Анатолий Цыцаркин - Земля и её пассажиры

Масса всех планет примерно в 448 раз больше массы Земли, а масса всех спутников в 8 раз меньше массы нашей планеты или в 10 раз превышает массу Луны.

Средняя скорость движения Земли по орбите – 29.8 км/сек, период обращения вокруг Солнца 365.24 средних солнечных суток, наклон земной оси к плоскости орбиты ≈66.5°; а к перпендикуляру ≈23.5°, период вращения вокруг оси ≈23 часа 56 минут.

Наличием угла наклона земной оси к плоскости орбиты может быть объяснен закономерным для всех планет движением к общей плоскости обращения вокруг Солнца под действием сил гравитационного взаимодействия. Основную роль в этом процессе, который к настоящему времени еще не завершен, играют Юпитер и Сатурн. Можно полагать, что Земля образовалась близко к плоскости орбиты Сатурна, а современному положению обязана в большей степени Юпитеру.

Важным обстоятельством, имеющем отношение к особенностям образования Солнца, является его незначительный момент количества движения по сравнению с планетами. По этому параметру оно уступает планетам в сумме ≈136 раз, хотя превосходит их по массе в 748 раз.

Земля принадлежит к группе планет с существенно более высокими плотностью и скоростями обращения по орбите, чем удаленные от Солнца Юпитер, Сатурн и др. Орбитальные скорости планет так называемой «земной группы» различаются от 47.9 км/сек у Меркурия до 24.1 км/сек у Марса, тогда как у остальных планет они составляют от 13.1 км/сек у Юпитера до 4.7 км/сек у Плутона.

Плотность планет «земной группы» составляет в среднем 5300 кг/м3 против ~1200 кг/м3 у остальных.

Существующие модели образования Солнечной системы не объясняют столь разительного (примерно в 4.5 раза) расхождения в плотности планет земной и периферийной групп.

Как упоминалось выше, сжатие Протосолнца сопровождается его прогрессирующим нагревом за счет гравитационной энергии. При прохождении внешней границы протозвезды уровня орбит от Марса до Меркурия среднемассовая температура объема увеличивается примерно от 15 до 50 тысяч градусов. Температура наружных слоев будет существенно ниже: ≈2300 К для Марса, ≈2800 К для Земли, около 4200 К для Венеры и 6000 К для Меркурия.

Несмотря на разреженность газовой среды, достаточно длительное нахождение под действием лучистого нагрева приводит к освобождению сгустков протопланет (планетезималей) от летучих компонентов, а для Меркурия и Венеры вполне реально может произойти даже полное или частичное расплавление.

Что касается Юпитера и Сатурна, то температура газа в области их образования при сжатии Протосолнца менее 1200 К и 700 К соответственно. Быстрое прохождение зоны этих планет наружной границей образующейся звезды и высокая разреженность среды уже не могла обеспечить существенного прогрева будущих планет. Их относительная массивность объясняется удаленностью от Солнца.

Важнейшим фактором, сопровождающим образование Солнца, является интенсивность излучения из сжимающегося объема, существенно превышающая его уровень на любом удалении при стационарном состоянии светила. Равновесные средние температуры на поверхности планет составляют 930 К (6000 К) у Меркурия; 740 К (4200 К) у Венеры; 288 К (2800 К) у Земли; 210 К (2300 К) у Марса; 160 К (1200 К) у Юпитера и 130 К (700 К) у Сатурна. В скобках приводятся значения температур на орбитах планет при прохождении их границы Протосолнца.

При облучении тела на него производится световое давление в результате передачи импульса поглощаемых или отражаемых фотонов. Сила этого давления примерно в 100 раз превышает силу гравитационного притяжения даже самых тяжелых молекул, причем это соотношение не зависит от удаления от Солнца.

На стадии сжатия Протосолнца тяжелые элементы как бы выталкиваются из его объема наружу. Это положение сохраняется в периферийных областях Солнца: конвективной зоне, фотосфере, хромосфере.

Так, излучение из слоя фотосферы, непосредственно примыкающей к конвективной зоне, изобилует линиями поглощения однозарядных ионов железа, магния, причем концентрация этих элементов в несколько раз (до 10) выше, чем в межзвездной среде.

В этой связи представляется парадоксальным факт удержания Солнцем таких легких элементов, как водород и гелий. Температура в фотосфере составляет около 6000 К, что недостаточно для заметной ионизации атомов водорода, которая требует подогрева до 100 тыс. градусов. Уровень температуры для ионизации гелия еще больше (около 180 и 360 тыс. град. соответственно для отрыва первого и второго электрона). «Право» на возврат в глубину Солнца имеют только «голые» ядра этих элементов, но снятие электронной «одежды» может произойти только при температурах 400 тыс. град. и выше, которые характерны для границ между конвективной и промежуточной зон.