Вокруг Солнца движется множество тел, весьма различных по своим характеристикам. Кроме планет, в состав Солнечной системы входят их спутники, астероиды (малые планеты), кометы, частицы межпланетного пылевого вещества.

Планеты Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны в древности. Уран открыт В. Гершелем в 1781 г. В 1846 г. открыта 8-я планета, Нептун (см. § 57). В 1930 г. американский астроном К. Томбо нашел на негативах медленно движущийся звездообразный объект 15^т, который оказался новой, девятой планетой. Ее назвали Плутоном. Томбо в течение многих лет продолжал поиски возможных занептунных планет. Он установил, что в поясе ±7°,5 от эклиптики за орбитой Нептуна нет каких-либо других планет ярче 18^т.

Спутник Земли — Луна — наиболее заметный небесный объект после Солнца. Галилей обнаружил, что вокруг Юпитера также движутся спутники. Впоследствии спутники были открыты у Сатурна, Марса, Урана, Нептуна и Плутона. Поиски и открытия спутников продолжаются до самого последнего времени. Открытия новых астероидов и комет происходят почти каждый год.

Две групны больших планет. На рис. 149 представлена схема расположения орбит планет Солнечной системы, а на рис. 150 их относительные размеры. В табл. 1 Приложений даны элементы планетных орбит: большая полуось, эксцентриситет, наклонение, период, долготы восходящего узла и перигелия.

По физическим характеристикам планеты делятся на две группы: планеты типа Земли (Меркурий, Венера, Земля, Марс) ж планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). О Плутоне известно очень мало, но, по-видимому, он ближе всего по своему строению к крупным спутникам планет-гигантов. Особое положение занимает Луна. Хотя она является спутником Земли, но : тношение ее массы к массе Земли велико (1/81,3), и есть основания рассматривать систему Земля — Луна как двойную планету. Двойной планетой является также система Плутон —-Ха- :он (см. ниже).

В табл. 2 Приложений приведены некоторые физические характеристики планет, сопоставление которых показывает, в чем состоят основные различия планет-гигантов и планет земной группы. Планеты-гиганты значительно больше по размерам и по массе, меньше по плотности, быстрее вращаются. Примерно 98% суммарной массы планет Солнечной системы приходится на долю планет-гигантов. Имеется еще один важный факт. Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку тепла, получаемому планетой от Солнца. Тепловой поток из недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с притоком энергии от Солнца и то же самое, по-видимому, верно и для других планет земной группы. Планеты-гиганты имеют многочисленные семейства спутников. Каждое такое семейство является маленьким подобием Солнечной системы. Юпитер, Сатурн и Уран, кроме того, обладают кольцами. Планеты-гиганты исследованы гораздо хуже, чем планеты земной группы. Это объясняется двумя обстоятельствами: 1) при изучении планет- гигантов в гораздо меньшей степени можно пользоваться аналогиями с теми явлениями, которые наблюдаются на Земле, 2) расстояния до планет-гигантов относительно велики.

Наземные и космические исследования Солнечной системы. В истории исследований планет можно выделить несколько характерных периодов:

С древнейших времен до изобретения телескопа. Наблюдения движений планет и их анализ завершились одним из крупнейших научных событий эпохи Возрождения — созданием гелиоцентрической системы Коперника.

Со времени изобретения телескопа и до середины XIX в. Большие спутники Юпитера, фазы Венеры, сложное строение самых близких объектов, таких как Марс и Венера, не бывает лучше 100 км. Начиная с 20-х годов стали проводиться первые астрофизические наблюдения планет: измерения температуры по инфракрасному излучению, фотометрия и поляриметрия планетных дисков с целью изучения свойств поверхности и атмосфер, фотографирование спектров.

1950—1970 гг. В этот период, особенно в его последние десятилетия, астрофизические исследования дополняются новыми мощными методами — это инфракрасная спектроскопия, радиоастрономия и радиолокация. Во второй половине этого периода начались первые полеты космических аппаратов, сначала к Луне, затем к Марсу и Венере. Исследования Луны при помощи космических аппаратов велись очень активно, на Луну высадились астронавты, однако полеты к планетам только начинались. Они проводились при помощи автоматических межпланетных станций, двигавшихся по пролетной траектории, т. е. по гелиоцентрической орбите, обеспечивающей только однократное и кратковременное сближение с планетой. В 1967 г. были впервые проведены прямые измерения в атмосфере другой планеты— очень загадочной в то время Венеры (см. §§ 115 и 136).

С 1970 г. по настоящее время. Космические аппараты стали более важным средством планетных исследований, чем

наземные наблюдения. Спускаемые аппараты многократно садятся на поверхность Венеры и Марса, на орбиты вокруг этих планет запускаются их искусственные спутники (орбитальные аппараты). Спускаемые (совершающие посадку) аппараты (в дальнейшем мы будем применять сокращение «СА» и орбитальные аппараты (ОА) взаимно дополняют друг друга. СА позволяют получить детальные данные об атмосфере и поверхности в точке посадки, ОА осуществляют менее детальное, но зато охватывающее всю планету (или ее значительную часть) исследование поверхности и атмосферы по их излучению.

На ОА используется почти весь арсенал астрофизических средств исследования планет. Перенос точки наблюдения с Земли на ОА дает три важных преимущества: а) резкое улучшение пространственного разрешения, б) возможность наблк> дать участки планеты, не видимые с Земли (см. ниже), в) отсутствие помех со стороны земной атмосферы (особенно поглощения в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах). Пространственное разрешение при наземных наблюдениях астрофизическими методами (спектроскопия, инфракрасная радиометрия и т. д.) значительно хуже фотографического — это либо интегральные наблюдения (излучение всего диска), либо разрешение порядка тысячи километров — даже с самыми большими телескопами. Такие же измерения Марса и Венеры на ОА проводятся с небольшими приборами (масса 3—10 кг), а разрешение получается в десятки километров. Фототелевизионные системы, установленные на ОА, дают разрешение порядка километров, а в некоторых случаях даже нескольких десятков метров. ОА обеспечивают уникальные возможности для исследования плазмы и магнитного поля в окрестностях планеты.

С 1970 г. исследования Марса и Венеры при помощи СА и ОА проводятся в СССР и США систематически. Всего в этот период были запущены к Марсу 10 космических аппаратов, к Венере 12, один к Меркурию. Американские исследователи запустили также четыре пролетных аппарата к Юпитеру; три из них после Юпитера посетили также окрестности Сатурна. В настоящее время разрабатываются проекты космических полетов к малым телам Солнечной системы — кометам и астероидам.

Хотя полеты космических аппаратов стали сейчас главным направлением планетных исследований, наземные наблюдения планет еще долгое время будут иметь важное значение по двум причинам: 1) на космические аппараты трудно установить очень большие приборы — такие, как радиолокационные антенны и спектрографы высокой разрешающей силы; 2) космические аппараты пока не позволяют проводить многолетнего слежения за планетами, необходимого для изучения всякого рода изменений (сезонные изменения на Марсе, движения облаков на Юпитере и т. д.)^

Наземные астрономические обсерватории еще долгие годы будут наблюдать планеты и получать интересные данные о них. Но планетные исследования в целом уже не являются только частью астрофизики, как это было 10—15 лет назад. Большой вклад в них вносят теперь геофизика, геохимия, геология, и на стыке этих наук с астрономией на наших глазах рождается новая область науки или даже целая ветвь связанных между собой наук, занимающихся изучением планет (физика планет, плането- химия, планетология)