).

После того, как Солнце станет белым карликом, его планетная система будет почти в два раза больше нынешней. Не с точки зрения количества планет, конечно (до свидания, внутренние каменистые планеты), а с точки зрения размеров орбит уцелевших планет. Солнце потеряет около 40 процентов своей массы, большая часть которой превратится в красивую планетарную туманность на пути к превращению в белого карлика. В ответ орбиты планет расширится примерно на 85 процентов. Орбита Нептуна вырастет с 30 до примерно 55 астрономических единиц, отмечая внешний край планет.

Плыть отсюда в вечность должно быть легко, верно? Планеты будут двигаться по красивым, почти круговым орбитам вокруг белого карлика. И эта надоедливая внутренняя, хаотичная часть Солнечной системы будет поглощена Солнцем.

Только одно может угрожать Солнечной системе сейчас: другие звезды.

Звезды проводят много времени рядом друг с другом только в младенчестве. В своих родовых скоплениях звезды часто проходят относительно близко друг к другу. (Точное число зависит от размера и плотности зарождающегося скопления.) Иногда звезды проходят так близко, что их гравитация влияет на то, что находится на орбите вокруг каждой звезды. Например, проходящая мимо звезда может дестабилизировать самые внешние части планетообразующего диска другой звезды. А в некоторых случаях проходящая звезда может даже украсть планету с очень широкой орбитой. (Это возможное происхождение гипотетической Планеты 9..)

Одна модель предполагает, что орбиты очень удаленных объектов в поясе Койпера сформировались в начале истории Солнечной системы, когда звезда приблизилась к Солнцу на расстояние от нескольких сотен до тысячи астрономических единиц. (Это спорная модель.) Это типичное расстояние для самого близкого столкновения звезды, подобной Солнцу, в скоплении рождения, подобном солнечному. Это столкновение, возможно, даже было самым близким столкновением Солнца, по крайней мере, с момента его рождения до превращения в белого карлика.

Как только скопления их рождения рассеиваются, звезды обычно остаются далеко друг от друга. Это просто потому, что космос действительно большой. Зная плотность звезд в окрестностях Солнца и скорость их движения, мы можем рассчитать типичное время, которое требуется звезде, чтобы пройти на заданном расстоянии от Солнца. В среднем другая звезда проходит в пределах 10 000 астрономических единиц от Солнца каждые 20 миллионов лет или около того, в пределах 1 000 астрономических единиц каждые миллиард лет и в пределах 100 астрономических единиц каждые 100 миллиардов лет.

Позвольте мне описать фантастическое исследование 2020 года Джона Зинка, Константина Батыгина и Фреда Адамса, которое действительно улучшило наше понимание далекого будущего Солнечной системы. Они выполнили 10 симуляций орбитальной эволюции Солнечной системы в течение триллиона лет, начиная с сегодняшнего дня и затем следуя за планетами, когда Солнце становится красным гигантом, затем белым карликом и продолжается в далеком будущем. Возраст Большого взрыва был всего 14 миллиардов лет, поэтому симуляции Зинка и его коллег примерно в 70 раз превышают нынешний возраст Вселенной. Каждая симуляция представляет собой возможное будущее Солнечной системы. В этом случае фьючерсы различаются в основном по прохождению близких к Солнцу звезд и планет.

Планетарная система подвергается сильному воздействию только тогда, когда звезда проходит очень близко, на расстоянии, в три-пять раз превышающем размер самой большой планетарной орбиты. С Нептуном в 30 астрономических единиц звезда должна пройти в пределах примерно 100 астрономических единиц, чтобы оказать сильное влияние на современную Солнечную систему. Но с Нептуном в 55 астрономических единицах вокруг белого карлика звезда, проходящая в пределах примерно 200 астрономических единиц, окажет сильное влияние на планеты. Даже пролет на высоте 500 астрономических единиц дает Нептуну заметный гравитационный толчок.

В моделировании Зинка и его коллег примерно за 30 миллиардов лет звезда прошла в пределах нескольких сотен астрономических единиц, вызвав динамическую нестабильность. Это будет гораздо более сильная нестабильность, чем та, которая произошла в начале истории Солнечной системы, потому что она будет включать гравитационное рассеяние между Юпитером и Сатурном. Вместо относительно мягкого расширения орбит планет-гигантов это будет выглядеть как динамическая нестабильность, которая, по мнению астрофизиков, является обычным явлением среди систем гигантских экзопланет (и которые часто разрушают их твердые планеты):