Объекты, входящие в Солнечную систему

ВВЕДЕНИЕ

 

Все мы живём на прекрасной планете Земля, редко задумываясь о существовании других планет, мы живём и не думаем о каких-то глобальных проблемах космоса, так как они нас не трогают. А на самом деле изучение Солнечной системы очень интересная тема, в которую стоит просвещать даже маленьких детей.

Как я уже сказала, парадокс современной астрономии состоит в удивительно низком уровне знаний о нашем собственном доме - Солнечной системе. Астрономия в рамках известных физических законов способна построить близкие к реальности модели рождения, жизни и смерти небесных объектов, размеры, массы, энергетическая отдача и удаленность которых громадны по сравнению с реалиями нашего повседневного опыта. И в то же время, нет надежной модели происхождения и формирования планет и спутников Солнечной системы, неизвестно, как образуются и откуда появляются кометы, и неясно, содержат ли астероиды первичное вещество или являются осколками однажды уже сформировавшихся планетных тел.

Согласно одной из последних оценок, возраст Солнца составляет 4,49 миллиарда лет.

В течение периода, равного 4/5 предположительного времени существования Солнечной системы, на Земле существуют одноклеточные живые организмы. История многоклеточных занимает примерно 1/7 часть истории Земли. Существование человека - Homo sapiens - укладывается в 1/10000 часть времени, прошедшего с момента образования планет. И всего лишь около 1/1000000 этого времени занимает вся история астрономических наблюдений и осмысливания их результатов.

Ниже я расскажу подробнее о каждой из планет, дам общую характеристику, расскажу и происхождении солнечной системы.

Солнечная система

Солнце

За миллионы километров от нас в пространстве пылает гигантский шар раскалённого сияющего газа. Мы называем его Солнцем. Солнце –звезда, самая близкая к нам.

Солнце, являясь центральным телом нашей планеты,- сосредоточило в себе 99,866% всей массы Солнечной системы. Оставшиеся 0,134% вещества представлены девятью большими планетами и несколькими десятками их спутников (в настоящее время их открыто более 60), малыми планетами - астероидами (примерно 100 тысяч), кометами, огромным количеством мелких фрагментов - метеороидов и космической пылью. Механически эти объекты объединены в общую систему силой притяжения превосходящей массы Солнца. Ряд зависимостей показывают принадлежность различных по величине и физико-химическим свойствам тел к единому семейству.

Размером Солнце также значительно превосходит любую планету ее системы: даже Юпитер, который в 11 раз больше Земли, имеет радиус в 10 раз меньше солнечного. Солнце – обычная звезда, которая светит самостоятельно за счет высокой температуры поверхности. Планеты же светят отраженным солнечным светом (альбедо), поскольку сами довольно холодны. Солнце находится от нас очень далеко – почти 150 миллионов километров от Земли. Свет от него мчится с поразительной скоростью: почти 300 000 километров в секунду. И все равно луч солнца добегает до нас только за 8 минут и 20 секунд.

В составе Солнца преобладает водород. На втором месте – гелий. По массе Солнце примерно на 71% состоит из водорода и на 28% из гелия; на долю остальных элементов приходится чуть более 1%. С точки зрения планетологии примечательно, что некоторые объекты Солнечной системы имеют практически такой же состав, как Солнце.

Пятна на солнце означают присутствие там мощных бурь. Они намного холоднее остальной поверхности, отчего и кажутся тёмными. Нередко солнечные пятна возникают парами и медленно расходятся, пока между ними не пролягут тысячи километров. Некоторые из пятен больше Земли.

Объекты, входящие в Солнечную систему

Объекты, входящие в Солнечную систему это: Солнце, Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты обращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, лежащим приблизительно в одной плоскости, в направлении против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Земли. Все планеты Солнечной системы движутся в прямом направлении; наибольший наклон орбиты у Плутона (17°). Многие кометы движутся в обратном направлении, например, наклон орбиты кометы Галлея 162°.

С точки зрения земного наблюдателя планеты Солнечной системы делят на две группы. Меркурий и Венеру, которые ближе к Солнцу, чем Земля, называют нижними (внутренними) планетами, а более далекие (от Марса до Плутона) – верхними (внешними).

Пояс астероидов, проходящий между орбитами Марса и Юпитера, делит планетную систему Солнца на две группы. Внутри него располагаются планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), схожие тем, что это небольшие, каменистые и довольно плотные тела. Они сравнительно медленно вращаются вокруг осей, лишены колец и имеют мало естественных спутников: земную Луну и марсианские Фобос и Деймос. Вне пояса астероидов находятся планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Для них характерны большие радиусы, низкая плотность и глубокие атмосферы, богатые водородом и гелием. Юпитер, Сатурн и, возможно, другие гиганты лишены твердой поверхности. Все они быстро вращаются, имеют много спутников и окружены кольцами. Далекий маленький Плутон и крупные спутники планет-гигантов во многом схожи с планетами земной группы.

Меркурий

Меркурий – первая от Солнца, самая внутренняя и наименьшая планета Солнечной Системы, обращающаяся вокруг Солнца за 88 дней. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от −2,0 до 5,5, его нелегко заметить по причине очень маленького углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). Его изучали при помощи радиолокации с Земли, а межпланетный зонд «Маринер-10» сфотографировал половину его поверхности.

Вокруг оси он вращается с периодом 58,6 сутки, в точности равным 2/3 орбитального периода, поэтому каждая точка его поверхности поворачивается к Солнцу лишь один раз за 2 меркурианских года, т.е. солнечные сутки там длятся 2 года!

Вероятно, у Меркурия большое металлическое ядро, составляющие 75% радиуса планеты (у Земли оно занимает 50% радиуса)

У Меркурия практически нет атмосферы – лишь крайне разреженная гелиевая оболочка с плотностью земной атмосферы на высоте 200 км. Вероятно, гелий образуется при распаде радиоактивных элементов в недрах планеты. У Меркурия есть слабое магнитное поле, и нет спутников.

Венера

Венера — вторая внутренняя планета Солнечной системы с периодом обращения в 224,7 Земных дня. Венера - самый яркий объект на ночном небе за исключением Луны. Венера во многом похожа на Землю: ее размер и плотность лишь на 5% меньше, чем у Земли; вероятно, и недра Венеры похожи на земные. Поверхность Венеры всегда закрыта толстым слоем желтовато-белых облаков, но с помощью радаров она исследована довольно подробно. Вокруг оси Венера вращается в обратном направлении с периодом 243 земных суток.

Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (CO₂), а также небольшого количества азота (N₂) и паров воды (H₂O). Облака Венеры состоят из микроскопических капелек концентрированной серной кислоты (H₂SO₄). Днем поверхность планеты освещена рассеянным солнечным светом примерно с такой интенсивностью, как в пасмурный день на Земле. Ночью на Венере замечено много молний.

Земля

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди землеподобных планет.

Наша планета – единственная, у которой большая часть поверхности (75%) покрыта жидкой водой. Земля – активная планета и, возможно, единственная, у которой обновление поверхности обязано процессам тектоники плит, проявляющим себя срединно-океаническими хребтами, островными дугами и складчатыми горными поясами. Распределение высот твердой поверхности Земли различное: средний уровень океанического дна на 3900 м ниже уровня моря, а континенты в среднем возвышаются над ним на 860 м.

Сейсмические данные указывают на следующее строение земных недр: кора (30 км), мантия (до глубины 2900 км), металлическое ядро. Атмосфера Земли состоит на 78% из азота и на 21% из кислорода.

Существуют указания, что климат Земли изменяется по короткой (10 000 лет) и длинной (100 млн. лет) шкале. Причиной этого могут быть изменения орбитального движения Земли, наклона оси вращения, частоты вулканических извержений. Не исключены и колебания интенсивности солнечного излучения. В нашу эпоху на климат влияет и деятельность человека: выбросы газов и пыли в атмосферу

У Земли есть спутник – Луна, происхождение которой до сих пор не разгадано.

Луна. Один из крупнейших спутников. Ее радиус в 3,7, а масса в 81 раз меньше, чем у Земли. Средняя плотность Луны 3,34 г/см³, что указывает на отсутствие у нее значительного металлического ядра. Сила тяжести на лунной поверхности в 6 раз меньше земной.

Суточное вращение и орбитальное обращение Луны синхронизованы, поэтому мы всегда видим только одно ее полушарие. Правда, небольшие покачивания Луны позволяют в течение месяца увидеть около 60% ее поверхности. Основная причина покачивания в том, что суточное вращение Луны происходит с постоянной скоростью, а орбитальное обращение – с переменной.

Марс

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Марс планета земной группы с разряжённой атмосферой, особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие Лунных и вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие Земных.

Марс похож на Землю, но почти вдвое меньше ее и имеют несколько меньшую среднюю плотность. Период суточного вращения (24 ч 37 мин) и наклон оси (24°) почти не отличаются от земных.

1 Земля
2 орбита спутника
3 спутник Земли
4 линия земного экватора
5 ось вращения Земли
6 перигей
7 апогей
8 линия апсид

Красноватый цвет планеты связан с большим количеством окислов железа (ржавчины) в ее грунте. Состав темных областей, вероятно, напоминает земные базальты, а светлые сложены мелкодисперсным материалом.

Геология Марса весьма разнообразна. Большие пространства южного полушария покрыты старыми кратерами, оставшимися от эпохи древней метеоритной бомбардировки (4 млрд. лет назад). Значительная часть северного полушария покрыта относительно молодыми лавовыми потоками. Хотя древние вулканы указывают на некогда мощную активность марсианских недр, признаков тектоники плит нет: отсутствуют складчатые горные пояса и другие указатели сжатия коры. Внутреннее строение Марса изучено слабо.

Марс имеет два маленьких спутника – Фобос и Деймос. Оба они неправильной формы, покрыты метеоритными кратерами и, вероятно, являются астероидами, захваченными планетой в далеком прошлом.

Юпитер

Юпитер — Это пятая планета от Солнца, и крупнейшая в Солнечной системе.

Юпитер классифицируется как газовый гигант.

Крупнейшая планета Солнечной системы, Юпитер, в 11 раз больше Земли и в 318 раз массивнее ее. Его низкая средняя плотность (1,3 г/см³) указывает на состав, близкий к солнечному. Быстрое вращение Юпитера вокруг оси вызывает его полярное сжатие на 6,4%.

У Юпитера нет твердой поверхности. Верхний слой планеты протяженностью 25% радиуса состоит из жидкого водорода и гелия. Возможно, вблизи центра планеты есть жидкое ядро. В центре давление около 100 млн. бар и температура 20–30 тыс. К.

Жидкие металлические недра и быстрое вращение планеты стали причиной ее мощного магнитного поля, которое в 15 раз сильнее земного. Огромная магнитосфера Юпитера с мощными радиационными поясами простирается за орбиты его четырех крупных спутников.

Температура в центре Юпитера всегда была ниже, чем необходимо для протекания термоядерных реакций. Но внутренние запасы тепла у Юпитера, оставшиеся с эпохи формирования, велики.

У Юпитера четыре спутника: Ио, Европа, Ганимед и Калисто.

Сатурн

Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе, после Юпитера.Это водородно-гелиевая планета, однако, относительное содержание гелия у Сатурна меньше, чем у Юпитера; ниже и его средняя плотность. Быстрое вращение Сатурна приводит к его большой сплюснутости (11%). В телескоп диск Сатурна выглядит не так эффектно, как Юпитер: он имеет коричневато-оранжевую окраску и слабо выраженные пояса и зоны.

По внутреннему строению Сатурн также напоминает Юпитер, хотя из-за меньшей массы имеет меньшее давление и температуру в центре (75 млн. бар и 10 500 К). Магнитное поле Сатурна сравнимо с земным.

Схема внутреннего строения Сатурна

 

 

Сатурн опоясан уникально мощной системой колец до расстояния 2,3 радиуса планеты. Они легко различимы при наблюдении в телескоп, а при изучении с близкого расстояния демонстрируют исключительное разнообразие. Частицы, заполняющие кольца Сатурна, значительно лучше отражают свет, чем вещество темных колец Урана и Нептуна; их исследование в разных спектральных диапазонах показывает, что это «грязные снежки» с размерами порядка метра.

Также у Сатурна не менее 18 спутников: Янус, Эпиметея, Диона, Елена, Тефию, Телесто, Калипсо, Мимас, Рея, Титан, Япет, Энцелад и др. Большинство спутников Сатурна ледяные.

Уран

Уран — седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе планета Солнечной системы.

Уран имеет цвет морской волны и выглядит невыразительно, поскольку верхние слои его атмосферы заполнены туманом. Ось планеты наклонена к орбитальной оси на 98,5°, т.е. лежит почти в плоскости орбиты. Поэтому каждый из полюсов некоторое время обращен прямо на Солнце, а затем на полгода (42 земных года) уходит в тень. Атмосфера Урана содержит в основном водород, 12–15% гелия и немного других газов. Температура атмосферы около 50 К.

В 1976 были открыты уникальные кольца Урана, состоящие из отдельных тонких колечек, самая широкая из которых имеет толщину 100 км. Кольца расположены в диапазоне расстояний от 1,5 до 2,0 радиусов планеты от ее центра. В отличие от колец Сатурна кольца Урана состоят из крупных темных камней.

Открыто 20 спутников Урана. Крупнейшие – Титания и Оберон – диаметром по 1500 км.

Нептун

Нептун — восьмая по удалённости от Солнца планета Солнечной системы.

Внешне Нептун похож на Уран; в его спектре также доминируют полосы метана и водорода. Поток тепла от Нептуна заметно превышает мощность падающего на него солнечного тепла, что указывает на существование внутреннего источника энергии. Возможно, значительная часть внутреннего тепла выделяется в результате приливов, вызванных массивным спутником Тритоном (кроме Тритона Нептун имеет 12 спутников).

Очень компактная газовая планета (плотность 1,64 г/см³) доминирует благодаря своей большой массе (17 × Земли) над всей внешней солнечной системой и влияет на орбиты многих тел меньшего размера, таких как Плутон. У Нептуна нет твёрдой поверхности. Атмосфера на 98-99 % состоит из водорода и гелия. В ней также содержится 1-2% метана. Перистые облака в атмосфере Нептуна, скорее всего, состоят из кристаллов замёрзшего метана.

Полагают, что Нептун имеет ядро из расплавленных скальных пород, окружённое внешним ядром из частично расплавленной смеси аммиака, воды и метана, не разделённой на слои.

Плутон

Плутон – вторая по размерам после Эриды карликовая планета Солнечной системы и десятое по величине напрямую наблюдаемое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца. Первоначально Плутон классифицировался как планета, однако сейчас он считается крупнейшим объектом в поясе Койпера.

Изображение Плутона, построенное по результатам наблюдения с Земли изменений блеска Плутона во время затмения Хароном, приблизительно в истинном цвете и с максимально доступным разрешением.

 

 

У Плутона сильно вытянутая и наклоненная орбита. Средняя температура поверхности Плутона 50 К. Плутон не может долго удерживать атмосферу – ведь он меньше Луны. Спутник Плутона Харон обращается за 6,4 сутки близко от планеты. Яркость Плутона регулярно меняется с периодом 6,4 суток. Следовательно, Плутон вращается синхронно с Хароном и на поверхности у него есть крупные пятна. По отношению к размеру планеты Харон очень велик. Часто пару Плутон – Харон называют «двойной планетой». Одно время Плутон считали «сбежавшим» спутником Нептуна, но после открытия Харона это выглядит маловероятным. Плутон состоит в основном из горных пород и льда.