Природа Космоса

СОДЕРЖАНИЕ

1.Строение солнечной  системы

Солнечная система представляет собой большую семью, состоящую  из Солнца, планет и их спутников, комет, астероидов, большого количества пыли, газа и мелких частиц.

 Планеты и их спутники:  Меркурий, Венера,  Земля (спутник Луна), Марс (спутники Фобос и Деймос), Юпитер (63 спутника), Сатурн (49 спутника и кольца),  Уран (27 спутника),  Нептун (13 спутников).

Малые тела Солнечной системы:  Астероиды, Объекты пояса Койпера (Квавар и Иксион), Карликовые планеты (Церера, Плутон, Эрида), Объекты облака Орта (Седна, Оркус),  Кометы (комета Галлея), Метеорные тела.

Если посмотреть на Солнечную  систему как бы издалека, то можно  увидеть, как около центральной  звезды желтого цвета спектрального  класса G2 обращаются 9 планет. Солнце - это звезда, огромный газовый шар, в центре которого идут ядерные реакции. Основная доля массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце - 99,8%. Именно поэтому Солнце удерживает гравитацией все объекты Солнечной системы, размеры которой не менее шестидесяти миллиардов километров. Размеры орбит планет трудно представить на одном рисунке: настолько различны расстояния и размеры. Поэтому обычно сравнивают средние размеры и расстояния от Солнца планет земной группы, а потом - планет-гигантов. Совсем рядом с Солнцем обращаются четыре маленьких планеты, состоящие, в основном, из горных пород и металлов - Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты называются планетами земной группы. Между планетами земной группы и планетами-гигантами расположен пояс астероидов. Чуть дальше расположены четыре больших планеты, состоящие, в основном, из водорода и гелия. У планет-гигантов нет твердой поверхности, зато они имеют исключительно мощную атмосферу. Юпитер - самая большая из них. Далее следуют Сатурн, Уран и Нептун. Все планеты-гиганты имеют большое количество спутников, а также кольца. Изумительное по красоте кольцо имеет Сатурн. Самой последней планетой Солнечной системы является Плутон, который по своим физическим свойствам ближе к спутникам планет-гигантов. За орбитой Плутона открыт так называемый пояс Койпера, второй пояс астероидов. Кометы проводят за орбитой Нептуна большую часть времени, так как в более дальней точке своей траектории их движение более медленное, чем около Солнца. Различие планет по физическим свойствам, вероятно, обусловлено тем, что планеты земной группы формировались из протопланетного облака рядом с Солнцем. Именно поэтому в них много более тяжелых элементов, металлов, например железа. Планеты-гиганты формировались на более далеких расстояниях от Солнца, поэтому, в основном, состоят из легких элементов. Все планеты, астероиды, кометы вращаются вокруг Солнца в одном направлении (против хода часовой стрелки, если смотреть с северного полюса мира). Орбиты планет практически круговые, их плоскости мало наклонены к плоскости орбиты Земли. Только две планеты - Меркурий и Плутон - имеют орбиты с большим наклоном к эклиптике. Орбиты же комет вытянутые, имеют большой эксцентриситет. Большинство объектов Солнечной системы вращаются вокруг своей оси в одном направлении, которое называется прямым. Однако Венера вращается в обратном направлении, а Уран вращается, как говорят, «лежа на боку». Почти все спутники обращаются вокруг планеты в том же направлении, что и планеты вокруг Солнца. Исключение составляют спутники Юпитера, чьи названия заканчиваются на «е» - Карме, Синопе, Ананке, Пасифе, и спутник Нептуна Тритон. По-видимому, все они образовывались не вместе со своими планетами, а были захвачены ими позже. Дни и годы на каждой из планет различны по своей продолжительности. Все планеты вращаются вокруг Солнца с разными скоростями. Самая большая скорость у Меркурия, медленнее всего вокруг Солнца вращается планета Плутон со своим спутником Хароном. Самые длинные сутки на Венере, они продолжаются 243 земных суток. Планеты-гиганты вращаются вокруг своей оси очень быстро. Продолжительность суток на Юпитере всего 9,92 часа.

Приблизительное соотношение  размеров планет и Солнца

Планета (греч. πλανήτης, альтернативная форма др.-греч. πλάνης - «странник») - это небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды или её остатков, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей.

Спутник - небесное тело, обращающееся по определённой траектории (орбите) вокруг другого объекта (например планеты) в космическом пространстве, под действием гравитации. Различают искусственные и естественные спутники

Звезда - небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Но чаще всего звездой называют небесное тело, в котором идут в данный момент термоядерные реакции

Астероид - относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе и размерам планетам, имеют неправильную форму, и не имеют атмосферы, хотя при этом и у них могут быть спутники.

Термин астероид (от др.-греч. ἀστεροειδής - «подобный звезде», из ἀστήρ - «звезда» и εῖ̓δος - «вид, наружность, качество») был введён Уильямом Гершелем на основании того, что эти объекты при наблюдении в телескоп выглядели как точки звёзд - в отличие от планет, которые при наблюдении в телескоп выглядят дисками. Точное определение термина «астероид» до сих пор не является установившимся. До 2006 года астероиды также называли малыми планетами.

Главный параметр, по которому проводится классификация, - размер тела. Астероидами считаются тела с диаметром более 30 м, тела меньшего размера называют метеороидами.

Комета (от др.-греч. κομήτης, komḗtēs - волосатый, косматый) - небольшое небесное тело, имеющее туманный вид, обращающееся вокруг Солнца обычно по вытянутым орбитам. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли.

Метеорит - тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.

2. Солнце, как ближайшая к Земле звезда

Солнце - ближайшая к нам  звезда. Расстояние до него по астрономическим меркам невелико: лишь 8 минут идет свет от Солнца до Земли. Это звезда, которая образовалась после взрывов сверхновых, она богата железом и другими элементами. Около которой смогла сформироваться такая планетная система, на третьей планете которой - Земле - возникла жизнь. Пять миллиардов лет - возраст нашего Солнца. Солнце - звезда, вокруг которой обращается наша планета. Среднее расстояние от Земли до Солнца, т.е. большая полуось орбиты Земли, составляет 149,6 млн. км = 1 а.е. (астрономическая единица). Солнце является центром нашей планетной системы, в которую кроме него входят 9 больших планет, несколько десятков спутников планет, несколько тысяч астероидов (малых планет), кометы, метеорные тела, межпланетные пыль и газ. Солнце - звезда, которая светит достаточно равномерно на протяжении миллионов лет, что доказано современными биологическими исследованиями остатков сине-зеленых водорослей. Если бы температура поверхности Солнца изменилась всего на 10 %, жизнь на Земле, вероятно, была бы уничтожена. Наша звезда ровно и спокойно излучает энергию, столь необходимую для поддержания жизни на Земле. Размеры Солнца очень велики. Так, радиус Солнца в 109 раз, а масса - в 330 000 раз больше радиуса и массы Земли. средняя плотность невелика - всего в 1,4 раза больше плотности воды. Солнце вращается не как твердое тело, скорость вращения точек на поверхности Солнца уменьшается от экватора к полюсам.

Масса: 2*1030 кг.;

Радиус: 696 000 км.;

Плотность: 1,4 г/см3;

Температура поверхности: 5780 K;

Период вращения относительно звёзд: 25,38 земных суток;

Расстояние от Земли (среднее): 149,6 млн.км.;

Возраст: около 5 млрд. лет;

Спектральный класс: G2 V;

Светимость: 3,86*1026 Вт.

3.Значение Солнца для жизни планеты

Солнце - самое  великое, что могут видеть глаза  человека           (Роберт Давыдов)

Солнце - источник тепла и  света, без которого было бы невозможно возникновение и существование жизни на нашей планете. Не будь Солнца, не было бы на Земле зеленых лугов, тенистых лесов и рек, цветущих садов, хлебных полей, не могли бы существовать ни человек, ни животные, ни растения.

Современная наука установила, что все движения, совершаемые  на Земле, и вся земная жизнь полностью  зависят от Солнца, точнее, от той  энергии, которая несётся к нам в лучах Солнца. Земля окружена газообразной атмосферой. Нагревая её, Солнце вызывает в ней разнообразные движения. От этого происходит ветер. Солнце движет крылья наших ветряных мельниц. На поверхности морей и океанов Солнце вызывает испарение. Энергия его лучей поднимает массы воды в виде паров в воздух. Охладившись и сгустившись, они падают обратно в виде дождя и снега. Под действием солнечных лучей на Земле устанавливается круговорот воды. Большая часть выпавшей воды стекает обратно в океаны, моря и озёра. В реках, текущих к морям, находится громадный запас механической энергии, полученной от Солнца. В наших мощных гидроэлектростанциях мы пользуемся той энергией, которая была затрачена лучами Солнца на подъём воды в атмосферу.

Лучи Солнца поддерживают существование растительного мира. Растения получают углерод из воздуха, поглощая углекислоту и разлагая её на кислород и углерод, расходуя для этого энергию, получаемую от лучей Солнца. В зелёных листьях растений содержатся зёрна хлорофилла, в них-то и происходит поглощение солнечных лучей, так что каждое хлорофильное зерно представляет собой маленькую фабрику, где солнечные лучи отделяют в углекислоте углерод от кислорода. Когда в наших печах углерод растений в процессе горения вновь соединяется с кислородом, освобождается та энергия, которая была затрачена Солнцем на разложение углекислоты. Поэтому каждое растение представляет собой склад солнечной энергии.

Величайшим событием в  истории человечества является тот  момент, когда первобытный человек  впервые добыл огонь, т. е. получил  доступ к этим громадным складам  солнечной энергии. Это событие  определило всю будущую судьбу человека, сделав его властелином Земли. 
Каменный уголь представляет собой остатки растений, покрывавших Землю в былые эпохи жизни Земли. Залежи каменного угля - это склады солнечной энергии, которые были заготовлены природой в давно прошедшие времена. Нефть также имеет органическое происхождение. Следовательно, Солнце - источник тех сил, которыми располагает промышленность.

Животный мир поддерживает свои силы питанием; пищу же доставляют или непосредственно растения, или животные, питающиеся растениями. В обоих случаях они получают, в конечном счёте энергию, накопленную в растениях лучами Солнца.

Великий русский учёный К. Л. Тимирязев говорил: «Зелёный лист, или, вернее, микроскопическое нелепое  зерно хлорофилла, является фокусом, точкой в мировом пространстве, в  которую с одного конца идёт энергия  Солнца, а с другого берут начало все проявления жизни на Земле. Растение - посредник между небом и Землёй. Оно - истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Поглощённый им луч Солнца горит в едва мерцающей лучине и в ослепительной искре электричества. Луч Солнца приводит в движение и чудовищный маховик паровой машины, и кисть художника, и перо поэта». Лишь небольшое число движений на земной поверхности в настоящее время не находится в непосредственной связи с Солнцем, а именно: вулканические извержения и землетрясения. Часть лунно-солнечных приливов, вызываемая притяжением Луны, может показаться силой, не зависящей от Солнца. Но так как приливы происходят в жидкой воде, а вода находится в жидком состоянии вследствие нагревания её Солнцем, то очевидно, что и лунные приливы не могли бы происходить при отсутствии солнечного тепла.

Имеется, правда, могучий  источник энергии, независимый от Солнца, - это внутриатомная энергия. Этот источник энергии пока в недостаточной степени доступен  нам. Намечаются   лишь   пути к его освоению. Когда человечество сможет его использовать, оно будет освобождено от своей полной зависимости от Солнца.

4. Движение Земли вокруг Солнца и смена сезонов. Суточное движение Земли вокруг оси

Движение Земли вокруг Солнца происходит по орбите, имеющей  приблизительно форму эллипса. Скорость движения Земли - около 30 км в секунду. Полный оборот Земля совершает за 365,26 суток. Это время называется звездным годом. Ось Земли постоянно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. При движении Земли вокруг Солнца ось не меняет своего положения. Поэтому каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года. В разные периоды года полушария Земли получают одновременно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что служит причиной смены времен года. На экваторе солнечные лучи падают почти под одинаковым углом в течение всего года, поэтому времена года там мало отличаются друг от друга. Это объясняется шарообразностью нашей Земли. В умеренных же широтах времена года сильно отличаются друг от друга. Это объясняется не только шарообразностью Земли, но и различными положениями планеты в течение всего года, что определяется наклоном оси вращения Земли к орбите и влияет на изменение угла падения солнечного луча на протяжении всего года.

Двигаясь вокруг Солнца, Земля вращается в то же время  вокруг своей оси с запада на восток с полным оборотом в течение звездных суток или за 23 часа 56 минут 4,0905 секунд. С этим движением на Земле связана  смена дня и ночи. На освещенной Солнцем стороне - день, на противоположной стороне - ночь. Только на полюсе нет обычного деления времени на дни и ночи, так как около полугода Солнце не опускается за горизонт и столько же времени не восходит. Только осенью и весной в этих широтах, возможно, наблюдать смену дня и ночи.

Представление об изменении  продолжительности дня и ночи на разных широтах можно получить, рассмотрев рисунок.

Одно из следствий вращения Земли вокруг оси - отклонение движущихся тел в Северном полушарии вправо, в Южном - влево. Оно вызывается действием силы Кориолиса, основанной на законе инерции. По нему каждое тело стремится сохранить направление и скорость своего движения, а вращающаяся Земля тем временем перемещается, что и вызывает отклонение в направлении движущегося тела. Сила Кориолиса оказывает отклоняющее действие на движение воздуха и воды.

5. Луна - спутник  Земли, фазы Луны

Луна – это единственный спутник Земли, всегда обращенный к  ней одной и той же стороной и совершающий полный оборот вокруг Земли за 27 сут. 7 ч. 43 мин. Среднее удаление Луны от Земли – 384400 км, диаметр Луны – 3476 км, масса – 7,35·1019 т, средняя плотность – 3,33 г/см3. Атмосфера на Луне отсутствует из-за малых ее размеров. Из-за этого температура на экваторе днем достигает 130°С, а ночью - -50ºС. Поверхность Луны подразделяется на более темные участки «моря» покрытые базальтами и представленные в основном равнинами и более светлые «материки» - возвышенные или гористые пространства покрытые породами, с большим количеством плагиоклаза. Первые занимают 17 % поверхности, вторые – 83 %. Лунный ландшафт – каменистая пустыня. Поверхность Луны покрыта рыхлым фунтом – реголитом, образовавшимся при ударах метеоритов и раздроблении пород. Сила гравитации на Луне составляет 1/6 земной, и у нее есть очень слабое магнитное поле неизвестного происхождения. На Луне выделяют кору мощностью до 60 км, литосферу или верхнюю и среднюю мантии до глубины 1000 км; нижнюю мантию (астеносферу), частично расплавленную, как и ядро, до глубины 1500-1740 км.

С Земли всегда видно одну сторону Луны из-за того, что ось  вращения Луны составляет с лунной орбитой угол 83º22′. При движении вокруг Земли Луна занимает различные  положения относительно Солнца. С  этим связаны четыре видимые фазы Луны, т. е. разные формы ее видимой  части, выделяют: новолуние, первую четверть, полнолуние, последнюю четверть.

Принято выделять особо фазы новолуния (диск полностью темный), первой четверти (растущий лунный серп выглядит в форме полудиска), полнолуния (диск освещен полностью)  и последней четверти (освещено вновь ровно полдиска, только с другой стороны). Вообще, фазу принято выражать в десятых и сотых долях единицы, причем новолунию будет соответствовать фаза 0, полнолунию - 1, первой и последней четвертям - 0,5.

Существует три главные  гипотезы о происхождении Луны. По одной из них, Луна отделилась от Земли, по другой – Луна была и хвачена  уже «готовой» силами притяжения Земли, а по третьей, [наиболее приемлемой] Луна образовалась вместе с Землей из роя планетезималей. Влияние Луны на нашу планету достаточно велико и выражается в первую очередь в формировании приливов и отливов во всех оболочках Земли. На Земле одновременно существуют два прилива в ближайшей точке к Луне и наиболее удаленной, и два отлива в точках, расположенных на угловом расстоянии 90° от линии Луна-Земля Луна обращается вокруг Земли с запада на восток и за солнечные сутки (24 ч) проходит по своей орбите 13,2°. Лунные сутки – промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями Луны на любом меридиане Земли равны 24 ч 50 мин. В течение лунных суток на Земле бывает два прилива и два отлива.

Одновременно с лунными  приливами бывают и солнечные  приливы с полным периодом 24 ч, но они в 2,2 раза слабее лунных в связи  с большой удаленностью Солнца от Земли. Лунные и солнечные приливы  складываются в новолуние и полнолуние (сизигийные приливы) и вычитаются в  первой и последней четверти (квадратурные приливы). Первые примерно на 40% выше вторых.

Луна создает приливное  торможение суточного вращения Земли, удлиняя сутки на 0,0016 с в столетие (за последний 1 млрд. лет на 6 часов), уменьшает полярную сплюснутость Земли и силу Кориолиса, влияет на циркуляцию атмосферы и океана, от чего, в свою очередь, зависят условия климата. Луна существенно влияет на биологические процессы на Земле.

6.Галактики, галактика  «Млечный путь», метагалактика,  межгалактическое пространство

Галактики - чрезвычайно далёкие объекты. Расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далёких - в единицах красного смещения z. Именно из-за удалённости различить на небе невооружённым глазом можно всего лишь три из них: туманность Андромеды (видна в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном). Разрешить изображение других галактик до отдельных звёзд не удавалось вплоть до начала XX века. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звёзды, и все они входили в Местную группу. После запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число галактик, в которых удалось различить отдельные звёзды, резко возросло.

Галактики отличаются большим  разнообразием: среди них можно  выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т. д. Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 107 до 1012 масс Солнца, для сравнения - масса нашей галактики Млечный Путь равна 2·1011 масс Солнца. Диаметр галактик - от 5 до 250 килопарсек (16 - 800 тысяч световых лет), для сравнения - диаметр нашей галактики около 100 000 световых лет. Самая большая известная на 2012 год галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.

Одной из нерешённых проблем  строения галактик является тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.

В пространстве галактики  распределены неравномерно: в одной  области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной, даже самой маленькой галактики (так называемые войды). Точное количество галактик в наблюдаемой части Вселенной неизвестно, но, по всей видимости, их порядка ста миллиардов (1011).

Спиральная галактика  из созвездия Волосы Вероники

Галактика (др.-греч. Γαλαξίας - молочный, млечный) - гигантская, гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи. Все объекты в составе галактик участвуют в движении относительно общего центра масс.

Млечный путь - это спиральная галактика, диаметр которой 30 000 парсек (= 100 тысяч световых лет). Млечный Путь состоит из 200 миллиардов звезд. Земля находится на расстоянии около 8 тысяч парсек (27 тысяч световых лет) от галактического центра. То есть Земля лежит посреди пути от центра Галактики к её краю на окраине рукава Ориона - одного из спиральных рукавов Млечного Пути.

Солнце вращается вокруг центра Галактики и совершает  полный оборот за 226 млн. лет. Скорость вращения Солнца при этом 220 км/с. 226 млн. лет называются в астрономии галактическим годом. Относительно галактической поверхности Солнце совершает вертикальные колебания, оно пересекает галактическую плоскость каждые 30 – 35 млн. лет и оказывается то в северном, то в южном полушарии.

Межзвездная среда вокруг Солнечной системы неоднородна. Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь Местное межзвездное  облако и в течение следующих 10 000 лет может его покинуть. Большую  роль здесь играет солнечный ветер.

Планетная система находится  в разряженной «атмосфере» солнечного ветра - потока заряжённых частиц (в основном водородной и гелиевой плазмы), с огромной скоростью истекающих из солнечной короны. Скорость ветра на Земле составляет около 450 км/с. Удаляясь от Солнца солнечный ветер, становится слабым и не может сдержать напора межзвездного вещества. На расстоянии 95 а. е. от Солнца находится граница ударной волны. Здесь солнечный ветер замедляет движение, приобретает более плотный характер.

Через 40 а. е. на границе гелиопаузы, имеющей форму пузыря, солнечный ветер сталкивается с межзвездным веществом. На расстоянии 230 а.е. от Солнца с другой стороны гелиопаузы происходит замедление межзвездного вещества.

Нельзя точно сказать, где заканчивается Солнечная  система и где начинается межзвездное пространство, так как большое влияние на эту границу оказывает солнечный ветер и солнечное тяготение.

Панорама Млечного Пути

Метагалактика (от греч. Μετά "цель" - "над" и греч. Γαλαξίας галаксиас - Молочный [путь]) - часть Вселенной, доступная современным астрономическим исследованиям. Метагалактика включает несколько миллиардов звездных систем (галактик). Наша Галактика, или система Млечный Путь - одна из звездных систем, входящих в Метагалактики.

Межгалактическое  пространство - часть космоса, расположенная между галактиками. В межгалактическом пространстве практически нет материи, и по своему составу оно очень близко к абсолютному вакууму. Межгалактическое пространство заполнено газом. Средняя плотность межгалактического пространства составляет эквивалент менее 1 атома водорода на 1 дм³. Есть предположение, что мощные потоки энергии, испускаемые сверхмассивными чёрными дырами, нагревают газ в межгалактическом пространстве.

7.Исследования  Космоса. Первые космонавты

Начало  космической эры 

  4 октября 1957 г. СССР произвел запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя штыревыми антеннами длинной 2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания.

Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр.

3 ноября Советский Союз  сообщил о выведении на орбиту  второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научными прибора ми для исследования излучения Солнца и космических лучей.

6 декабря 1957 г. в США  была предпринята попытка запустить  спутник “Авангард-1” с помощью  ракеты-носителя, разработанной Исследовательской лабораторией ВМФ. После зажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и ракета упала на стол, взорвавшись от удара.

31 января 1958 г. был выведен  на орбиту спутник “Эксплорер-1”  , американский ответ на запуск советских спутников. По размерам и массе он не был кандидатом в рекордсмены. Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг. Однако его полезный груз был присоединен к четвертой, последней ступени ракеты-носителя “Юнона-1” . Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей.

Важный научный результат  полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г. в США  была предпринята вторая попытка  запустить спутник “Авангард-1”  , но она также закончилась  аварией, как и первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту “Авангард-1” толь ко три из них были успешными. Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и т.д.) 17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда “Пионер-1” , также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959 г. “Пионер-4” , массой 6,1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км) .

Так же как и при запуске  спутника Земли, приоритет в запуске  первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом  “Луна-1” впервые достигла второй космической скорости. “Луна-1”  имела массу 361,3 кг и пролетела  мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к “Луне-1” , было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея.

“Луна-2” запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного по ля и радиационного пояса.

Автоматическая межпланетная станция (АМС) “Луна-3” была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, не видимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

Человек в космосе 

12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени  в нескольких десятках километров  севернее поселка Тюратам в  Казахстане на советском космодроме  Байконур состоялся запуск межконтинентальной  баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль “Восток” с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство.

Космический корабль состоял  из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял  собой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм (760 мм рт. ст.) . “Восток 1” имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг. Космический корабль “Восток” выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека.

Через четыре недели после  полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом.

Хотя он и не достиг околоземной  орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард, запущенный с мыса Канаверал в КК “Меркурий-3” с помощью модифицированной баллистической ракеты “Редстоун” , провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осуществлять ручное управление космическим кораблем. КК “Меркурий” значительно отличался от КК “Восток”.

Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в  форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания 1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.