Планетология (или реже, планетология ) — научное изучение планет (включая Землю ), небесных тел (таких как луны , астероиды , кометы ) и планетных систем (в частности, систем Солнечной системы ) и процессов их формирования. Он изучает объекты размером от микрометеороидов до газовых гигантов , стремясь определить их состав, динамику, формирование, взаимосвязи и историю. Это сильно междисциплинарная область, которая первоначально выросла из астрономии и наук о Земле [1] и теперь включает в себя множество дисциплин, включая планетарную геологию , космохимию , науку об атмосфере , физику , океанографию , гидрологию , теоретическую планетологию , гляциологию и экзопланетологию . [1] К смежным дисциплинам относятся космическая физика , изучающая воздействие Солнца на тела Солнечной системы, и астробиология .
Существуют взаимосвязанные наблюдательные и теоретические разделы планетологии. Наблюдательные исследования могут включать в себя сочетание освоения космоса , преимущественно с полетами космических аппаратов-роботов с использованием дистанционного зондирования , и сравнительных экспериментальных работ в наземных лабораториях . Теоретический компонент включает в себя значительный объем компьютерного моделирования и математического моделирования .
Ученые-планетологи обычно работают на факультетах астрономии и физики или наук о Земле университетов или исследовательских центров, хотя во всем мире существует несколько чисто планетарных научных институтов. Как правило, ученые-планетологи изучают одну из наук о Земле , астрономию , астрофизику , геофизику или физику на уровне аспирантуры и концентрируют свои исследования на дисциплинах планетологии. Ежегодно проводится несколько крупных конференций и публикуется широкий спектр рецензируемых журналов . Некоторые ученые-планетологи работают в частных исследовательских центрах и часто инициируют партнерские исследовательские задачи.
Можно сказать, что история планетологии началась с древнегреческого философа Демокрита , который, как сообщает Ипполит , сказал:
Упорядоченные миры безграничны и различаются по размеру, и в некоторых нет ни солнца, ни луны, а в других и то, и другое больше, чем у нас, а у других больше числа. И что промежутки между упорядоченными мирами неравны, здесь больше, а там меньше, и что одни увеличиваются, другие расцветают, а третьи распадаются, и здесь они возникают, а там затмеваются. Но они разрушаются при столкновении друг с другом. И что в некоторых упорядоченных мирах нет животных, растений и воды. [2]
В более современные времена планетология началась с астрономии с изучения неисследованных планет. В этом смысле первоначальным планетарным астрономом был бы Галилей , который открыл четыре крупнейших спутника Юпитера , горы на Луне и первым наблюдал кольца Сатурна — все объекты позднего интенсивного изучения. Изучение Галилеем лунных гор в 1609 году также положило начало изучению внеземных ландшафтов: его наблюдение, «что Луна определенно не обладает гладкой и полированной поверхностью», предположило, что она и другие миры могут выглядеть «точно так же, как лицо самой Земли». . [3]
Достижения в конструкции телескопов и инструментальном разрешении постепенно позволили лучше идентифицировать атмосферные и поверхностные детали планет. Луна изначально изучалась наиболее тщательно из-за ее близости к Земле, поскольку на ее поверхности всегда были сложные особенности, а технологические усовершенствования постепенно привели к более подробным геологическим знаниям Луны. В этом научном процессе основными инструментами были астрономические оптические телескопы (а позже и радиотелескопы ) и, наконец, роботизированные исследовательские космические аппараты , такие как космические зонды .
Солнечная система в настоящее время относительно хорошо изучена, и существует хорошее общее понимание формирования 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 , исследующих в настоящее время Солнечную систему.
Планетология изучает наблюдательную и теоретическую астрономию, геологию ( астрогеологию ), науку об атмосфере и новую специализацию в планетарных океанах , называемую планетарной океанографией . [5]
Это одновременно 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, так что определяются такие характеристики этих тел, как форма, вращение, материалы поверхности и выветривание , а также историю их формирования и эволюции можно понять.
Теоретическая планетарная астрономия занимается динамикой : применением принципов небесной механики к Солнечной системе и внесолнечным планетным системам. Наблюдение за экзопланетами и определение их физических свойств, экзопланетология , является основной областью исследований помимо изучения Солнечной системы. У каждой планеты есть своя ветвь.
В планетологии термин «геология» используется в самом широком смысле и означает изучение поверхности и внутренних частей планет и спутников, от их ядра до магнитосферы. Самые известные темы исследований планетарной геологии касаются планетарных тел, находящихся в непосредственной близости от Земли: Луны и двух соседних планет: Венеры и Марса . Из них Луну изучали первой, используя методы, разработанные ранее на Земле. Планетарная геология фокусируется на небесных объектах, которые имеют твердую поверхность или имеют значительные твердые физические состояния как часть своей структуры. Планетарная геология применяет геологию , геофизику и геохимию к планетарным телам. [6]
Геоморфология изучает особенности поверхности планет и реконструирует историю их формирования, делая выводы о физических процессах, протекавших на поверхности. Планетарная геоморфология включает изучение нескольких классов особенностей поверхности:
Историю поверхности планеты можно расшифровать, картируя особенности сверху вниз в соответствии с последовательностью их отложения , как это впервые определил на земных слоях Николас Стено . Например, стратиграфическое картирование подготовило астронавтов Аполлона к полевой геологии, с которой им пришлось столкнуться во время своих лунных миссий. Перекрывающиеся последовательности были идентифицированы на изображениях, полученных программой Lunar Orbiter , и они были использованы для подготовки лунной стратиграфической колонки и геологической карты Луны.
Одной из основных проблем при выработке гипотез о формировании и эволюции объектов Солнечной системы является отсутствие образцов, которые можно было бы проанализировать в лаборатории, где имеется большой набор инструментов и полный объем знаний, полученных от земных источников. геологию можно использовать. На Земле присутствуют прямые образцы с Луны, астероидов и Марса , удаленные от их родительских тел и доставленные в виде метеоритов . Некоторые из них пострадали от окислительного воздействия земной атмосферы и проникновения в биосферу , но метеориты, собранные за последние несколько десятилетий в Антарктиде , почти полностью нетронуты.
Различные типы метеоритов, происходящие из пояса астероидов, охватывают почти все части строения дифференцированных тел: существуют даже метеориты, происходящие из границы ядра и мантии ( палласиты ). Сочетание геохимии и наблюдательной астрономии также позволило проследить метеориты HED до конкретного астероида в главном поясе, 4 Весты .
Сравнительно небольшое количество известных марсианских метеоритов позволило лучше понять геохимический состав марсианской коры, хотя неизбежный недостаток информации об их местах происхождения на разнообразной марсианской поверхности привел к тому, что они не дают более детальных ограничений для теорий эволюции марсианской поверхности. Марсианская литосфера . [10] По состоянию на 24 июля 2013 года на Земле обнаружено 65 образцов марсианских метеоритов. Многие из них были найдены либо в Антарктиде, либо в пустыне Сахара.
В эпоху «Аполлона» в рамках программы «Аполлон» было собрано и доставлено на Землю 384 килограмма лунных образцов , а три советских лунных робота также доставили с Луны образцы реголита . Эти образцы предоставляют наиболее полную информацию о составе любого тела Солнечной системы, кроме Земли. Число лунных метеоритов в последние несколько лет быстро растёт – [11] по состоянию на апрель 2008 г. насчитывается 54 метеорита, официально классифицированных как лунные. Одиннадцать из них взяты из коллекции антарктических метеоритов США, шесть — из коллекции антарктических метеоритов Японии, а остальные 37 — из жарких пустынь Африки, Австралии и Ближнего Востока. Общая масса обнаруженных лунных метеоритов приближается к 50 кг.
Космические зонды позволили собирать данные не только в видимой области света, но и в других областях электромагнитного спектра. Планеты можно охарактеризовать своими силовыми полями: гравитацией и магнитными полями, которые изучаются с помощью геофизики и космической физики.
Измерение изменений ускорения, испытываемых космическими кораблями на орбите, позволило нанести на карту мелкие детали гравитационных полей планет. Например, в 1970-х годах возмущения гравитационного поля над лунными морями были измерены с помощью лунных орбитальных аппаратов, что привело к открытию концентраций массы, масконов , под бассейнами Имбриум, Серенитатис, Крисиум, Нектарис и Гуморум.
Если магнитное поле планеты достаточно сильное, его взаимодействие с солнечным ветром образует магнитосферу вокруг планеты. Первые космические зонды обнаружили огромные размеры земного магнитного поля, которое простирается примерно на 10 радиусов Земли в сторону Солнца. Солнечный ветер , поток заряженных частиц, вырывается наружу и вокруг земного магнитного поля и продолжается за магнитным хвостом, на сотни радиусов Земли вниз по течению. Внутри магнитосферы существуют относительно плотные области частиц солнечного ветра — радиационные пояса Ван Аллена .
Планетарная геофизика включает, помимо прочего, сейсмологию и тектонофизику , геофизическую гидродинамику , физику минералов , геодинамику , математическую геофизику и геофизические исследования .
Планетарная геодезия (также известная как планетарная геодезия) занимается измерением и представлением планет Солнечной системы, их гравитационных полей и геодинамических явлений ( движение полюсов в трехмерном, изменяющемся во времени пространстве). Наука геодезия включает в себя элементы как астрофизики, так и планетарных наук. Форма Земли в значительной степени является результатом ее вращения, которое вызывает ее экваториальную выпуклость , а также конкуренции геологических процессов, таких как столкновение плит и вулканизма , которому сопротивляется гравитационное поле Земли . Эти принципы могут быть применены к твердой поверхности Земли ( орогения ; немногие горы имеют высоту выше 10 км (6 миль), несколько глубоководных впадин глубже этой, потому что, проще говоря, гора высотой, например, 15 км (9 миль), из-за гравитации у ее подножия возникло бы такое большое давление , что порода там стала бы пластичной , и гора снова упала бы на высоту примерно 10 км (6 миль) за геологически незначительное время. Эти геологические принципы могут быть применены и к другим планетам, помимо Земли . Геоид Земли - это, по сути, фигура Земли, абстрагированная от ее топографических особенностей. Следовательно, геоид Марса ( ареоид - это, по сути, фигура Марса, абстрагированная от ее топографических особенностей. Геодезия и картографирование - две важные области применения геодезии .
Атмосфера является важной переходной зоной между твердой поверхностью планеты и высшими разреженными ионизирующими и радиационными поясами. Не все планеты имеют атмосферу: их существование зависит от массы планеты и удаленности планеты от Солнца – встречаются слишком далекие и замороженные атмосферы. Помимо четырех газовых планет-гигантов, три из четырех планет земной группы ( Земля , Венера и Марс ) имеют значительную атмосферу. Два спутника имеют значительную атмосферу: спутник Сатурна Титан и спутник Нептуна Тритон . Вокруг Меркурия существует разреженная атмосфера .
Влияние скорости вращения планеты вокруг своей оси можно увидеть в атмосферных потоках и течениях. Если смотреть из космоса, эти особенности проявляются в виде полос и водоворотов в облачной системе и особенно заметны на Юпитере и Сатурне.
Экзопланетология изучает экзопланеты , планеты, существующие за пределами нашей Солнечной системы . До недавнего времени средства изучения экзопланет были крайне ограничены, но при нынешних темпах инноваций в исследовательских технологиях экзопланетология стала быстро развивающейся отраслью астрономии .
Планетология часто использует метод сравнения, чтобы лучше понять объект исследования. Это может включать сравнение плотных атмосфер Земли и спутника Сатурна Титана , эволюцию внешних объектов Солнечной системы на разных расстояниях от Солнца или геоморфологию поверхностей планет земной группы, и это лишь несколько примеров.
Основное сравнение, которое можно провести, — это сравнение с земными объектами, поскольку оно гораздо более доступно и позволяет проводить гораздо больший диапазон измерений. Исследования аналогов Земли особенно распространены в планетарной геологии, геоморфологии, а также в науке об атмосфере.
Использование наземных аналогов впервые описал Гилберт (1886). [8]
Этот неисчерпывающий список включает те учреждения и университеты, в которых основные группы людей работают в области планетарной науки. Используется алфавитный порядок.
Небольшие семинары и конференции по конкретным областям проводятся по всему миру в течение года.
Определения из Викисловаря
СМИ из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Wikiquote
Тексты из Wikisource
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
