До недавнего времени астрономы полагали, что такое понятие, как планета, касается исключительно Солнечной системы. Все, что находится за ее пределами, - это неизведанные космические тела, чаще всего звезды очень крупных масштабов. Но, как выяснилось позже, планеты, словно горошины, разбросаны по всей Вселенной. Они различны по своему геологическому и химическому составу, могут иметь или не иметь атмосферу, и все это зависит от взаимодействия с ближайшей звездой. Расположение планет в нашей Солнечной системе уникально. Именно этот фактор является основополагающим для тех условий, которые образовались на каждом отдельном космическом объекте.
Наш космический дом и его особенности
В центре Солнечной системы находится одноименная звезда, которая входит в разряд желтых карликов. Ее магнитного поля хватает для того, чтобы удерживать вокруг своей оси девять планет различных размеров. Среди них встречаются карликовые каменистые космические тела, газовые необъятные гиганты, которые достигают чуть ли не параметров самой звезды, и объекты «среднего» класса, к которым относится Земля. Расположение планет Солнечной системы не происходит в возрастающем или убывающем порядке. Можно сказать, что относительно параметров каждого отдельного астрономического тела их расположение хаотично, то есть большое чередуется с малым.
Строение СС
Чтобы рассмотреть расположение планет в нашей системе, необходимо брать в качестве точки отсчета Солнце. Эта звезда находится в центре СС, и именно ее магнитные поля корректируют орбиты и движения всех окружающих космических тел. Вокруг Солнца вращается девять планет, а также кольцо астероидов, которое находится между Марсом и Юпитером, и пояс Койпера, располагающийся за пределами Плутона. В этих промежутках также выделяются отдельные карликовые планеты, которые иногда приписывают к основным единицам системы. Другие же астрономы полагают, что все эти объекты - не более чем крупные астероиды, на которых ни при каких условиях не сможет зародиться жизнь. К данному разряду они приписывают и сам Плутон, оставляя в нашей системе лишь 8 планетарных единиц.
Порядок расположения планет
Итак, мы перечислим все планеты, начиная с ближайшей к Солнцу. На первом месте Меркурий, Венера, затем - Земля и Марс. После Красной планеты проходит кольцо астероидов, за которыми начинается парад гигантов, состоящих из газов. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Список завершает карликовый и ледяной Плутон, со своим не менее холодным и черным спутником Хароном. Как мы уже говорили выше, в системе выделяют еще несколько карликовых космических единиц. Расположение планет-карликов этой категории совпадает с поясами Койпера и астероидов. Церера находится в астероидном кольце. Макемаке, Хаумеа и Эрида - в поясе Койпера.
Планеты земной группы
В данную категорию включены космические тела, которые по своему составу и параметрам имеют много общего с нашей родной планетой. Их недра также наполнены металлами и камнем, вокруг поверхности образуется либо полноценная атмосфера, либо дымка, которая ее напоминает. Расположение планет земной группы легко запомнить, ведь это первые четыре объекта, которые находятся непосредственно рядом с Солнцем - Меркурий, Венера, Земля и Марс. Характерными чертами являются небольшие размеры, а также длительный период ращения вокруг своей оси. Также из всех планет земной группы только сама Земля и Марс имеют спутники.
Гиганты, состоящие из газов и раскаленных металлов
Расположение планет Солнечной системы, которые именуются газовыми гигантами, является самым удаленным от главного светила. Они находятся за астероидным кольцом и протягиваются чуть ли не до пояса Койпера. Всего насчитывается четыре гиганта - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Каждая из этих планет состоит из водорода и гелия, а в области ядра находятся раскаленные до жидкого состояния металлы. Все четыре гиганта характеризуются невероятно сильным гравитационным полем. За счет этого они притягивают к себе многочисленные спутники, которые образуют вокруг них чуть ли не целые астероидные системы. Газовые шары СС очень быстро вращаются, потому на них нередко случаются вихри, ураганы. Но, несмотря на все эти сходства, стоит помнить, что каждый из гигантов уникален и по своему составу, и по размеру, и по силе гравитации.
Карликовые планетки
Так как мы уже детально рассмотрели расположение планет от Солнца, нам известно, что Плутон находится дальше всех, и его орбита самая гигантская в СС. Именно он - самый главный представитель карликов, и только он из этой группы является наиболее изученным. Карликами именуют те космические тела, которые слишком малы для планет, но и велики для астероидов. Их структура может быть сравнима с Марсом или Землей, а может быть просто каменистой, как у любого астероида. Выше мы перечислили самых ярких представителей этой группы - это Церера, Эрида, Макемаке, Хаумеа. На самом деле карлики встречаются не только в двух астероидных поясах СС. Нередко ими называют спутники газовых гигантов, которые притянулись к ним за счет огромной
Земля, как и все планеты нашей Солнечной Системы, вращается вокруг Солнца. А вокруг планет вращаются их луны.
Начиная с 2006 года, когда из разряда планет и переведен в карликовые планеты, в нашей системе насчитывается 8 планет.
Расположение планет
Все они расположены на почти круговых орбитах и вращаются в направлении вращения самого Солнца, за исключением Венеры. Венера вращается в обратном направлении — с востока на запад, в отличии от Земли, которая вращается с запада на восток, как и большинство других планет.
Однако движущаяся модель Солнечной системы столько мелких подробностей не показывает. Из других странностей, стоит отметить то, что Уран вращается практически лежа на боку (подвижная модель Солнечной системы это тоже не показывает), его ось вращения наклонена на, примерно, 90 градусов. Связывают это с катаклизмом произошедшим очень давно и повлиявшим на наклонение его оси. Это могло быть столкновение с каким-либо крупным космическим телом, которому не посчастливилось пролетать мимо газового гиганта.
Какие существуют группы планет
Планетарная модель Солнечной системы в динамике показывает нам 8 планет, которые делятся на 2 типа: планеты Земной группы (к ним относятся: Меркурий, Венера, Земля и Марс) и планеты газовые гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
Эта модель хорошо демонстрирует различия в размерах планет. Планеты одной группы объединяют похожие характеристики, начиная от строения и кончая относительными размерами, подробная модель Солнечной системы в пропорциях это наглядно демонстрирует.
Пояса из астероидов и ледяных комет
Помимо планет, наша система содержит сотни спутников (у одного Юпитера их 62 штуки), миллионы астероидов и миллиарды комет. Также между орбитами Марса и Юпитера существует пояс астероидов и интерактивная модель Солнечной системы флеш его наглядно демонстрирует.
Пояс Койпера
Пояс остался со времен образования планетной системы, а после орбиты Нептуна простирается пояс Койпера, в котором до сих пор скрываются десятки ледяных тел, некоторые из которых даже больше Плутона.
И на расстоянии 1-2 светового года располагается облако Оорта, поистине гигантская сфера, опоясывающая Солнце и представляющая собой остатки строительного материала, который был выброшен после окончания формирования планетной системы. Облако Оорта столь велико что мы не в состоянии показать вам его масштаб.
Регулярно поставляет нам долгопериодические кометы, которым требуется порядка 100000 лет чтобы добраться до центра системы и радовать нас своим повелением. Однако не все кометы из облака переживают встречу с Солнцем и прошлогоднее фиаско кометы ISON яркое тому подтверждение. Жаль, что данная модель системы флеш, не отображает столь мелкие объекты как кометы.
Было бы неправильно обойти вниманием столь важную группу небесных тел, которую выделили в отдельную таксономию сравнительно недавно, после того как Международный астрономический союз (MAC) в 2006 году провел свою знаменитую сессию на которой планету Плутон.
Предыстория открытия
А предыстория началась сравнительно недавно, с вводом в начале 90-х годов современных телескопов. Вообще начало 90-х ознаменовалось рядом крупных технологических прорывов.
Во-первых , именно в это время был введен в строй орбитальный телескоп имени Эдвина Хаббла, который своим 2.4 метровым зеркалом, вынесенным за пределы земной атмосферы, открыл совершенно удивительный мир, недоступный наземным телескопам.
Во-вторых , качественное развитие компьютерных и различных оптических систем позволило астрономам не только построить новые телескопы, но и существенно расширить возможности старых. За счет применения цифровых камер, которые полностью вытеснили пленку. Появилась возможность накапливать свет и вести учет практически каждого фотона упавшего на матрицу фотоприемника, с недосягаемой точностью, а компьютерное позиционирование и современные средства обработки быстро перенесли, столь передовую науку как астрономия, на новую ступень развития.
Тревожные звоночки
Благодаря этим успехам стало возможным открывать небесные тела, довольно крупных размеров, за пределами орбиты Нептуна. Это были первые “звоночки”. Ситуация сильно обострилась в начале двухтысячных именно тогда, в 2003-2004 годах были открыты Седна и Эрида, которые по предварительным расчетам имели одинаковый с Плутоном размер, а Эрида и вовсе его превосходила.
Астрономы зашли в тупик: либо признать, что они открыли 10 планету, либо с Плутоном что-то не так. А новые открытия не заставили себя долго ждать. В 2005 году была обнаружена , которая вместе в Кваваром, открытым еще в июне 2002 года, Орком и Варуной буквально заполонили транснептуновое пространство, которое за орбитой Плутона, до этого, считалось чуть ли не пустым.
Международный астрономический союз
Созванный в 2006 году Международный астрономический союз постановил что Плутон, Эрида, Хаумеа и примкнувшая к ним Церера относятся к . Объекты которые находились в орбитальном резонансе с Нептуном в соотношении 2:3 стали называться плутино, а все остальные объекты пояса Койпера – кьюбивано. С тех пор у нас с вами осталось всего 8 планет.
История становления современных астрономических взглядов
Схематическое изображение Солнечной системы и космических аппаратов покидающих ее пределы
Сегодня гелиоцентрическая модель Солнечной системы является непреложной истиной. Но так было не всегда, а до тех пор пока польский астроном Николай Коперник не предложил идею (которую высказывал еще Аристарх) о том, что не Солнце вращается вокруг Земли, а наоборот. Следует помнить, что некоторые до сих пор думают, что Галилео создал первую модель Солнечной системы. Но это заблуждение, Галилей всего лишь высказывался в защиту Коперника.
Модель Солнечной системы по Копернику не всем пришлась по вкусу и многие его последователи, например монах Джордано Бруно, были сожжены. Но модель по Птолемею не могла полностью объяснить наблюдаемых небесных явлений и зерна сомнений, в умах людей, были уже посажены. К примеру геоцентрическая модель не была в состоянии полностью объяснить неравномерность движения небесных тел, например попятные движения планет.
В разные этапы истории существовало множество теорий устройства нашего мира. Все они изображались в виде рисунков, схем, моделей. Тем не менее, время и достижения научно-технического прогресса расставили все на свои места. И гелиоцентрическая математическая модель Солнечной системы это уже аксиома.
Движение планет теперь на экране монитора
Погружаясь в астрономию как науку, человеку неподготовленному бывает трудно представить себе все аспекты космического мироустройства. Для этого оптимально подходит моделирование. Модель Солнечной системы онлайн появилась благодаря развитию компьютерной техники.
Не осталась без внимания и наша планетарная система. Специалистами в области графики была разработана компьютерная модель Солнечной системы с вводом дат, которая доступна каждому. Она представляет собой интерактивное приложение, отображающее движение планет вокруг Солнца. Кроме того, она показывает, как вокруг планет вращаются наиболее крупные спутники. Также мы можем увидеть между Марсом и Юпитером и зодиакальные созвездия.
Как пользоваться схемой
Движение планет и их спутников, соответствуют их реальному суточному и годичному циклу. Также модель учитывает относительные угловые скорости и начальные условия движения космических объектов друг относительно друга. Поэтому в каждый момент времени их относительное положение соответствует реальному.
Интерактивная модель Солнечной системы позволяет ориентироваться во времени с помощью календаря, который изображен в виде внешней окружности. Стрелка на ней указывает на текущую дату. Скорость течения времени можно изменять, перемещая ползунок в левом верхнем углу. Также есть возможность включить отображение фаз Луны, при чем в левом нижнем углу отобразится динамика лунных фаз.
Некоторые допущения
От поверхности к ядру: восемь путешествий по недрам планет Солнечной системы.
Восемь планет нашей Солнечной системы принято разделять на внутренние (Меркурий, Венера, Земля, Марс), расположенные ближе к звезде, и внешние (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Отличаются они не только расстоянием до Солнца, но и рядом других характеристик. Внутренние планеты − плотные и каменистые, небольших размеров; внешние − газовые гиганты. У внутренних совсем немного естественных спутников, или нет вовсе; у внешних их десятки, а у Сатурна есть еще и кольца.
Сравнительные размеры планет (слева направо: Меркурий, Венера, Земля, Марс)
NASA
Базовая «анатомия» внутренних планет Солнечной системы проста: все они состоят из коры, мантии и ядра. Кроме того, у некоторых ядро разделяется на внутреннее и внешнее. Например, как устроена Земля? Твердая кора покрывает полурасплавленную мантию, а в центре находится «двухслойное» ядро − жидкое внешнее и твердое внутреннее. Кстати, именно наличие жидкого металлического ядра создает на планете глобальное магнитное поле. На Марсе, к примеру, все немного иначе: твердая кора, твердая мантия, твердое ядро − он напоминает цельный бильярдный шар, и никакого магнитного поля у него нет.
Газовые гиганты − Сатурн и Юпитер − сложены совершенно иначе. Из самого названия этого типа планет понятно, что они представляют собой огромные шары газа, не имеющие твердой поверхности. Если б кому-нибудь довелось спускаться на одну из таких планет, он падал бы и падал к ее центру, где расположено небольшое твердое ядро. На Уране и Нептуне аммиак, метан и другие знакомые нам газы могут существовать лишь в твердой форме, поэтому две дальние планеты представляют собой огромные шары из льда и твердых фрагментов − ледяные гиганты. Впрочем, давайте рассмотрим их все по порядку, одну за другой.
Меркурий: громадное ядро
Ближайшая к Солнцу планета − одна из самых плотных в нашем списке: будучи чуть меньше спутника Сатурна Титана, она более чем вдвое тяжелее его. Плотнее Меркурия только Земля, но Земля достаточно велика для того, чтобы ее уплотняла еще и собственная гравитация, а если б этот эффект не проявлялся, то Меркурий был бы чемпионом.
Здесь царит тяжелое железо-никелевое ядро. Оно исключительно велико для планеты таких размеров − по некоторым предположениям, ядро может занимать основную часть объема Меркурия и иметь радиус около 1800-1900 км, примерно с Луну. Зато окружающие его кремниевые мантия и кора сравнительно тонки, не более 500-600 км в толщину. Судя по тому, что планета вращается слегка неравномерно (как сырое яйцо), ядро ее расплавлено и создает на планете глобальное магнитное поле.
Происхождение большого, плотного, исключительно богатого железом ядра Меркурия остается загадкой. Возможно, некогда Меркурий был в несколько раз крупнее, и ядро его не было чем-то аномальным, но в результате столкновения с неизвестным телом от него «отвалился» изрядный кусок коры и мантии. К сожалению, подтвердить эту теорию пока не удается.
1. Кора, толщина — 100-300 км. 2. Мантия, толщина — 600 км. 3. Ядро, радиус — 1800 км.
Joel Holdsworth
Венера: толстая кора
Самая беспокойная и горячая планета Солнечной системы. Ее чрезвычайно плотная и бурная атмосфера состоит из углекислого газа, метана и сероводорода, который выбрасывают многочисленные активные вулканы. Поверхность Венеры на 90% покрыта базальтовой лавой, здесь имеются обширные возвышенности на манер земных материков − жаль, что вода в жидком виде здесь существовать не может, вся она давно испарилась.
Внутреннее строение Венеры изучено плохо. Считается, что ее толстая силикатная кора уходит в глубину на несколько десятков километров. Судя по некоторым данным, 300-500 млн лет назад планета полностью обновила кору в результате катастрофических масштабов вулканизма. Предположено, что тепло, которое вырабатывается в недрах планеты из-за радиоактивного распада, не может на Венере «стравливаться» постепенно, как на Земле, посредством тектоники плит. Тектоники плит здесь нет, и энергия эта накапливается подолгу, и время от времени «прорывается» такими глобальными вулканическими «бурями».
Под корой Венеры начинается 3000-километровый слой расплавленной мантии неустановленного состава. А раз Венера относится к тому же типу планет, что и Земля, у нее предполагается и наличие железо-никелевого ядра диаметром около 3000 км. С другой стороны, наблюдения не обнаружили у Венеры собственного магнитного поля. Это может означать, что заряженные частицы в ядре не двигаются, и оно находится в твердом состоянии.
Возможное внутреннее строение Венеры
Wikimedia/ Vzb83
Земля: всё идеально
Наша любимая родная планета изучена, конечно, лучше всех, в том числе и геологически. Если двигаться от ее поверхности в глубину, твердая кора будет тянуться до примерно 40 км. Резко отличаются континентальная и океаническая кора: толщина первой может доходить до 70 км, а второй − практически не бывает более 10 км. Первая содержит немало вулканических пород, вторая покрыта толстым слоем осадочных.
Кора, как потрескавшаяся сухая грязь, разделена на литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Судя по современным данным, тектоника плит − уникальное в Солнечной системе явление, которое обеспечивает постоянное и некатастрофическое, в целом спокойное обновление ее поверхности. Очень удобно для всех!
Ниже начинаются слои мантии: верхняя (40-400 км), нижняя (до 2700 км). На мантию приходится львиная доля массы планеты − почти 70%. По объему мантия еще внушительнее: если не считать атмосферу, она занимает около 83% нашей планеты. Состав мантии, скорее всего, напоминает состав каменистых метеоритов, она богата кремнием, железом, кислородом, магнием. Несмотря на постоянное перемешивание, не стоит считать мантию жидкой в привычном понимании этого слова. Из-за огромного давления почти все ее вещество находится в кристаллическом состоянии.
Наконец, мы попадем в железо-никелевое ядро: расплавленное внешнее (на глубине до 5100 км) и твердое внутреннее (вплоть до 6400 км). На ядро приходится почти 30% массы Земли, а конвекция жидкого металла во внешнем ядре создает на планете глобальное магнитное поле.
Общая структура планеты Земля
Wikimedia/ Jeremy Kemp
Марс: застывшие плиты
Хотя сам Марс заметно меньше Земли, интересно, что площадь его поверхности примерно равна площади земной суши. Но перепады высот здесь куда заметнее: на Красной планете расположены самые высокие в Солнечной системе горы. Местный Эверест − Олимпус Монс − поднимается на высоту 24 км, а громадные горные хребты выше 10 км могут тянуться на тысячи километров.
Покрытая базальтовыми породами кора планеты в северном полушарии имеет толщину около 35 км, а в южном − аж до 130 км. Считается, что некогда на Марсе также существовало движение литосферных плит, однако с какого-то момента они остановились. Из-за этого вулканические точки перестали менять свое расположение, и вулканы стали расти и расти сотни миллионов лет, создавая исключительно могучие горные вершины.
Средняя плотность планеты довольно невелика − видимо, из-за небольших размеров ядра и наличия в нем немалого (до 20%) количества легких элементов − скажем, серы. Судя по имеющимся данным, ядро Марса имеет радиус около 1500-1700 км и остается жидким лишь частично, а значит − способно создавать на планете лишь очень слабое магнитное поле.
Сравнение строения Марса и других планет земной группы
NASA
Юпитер: сила тяжести и легкие газы
Сегодня не существует технических возможностей исследовать строение Юпитера: слишком уж велика эта планета, слишком сильна ее гравитация, слишком плотна и неспокойна атмосфера. Впрочем, где здесь кончается атмосфера и начинается сама планета, сказать трудно: этот газовый гигант, по сути, не имеет никаких четких внутренних границ.
По существующим теориям, в центре Юпитера имеется твердое ядро по массе в 10-15 раз больше Земли и в полтора раза крупнее ее по размерам. Впрочем, на фоне планеты-великана (масса Юпитера больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых) эта величина совсем незначительна. Вообще же Юпитер состоит на 90% из обычного водорода, а на оставшиеся 10% − из гелия, с некоторым количеством простых углеводородов, азота, серы, кислорода. Но не стоит думать, что из-за этого структура газового гиганта «проста».
При колоссальном давлении и температуре водород (а по некоторым данным, и гелий) здесь должен существовать, в основном, в необычной металлической форме − этот слой, возможно, тянется на глубину в 40-50 тыс. км. Здесь электрон отрывается от протона и начинает вести себя свободно, как в металлах. Такой жидкий металлический водород, естественно, является отличным проводником и создает на планете исключительно мощное магнитное поле.
Модель внутренней структуры Юпитера
NASA
Сатурн: саморазогревающаяся система
Несмотря на все внешние различия, отсутствие знаменитого Красного пятна и наличие еще более знаменитых колец, Сатурн очень похож на соседний Юпитер. Он состоит из водорода на 75%, и на 25% из гелия, со следовым количеством воды, метана, аммиака и твердых веществ, в основном сосредоточенных в горячем ядре. Как и на Юпитере, здесь имеется толстый слой металлического водорода, создающий мощное магнитное поле.
Пожалуй, главным отличием двух газовых гигантов являются теплые недра Сатурна: процессы в глубине поставляют планете уже больше энергии, чем солнечное излучение − он излучает в 2,5 раза больше энергии сам, чем получает от Солнца.
Этих процессов, видимо, два (отметим, что и на Юпитере они также работают, просто на Сатурне имеют большее значение) − радиоактивный распад и механизм Кельвина − Гельмгольца. Работу этого механизма можно представить довольно легко: планета охлаждается, давление в ней падает, и она немного сжимается, а сжатие создает дополнительное тепло. Впрочем, нельзя исключать и наличие других эффектов, создающих энергию в недрах Сатурна.
Внутреннее строение Сатурна
Wikimedia
Уран: лед и камень
А вот на Уране внутреннего тепла явно недостаточно, причем настолько, что это до сих пор требует специального объяснения и озадачивает ученых. Даже Нептун, на Уран очень похожий, излучает тепло в разы больше, Уран же мало того, что получает от Солнца совсем немного, так и отдает порядка 1% этой энергии. Это самая холодная планета Солнечной системы, температура здесь может падать до 50 Кельвин.
Считается, что основная масса Урана приходится на смесь льдов − водного, метанового и аммиачного. Вдесятеро меньше по массе здесь водорода с гелием, и еще меньше твердых пород, скорее всего, сосредоточенных в сравнительно небольшом каменном ядре. Основная доля приходится на ледяную мантию. Правда, этот лед − не совсем та субстанция, к которой мы привыкли, он текуч и плотен.
Это означает, что у ледяного гиганта тоже нет никакой твердой поверхности: газообразная, состоящая из водорода и гелия атмосфера без явной границы переходит в жидкие верхние слои самой планеты.
Внутреннее строение Урана
Wikimedia/ FrancescoA
Нептун: алмазный дождь
Как и у Урана, у Нептуна атмосфера особенно заметна, она составляет 10-20% всей массы планеты и простирается на 10-20% расстояния до ядра в ее центре. Состоит она из водорода, гелия и метана, который придает планете голубоватый цвет. Опускаясь сквозь нее вглубь, мы заметим, как атмосфера постепенно уплотняется, медленно переходя в жидкую и горячую электропроводящую мантию.
Мантия Нептуна в десяток раз тяжелее всей нашей Земли и богата аммиаком, водой, метаном. Она действительно горяча − температура может достигать тысяч градусов − но традиционно вещество это называют ледяным, а Нептун, как и Уран, относят к ледяным гигантам.
Существует гипотеза, согласно которой ближе к ядру давление и температура достигают такой величины, что метан «рассыпается» и «спрессовывается» в кристаллы алмазов, которые на глубине ниже 7000 км образуют океан «алмазной жидкости», который проливается «дождями» на ядро планеты. Железо-никелевое ядро Нептуна богато силикатами и лишь немногим больше земного, хотя давление в центральных областях гиганта намного выше.
1. Верхняя атмосфера, верхние облака 2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана 3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда 4. Железо-никелевое ядро
Naked Science
http://naked-science.ru/article/nakedscience/kak-ustroeny-planety
Солнечная система представляет собой группу планет, вращающихся по определенным орбитам вокруг яркой звезды - Солнца. Это светило является главным источником тепла и света в Солнечной системе.
Считается, что наша система планет образовалась в результате взрыва одной или нескольких звезд и произошло это около 4,5 миллиардов лет назад. Вначале Солнечная система представляла собой скопление газа и частиц пыли, однако, со временем и под воздействием собственной массы, возникло Солнце и другие планеты.
Планеты Солнечной системы
В центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по своим орбитам двигаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
До 2006 г к этой группе планет относится и Плутон, он считался 9-й планетой от Солнца, однако, из-за его значительной отдаленности от Солнца и небольших размеров, он был исключен из этого списка и назван планетой-карликом. Вернее, это одна из нескольких планет-карликов в поясе Койпера.
Все указанные выше планеты принято делить на две большие группы: земная группа и газовые гиганты.
В земную группу относят такие планеты, как: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Они отличаются небольшими размерами и каменистой поверхностью, а кроме того, расположены ближе остальных к Солнцу.
К газовым гигантам относят: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Для них характерны большие размеры и наличие колец, представляющих собой ледяную пыль и скалистые куски. Состоят эти планеты в основном из газа.
Солнце
Солнце является звездой, вокруг которой вращаются все планеты и спутники в солнечной системе. Оно состоит из водорода и гелия. Возраст Солнца составляет 4,5 миллиарда лет, оно находится только на середине своего жизненного цикла, постепенно увеличивается в размерах. Сейчас диаметр Солнца - 1 391 400 км. Еще через столько же лет эта звезда расширится и достигнет орбиты Земли.
Солнце является источником тепла и света для нашей планеты. Его активность увеличивается или становится слабее раз в 11 лет.
Из-за чрезвычайно высоких температур на его поверхности подробное изучение Солнца крайне затруднено, по попытки запустить специальный аппарат как можно ближе к звезде продолжаются.
Земная группа планет
Меркурий
Эта планета является одной из самых маленьких в Солнечной системе, ее диаметр составляет 4 879 км. Кроме того, она ближе всех расположена к Солнцу. Такое соседство предопределило существенную разницу температур. Средняя температура на Меркурии в дневное время составляет +350 градусов Цельсия, а в ночное время - -170 градусов.
Если ориентироваться на земной год, то Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 дней, а одни сутки там длятся 59 земных дней. Было замечено, что эта планета периодически может менять скорость своего вращения вокруг Солнца, отдаленность от него и свое положение.
Атмосферы на Меркурии нет, в связи с этим, его часто атакуют астероиды и оставляют после себя на его поверхности очень много кратеров. На этой планете были обнаружены натрий, гелий, аргон, водород, кислород.
Подробное изучение Меркурия представляет большие сложности в связи с его близким соседством с Солнцем. Иногда Меркурий можно увидеть с Земли невооруженным глазом.
По одной из теорий считается, что Меркурий ранее был спутником Венеры, однако, доказать это предположение пока не удалось. Своего спутника у Меркурия нет.
Венера
Эта планета вторая от Солнца. По своим размерам она близка к диаметру Земли, диаметр составляет 12 104 км. По всем остальным показателям Венера существенно отличается от нашей планеты. Сутки здесь длятся 243 земных дня, а год - 255 дней. Атмосфера Венеры на 95% состоит из углекислого газа, который создает на ее поверхности парниковый эффект. Это приводит к тому, что средняя температура на планете составляет 475 градусов Цельсия. Атмосфера также включает в себя 5% азота и 0,1% кислорода.
В отличие от Земли, большая часть поверхности которой покрыта водой, на Венере жидкости нет, а практически вся поверхность занята застывшей базальтовой лавой. По одной из теорий, раньше на этой планете были океаны, однако, в результате внутреннего нагревания они испарились, а пары были унесены солнечным ветром в космическое пространство. Вблизи поверхности Венеры дуют слабые ветры, однако, на высоте 50 км их скорость значительно увеличивается и составляет 300 метров в сек.
На Венере много кратеров и возвышенностей, напоминающих земные материки. Образование кратеров связывают с тем, что ранее на планете была менее плотная атмосфера.
Отличительной особенностью Венеры является то, что в отличие от остальных планет ее движение происходит не с запада на восток, а с востока на запад. Ее можно увидеть с Земли даже без помощи телескопа после заката или перед восходом Солнца. Это происходит благодаря способности ее атмосферы хорошо отражать свет.
Спутник у Венеры отсутствует.
Земля
Наша планета находится на расстоянии 150 млн км от Солнца и это позволяет создавать на ее поверхности температуру, пригодную для существования воды в жидком виде, а, значит, для появления жизни.
Ее поверхность на 70% покрыта водой, и она является единственной из планет, на которой есть такое количество жидкости. Считается, что много тысяч лет назад содержащийся в атмосфере пар создал на поверхности Земли температуру, необходимую для образования воды в жидкой форме, а солнечная радиация способствовала фотосинтезу и рождению жизни на планете.
Особенностью нашей планеты является то, что под земной корой находятся огромные тектонические плиты, которые перемещаясь, сталкиваются друг с другом и приводят к изменению ландшафта.
Диаметр Земли составляет 12 742 км. Земные сутки длятся 23 ч 56 мин 4 сек, а год - 365 дней 6 ч 9 мин 10 сек. Ее атмосфера на 77% состоит из азота, 21% кислорода и небольшого процента остальных газов. Ни одна из атмосфер других планет Солнечной системы не имеет такого количества кислорода.
Согласно исследованиям ученых, возраст Земли составляет 4,5 миллиарда лет, приблизительно столько же существует ее единственный спутник Луна. Она всегда повернута к нашей планете только одной стороной. На поверхности Луны много кратеров, гор и равнин. Она очень слабо отражает солнечный свет, поэтому ее видно с Земли в бледно-лунном сиянии.
Марс
Эта планета является четвертой по счету от Солнца и удалена от него на расстояние в 1,5 раза большего, чем Земля. Диаметр Марса меньше земного и составляет 6 779 км. Средняя температура воздуха на планете колеблется от -155 градусов, до +20 градусов в области экватора. Магнитное поле на Марсе значительно слабее, чем у Земли, а атмосфера довольно разряжена, что позволяет беспрепятственно солнечной радиации воздействовать на поверхность. В связи с этим, если на Марсе и есть жизнь, то не на поверхности.
При обследовании с помощью марсоходов было установлено, что на Марсе много гор, а также высохшие русла рек и ледники. Поверхность планеты покрыта песком красного цвета. Это цвет Марсу придает оксид железа.
Одним из наиболее частых событий на планете являются пылевые бури, которые носят объемный и разрушительный характер. Геологической активности на Марсе обнаружить не удалось, однако, достоверно известно, что ранее на планете происходили значительные геологические события.
Атмосфера Марса состоит на 96% из углекислого газа, 2,7% азота и 1,6% аргона. Кислород и водяной пар находятся в минимальных количествах.
Сутки на Марсе схожи по продолжительности с земными и составляют 24 ч 37 мин 23 с. Год на планете длится вдвое дольше земного - 687 суток.
У планеты есть два спутника Фобос и Деймос. Они имеют небольшие размеры и неровную форму, напоминающую астероиды.
Иногда Марс тоже видно с Земли невооруженным взглядом.
Газовые гиганты
Юпитер
Эта планета является самой большой в Солнечной системе и имеет диаметр 139 822 км, что в 19 раз больше земного. Сутки на Юпитере длятся 10 часов, а год равен приблизительно 12 земным годам. Юпитер в основном состоит из ксенона, аргона и криптона. Если бы он был в 60 раз больше, то мог бы стать звездой благодаря спонтанной термоядерной реакции.
Средняя температура на планете составляет -150 градусов Цельсия. Атмосфера состоит из водорода и гелия. Кислорода и воды на его поверхности нет. Есть предположение, что в атмосфере Юпитера есть лед.
Юпитер имеет огромное количество спутников - 67. Наиболее крупными из них являются Ио, Ганимед, Каллисто и Европа. Ганимед является одним из наиболее крупных спутников в Солнечной системе. Его диаметр составляет 2634 км, что примерно соответствует размерам Меркурия. Кроме того, на его поверхности просматривается толстый слой льда, под которым может находиться вода. Самым древним из спутников считается Каллисто, так как именно его поверхность имеет наибольшее количество кратеров.
Сатурн
Эта планета вторая по размерам в Солнечной системе. Ее диаметр составляет 116 464 км. Она наиболее схожа по своему составу с Солнцем. Год на этой планете длится довольно долго, почти 30 земных лет, а сутки - 10,5 часов. Средняя температура на поверхности составляет -180 градусов.
Его атмосфера состоит в основном из водорода и небольшого количества гелия. В ее верхних слоях часто возникают грозы и полярные сияния.
Сатурн уникален тем, что имеет 65 спутников и несколько колец. Кольца состоят из маленьких частиц льда и каменистых образований. Ледяная пыль прекрасно отражает свет, поэтому кольца Сатурна очень хорошо видно в телескоп. Однако, он не единственная планета, имеющая диадему, просто у других планет она менее заметна.
Уран
Уран является третьей по размеру планетой в солнечной системе и седьмой по счету от Солнца. Он имеет диаметр 50 724 км. Его также называют «ледяной планетой», так как температура на его поверхности составляет -224 градусов. Сутки на Уране длятся 17 часов, а год - 84 земных года. При этом лето длится столько же, сколько и зима - 42 года. Такое природное явление связано с тем, что ось той планеты расположена под углом в 90 градусов к орбите и получается, что Уран как бы «лежит на боку».
У Урана есть 27 спутников. Наиболее известными из них являются: Оберон, Титания, Ариэль, Миранда, Умбриэль.
Нептун
Нептун - восьмая планета от Солнца. По своему составу и размерам он схож со своим соседом Ураном. Диаметр этой планеты составляет 49 244 км. Сутки на Нептуне длятся 16 часов, а год равен 164 земным годам. Нептун относится к ледяным гигантам и долгое время считалось, что на его ледяной поверхности не происходит никаких погодных явлений. Однако, недавно было установлено, что на Нептуне бушую вихри и скорость ветра самая высокая из планет солнечной системе. Она достигает 700 км/час.
Нептун имеет 14 спутников, самым известным из которых является Тритон. Известно, что он обладает собственной атмосферой.
Нептун также имеет кольца. У этой планеты их 6.
Интересные факты о планетах Солнечной системы
По сравнению с Юпитером Меркурий кажется точкой в небе. Вот такие на самом деле пропорции в Солнечной системе:
Венеру часто называют Утренней и Вечерней звездой, так как она первая из звезд видна на небосклоне с началом заката и последней исчезает из видимости с рассветом.
Интересным фактом про Марс является то обстоятельство, что на нем был найдет метан. В связи с разреженной атмосферой он постоянно испаряется, а это означает, что на планете находится постоянный источник этого газа. Таким источником могут быть живые организмы внутри планеты.
На Юпитере нет смены времен года. Самой большой загадкой является так называемое «Большое красное пятно». Его происхождение на поверхности планеты до сих пор до конца не выяснено Ученые предполагают, что оно образовано огромным ураганом, который вращается с очень большой скоростью уже несколько столетий.
Интересным является тот факт, что Уран, как и многие планеты Солнечной системы, имеет свою систему колец. Из-за того, что частицы, входящие в их состав, плохо отражают свет, кольца не удалось обнаружить сразу после открытия планеты.
Нептун отличается насыщенным синим цветом, поэтому его назвали в честь древнеримского бога - хозяина морей. Из-за дальнего расположения эта планета была открыта одной из последних. При этом, ее расположение было вычислена математически, а по прошествии времени ее смогли увидеть, и именно в рассчитанном месте.
Свет от Солнца до поверхности нашей планеты доходит за 8 минут.
Солнечная система, несмотря на ее длительное и тщательное изучение, таит в себе еще множество загадок и тайн, раскрыть которые еще только предстоит. Одной из самых завораживающих гипотез является предположение о присутствии жизни на других планетах, поиски которой активно продолжаются.
В состав Солнечной системы входят: Солнце – центральное тело; девять больших планет с их спутниками (более 60); малые планеты – астероиды (50-60 тысяч); кометы и метеорные тела (метеориты и метеоры).
Солнце – ближайшая к нам звезда. Расстояние от Земли до Солнца составляет 149,6 миллионов километров. Это расстояние условно называют одной астрономической единицей – 1 а.е. Свет проходит его за 8 минут и 19 секунд.
Масса Солнца в 770 раз превышает массу всех планет вместе взятых. В объеме Солнца мог бы уместиться 1 миллион таких шаров, как Земля. В Солнце сосредоточено 99,9% всей массы Солнечной системы.
Солнце представляет собой огромный плазменный шар (радиус его приблизительно 700 000 км), состоящий на 80% из водорода и почти на 20% из гелия. В недрах Солнца происходят термоядерные реакции: водород превращается в гелий, что сопровождается колоссальным выделением энергии.
Температура на поверхности Солнца приблизительно 6000 о С, а в его недрах – 15-20 млн. градусов.
Интенсивность процессов, протекающих на поверхности Солнца, периодически меняется, при этом говорят, что изменяется солнечная активность. Период изменения активности Солнца составляет в среднем 11 лет. Одновременно с одиннадцатилетним циклом протекает вековой, точнее, 80-90-летний цикл солнечной активности. Несогласованно накладываясь друг на друга, они вносят заметные изменения в процессы, совершающиеся в географической оболочке.
В причинную зависимость от степени напряженности солнечной активности поставлены следующие физические явления: магнитные бури, частоты полярных сияний, количество ультрафиолетовой радиации, интенсивность грозовой деятельности, температура воздуха, атмосферное давление, осадки и др. В конечном итоге изменение солнечной активности может влиять на изменение климата, на прирост древесины, массовое появление вредителей леса и сельскохозяйственных культур, размножение грызунов, промысловых рыб и т.д. С периодической деятельностью Солнца связаны многие заболевания человека (сердечно-сосудистые, нервно-психические, вирусные и др.).
Вокруг Солнца, согласно законам небесной механики, движутся восемь больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
В соответствии с законами И.Кеплера, во-первых, каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце; во-вторых, радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади (т.е. вблизи Солнца планеты движутся быстрее, чем вдали от него); в-третьих, отношение кубов больших полуосей орбит двух любых планет Солнечной системы равно отношению квадратов их обращений вокруг Солнца.
Движение планет подчинено закону всемирного тяготения, открытому И.Ньютоном. Согласно этому закону, все тела взаимодействуют между собой с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратнопропорциональной квадрату расстояния между ними:
F= f ---------, где f –постоянная величина, m 1 и m 2 – массы двух взаимо-
действующих тел, r – расстояние между ними.
По своим размерам и физико-химическим свойствам планеты делятся на две группы: 1) планеты «земной» группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) имеют сравнительно небольшие размеры, относительно непродолжительный период обращения вокруг Солнца, обладают высокой плотностью вещества (от 4,0 до 5,5 г/см 3); 2) планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) имеют гигантские размеры, малую плотность (1,3 –1,6 г/см 3), однотипный химический состав и большое количество спутников. Плутон следует отнести к третьей группе, т.к. по своим размерам он примыкает к планетам «земной» группы, а по физико-химическим свойствам сближается с планетами-гигантами. Вероятно, за орбитой Плутона могут существовать другие тела, орбиты которых представляют собой сильно вытянутые эллипсы.
По отношению к Земной орбите планеты делятся тоже на две группы: 1) внутренние (Меркурий, Венера) находятся всегда вблизи Солнца и поэтому их можно наблюдать на небе либо на востоке перед восходом Солнца, либо на западе после его захода; 2) внешние (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, невооруженным глазом видны только первые три, остальные можно наблюдать лишь в телескоп.
Меркурий – планета самая близкая к Солнцу (расстояние почти 58 млн.км или 0,4 а.е.). Период обращения вокруг Солнца составляет 88 суток. Атмосфера сильно разрежена (практически ее нет, т.к. сила тяжести мала и не может удерживать газовую оболочку). Температура на солнечной стороне +400 о С (ночью ниже –100 о С). Поверхность напоминает лунный ландшафт, т.к. сильно «изрыта» кратерами.
Венера – ближайшая к Земле планета, ее размеры почти такие же, как у Земли (диаметр Венеры составляет около 12 112 км). Расстояние от Солнца до Венеры 108 млн. км (0,7 а.е.); период обращения равен 225 суткам. Венера имеет мощную атмосферу, состоящую из углекислого газа (97%), азота, инертных газов и др. Углекислый газ и водяной пар (0,1%) создают парниковый эффект, в результате чего температура на Венере почти +500 о С. Поверхность планеты всегда скрыта от наблюдателей плотным слоем облаков.
Земля – третья от Солнца планета (расстояние до Солнца приблизительно 150 млн.км, или 1 а.е.). Средний диаметр Земли около 12 742 км; период обращения вокруг Солнца – 1 год. Земля имеет 1 спутник – Луну. (Подробнее см. в главе «Характеристика Земли как планеты»).
Марс – четвертая от Солнца планета (расстояние до Солнца составляет около 228 млн. км, или 1,5 а.е.; период обращения приблизительно 2 года). По диаметру Марс вдвое меньше Земли. Атмосфера его состоит из углекислого газа, аргона и др., плотность ее меньше земной (атмосферное давление у поверхности Марса такое же, как на Земле на высоте 35 км). Температура колеблется от +20 о С до –120 о С. Поверхность Марса имеет красноватый оттенок, а у полюсов видны белые шапки (вероятно, из замерзшей углекислости). Поскольку Марс имеет наклон оси такой же, как у Земли, то на нем хорошо выражена смена времен года (таяние «шапок»). Марс имеет два спутника: Фобос и Деймос.
Юпитер – самая большая планета в Солнечной системе. Расстояние до Солнца 780 млн.км (5 а.е.), период обращения приблизительно 12 лет. Диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли. Из-за быстрого вращения вокруг своей оси Юпитер сильно сжат у полюсов. Атмосфера его состоит из водорода, гелия, метана, аммиака. Температура –140 о С. Юпитер имеет систему небольших колец и 16 спутников (Ио, Европа, Каллисто, Ганимед и др.), причем Ганимед и Каллисто по размерам превышают планету Меркурий.
Сатурн – вторая по величине планета в Солнечной системе. Расстояние до Солнца 1 млрд. 430 млн. км (10 а.е.), период обращения около 30 лет. Атмосфера по составу газов близка к атмосфере Юпитера; температура –170 о С. Сатурн имеет систему колец (внешние, средние, внутренние). Кольца не сплошные, они представляют собой совокупность тел, вращающихся вокруг планеты. У Сатурна есть 18 спутников (Титан, Янус, Рея и др.).
Уран – седьмая от Солнца планета (расстояние до Солнца 2 млрд. 869 млн. км, или 19 а.е.; период обращения приблизительно 84 года). Атмосфера аналогична атмосферам других планет-гигантов, температура –215 о С. Уран имеет систему небольших колец и 17 спутников (Ариель и др.).
Нептун находится на расстоянии 4 млрд. 497 млн. км от Солнца (30 а.е.), период его обращения составляет 165 лет. По размерам и физическим условиям Нептун близок к Урану. Имеет 11 спутников (Тритон, Нереида и др.).
Кроме больших планет, вокруг Солнца движутся и малые планеты – астероиды . Они образуют самостоятельный пояс между орбитами Марса и Юпитера. Астероиды не имеют определенной формы, а представляют собой угловатые глыбы или обломки. Вероятно, что это осколки небольшой разрушенной планеты. Орбиты их достаточно эллиптичны. Крупных астероидов известно около 2000 (Церера, Веста, Паллада, Юнона и др.), а общее их количество более 60 тысяч.
Кометы (в переводе с греческого означает хвостатые). Большинство комет движется вокруг Солнца по сильно вытянутым эллиптическим орбитам. Согласно гипотезе голландского ученого Оорта, на окраинах Солнечной системы остались сгустки вещества, из которого образовались кометы («облако Оорта»). Некоторые кометы являются пришельцами из космоса, их орбиты представляют собой параболы и гиперболы. Кометы имеют вид туманных объектов со светящимся ядром в центре и хвостом, длина которого увеличивается с приближением кометы к Солнцу. Состоят кометы из смерзшихся камней и газов (СО, СО 2, N 2 , СН и др.). При приближении к Солнцу вокруг ядра кометы образуется газовая оболочка (голова, которая может быть размером с Солнце) и хвост – испаряющиеся газы (длина хвоста может достигать десятков млн. км). Наиболее известна комета Галлея с периодом обращения вокруг Солнца 76 лет (последний раз она проходила вблизи Земли в 1986 г. В конце марта 1996 года вблизи Земли прошла комета, которая была видна невооруженным глазом. В 1997 году, в марте-апреле, наблюдалась комета Хёйла-Боппа. Эта комета была открыта в июле 1995 г. американскими учеными А.Хёйлом и Т.Боппом. Оказалось, что данная комета имеет эллиптическую орбиту с периодом около 3000 лет. 23 марта 1997 г. комета проходила мимо Земли на расстоянии 195 млн. км, в это время блеск кометы достигал максимума. Таким образом, в конце марта – начале апреля 1997 года комета Хёйла-Боппа была также хорошо видна на небе.
Метеорные тела – это метеориты и метеоры. Метеориты – тела, поступающие из межпланетного пространства, они выпадают в виде осколков. Крупные метеориты называют болидами. Считают, что метеориты являются обломками астероидов. Метеоры – мельчайшие твердые частицы, вторгающиеся в атмосферу Земли (наблюдаемые в виде «падающих» звезд). Их происхождение связано с распавшимися ядрами комет. Особенно много метеоров появляется каждый год в начале января, конце апреля, середине августа и середине ноября («метеорные дожди»). За год на Землю выпадает несколько тонн метеоритного вещества.
