Солнечная система – это часть Млечного пути, а он, в свою очередь, представляет собой спиралевидную галактику, вокруг центра которой вращается Солнце – самый крупный и тяжелый объект Солнечной системы, являющийся ее сердцем. Солнце, в своей системе, имеет восемь планет с их спутниками, множество астероидов, комет и невероятное количество метеорных тел. Планеты Солнечной системы разделяют на два типа: первый — земной группы, а второй — планеты-гиганты.
Строение Солнечной системы оказывает значительное влияние не только на планеты, но и на их спутники, астероиды, кометы и бессчетное количество метеорных элементов, также входящих в ее состав.
Сюда входит Меркурий, Венера, Земля и Марс. Их характерными особенностями являются небольшой размер и масса. Как правило, в их состав входят металлы и горные породы, благодаря чему они отличаются значительной плотностью. Планеты земной группы расположены к Солнцу ближе других космических тел.
Планеты-гиганты
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Для них характерен большой размер и маленькая плотность, обусловленная их преимущественно газовым составом. Несмотря на это, планеты-гиганты обладают сильной гравитацией и имеют немалое количество спутников, только у Юпитера их 63. Эти огромные космические тела располагаются на удаленном от Солнца расстоянии.
Астероидные кольца
Первое кольцо астероидов находится на границе двух групп небесных тел – в области Марса и Юпитера и считается главным, а второе – завершающий элемент Солнечной системы, оно находится за Плутоном, в недавнем прошлом девятой крупной планетой, оно носит имя пояс Койпера. Эти астероиды также именуют малыми планетами, в наше время изучено примерно 10 000 астероидов в главном кольце, предположительно их количество насчитывает 300 000.
Карликовые планеты
Это Плутон, получивший данный статус в 2006 году, самый яркий представитель главного астероидного кольца – Церера и далекий – Эрида. К карликовым планетам относят те, которые в своем диаметре имеют около 1000 км.
Кометы
Объекты Солнечной системы, состоящие изо льда и пыли. Они существуют за пределами второго астероидного кольца, практически в межзвездном пространстве и лишь некоторые из них попадают в гравитационное притяжение Солнца, разрушаясь, образуя след из пара и пыли.
Закономерность Солнечной системы
Главной закономерностью является движение планет. Они движутся в одну сторону относительно Солнца, а именно против движения стрелок часов. Венера и Уран, который двигается практически на боку, а также некоторые спутники планет имеют другое направление вращения. Космические тела вращаются по орбите, форма которой близка к окружности, однако, орбиты Меркурия и Плутона имеют вытянутую траекторию, по таким орбитам двигаются и кометы.
Путешествие по Солнечной системе
Планеты Солнечной системы
Согласно официальной позиции Международного астрономического союза (МАС), организации присваивающей имена астрономическим объектам, планет всего 8.
Плутон был исключен из разряда планет в 2006 году. т.к. в поясе Койпера находятся объекты которые больше/либо равны по размерам с Плутоном. Поэтому, даже если его принимать его за полноценное небесное тело, то тогда необходимо к этой категории присоединить Эриду, у которой с Плутоном почти одинаковый размер.
По определению MAC, есть 8 известных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Все планеты делят на две категории в зависимости от их физических характеристик: земной группы и газовые гиганты.
Схематическое изображение расположения планет
Планеты земного типа
Меркурий
Самая маленькая планета Солнечной системы имеет радиус всего 2440 км. Период обращения вокруг Солнца, для простоты понимания приравненный к земному году, составляет 88 дней, при этом оборот вокруг собственной оси Меркурий успевает совершить всего полтора раза. Таким образом, его сутки длятся приблизительно 59 земных дней. Долгое время считалось, что эта планета все время повёрнута к Солнцу одной и той же стороной, поскольку периоды его видимости с Земли повторялись с периодичностью, примерно равной четырем Меркурианским суткам. Это заблуждение было развеяно с появлением возможности применять радиолокационные исследования и вести постоянные наблюдения с помощью космических станций. Орбита Меркурия – одна из самых нестабильных, меняется не только скорость перемещения и его удалённость от Солнца, но и само положение. Любой интересующийся может наблюдать этот эффект.
Меркурий в цвете, снимок космического аппарата MESSENGER
Близость к Солнцу стала причиной того, что Меркурий подвержен самым большим перепадам температуры среди планет нашей системы. Средняя дневная температура составляет около 350 градусов по Цельсию, а ночная -170 °C. В атмосфере выявлены натрий, кислород, гелий, калий, водород и аргон. Существует теория, что он был ранее спутником Венеры, но пока это остается недоказанным. Собственные спутники у него отсутствуют.
Венера
Вторая от Солнца планета, атмосфера которой почти полностью состоит из углекислого газа. Её часто называют Утренней звездой и Вечерней звездой, потому что она первой из звёзд становится видна после заката, так же как и перед рассветом продолжает быть видимой и тогда, когда все остальные звёзды скрылись из поля зрения. Процент диоксида углерода составляет в атмосфере 96%, азота в ней сравнительно немного – почти 4% и в совсем незначительном количестве присутствует водяной пар и кислород.
Венера в УФ спектре
Подобная атмосфера создает эффект парника, температура на поверхности из-за этого даже выше, чем у Меркурия и достигает 475 °C. Считается самой неторопливой, венерианские сутки длятся 243 земных дня, что почти равно году на Венере – 225 земных дней. Многие называют её сестрой Земли из-за массы и радиуса, значения которых очень близки к земным показателям. Радиус Венеры составляет 6052 км (0,85% земного). Спутников, как и у Меркурия, нет.
Третья планета от Солнца и единственная в нашей системе, где на поверхности есть жидкая вода, без которой не смогла бы развиться жизнь на планете. По крайней мере, жизнь в том виде, в котором мы её знаем. Радиус Земли равен 6371 км и, в отличие от остальных небесных тел нашей системы, более 70% её поверхности покрыто водой. Остальное пространство занимают материки. Ещё одной особенностью Земли являются тектонические плиты, скрытые под мантией планеты. При этом они способны перемещаться, хоть и с очень малой скоростью, что со временем вызывает изменение ландшафта. Скорость перемещения планеты по ней – 29-30 км/сек.
Наша планета из космоса
Один оборот вокруг своей оси занимает почти 24 часа, причем полное прохождение по орбите длится 365 суток, что намного больше в сравнении с ближайшими планетами-соседями. Земные сутки и год также приняты как эталон, но сделано это лишь для удобства восприятия временных отрезков на остальных планетах. У Земли имеется один естественный спутник – Луна.
Марс
Четвёртая планета от Солнца, известная своей разрежённой атмосферой. Начиная с 1960 года, Марс активно исследуется учеными нескольких стран, включая СССР и США. Не все программы исследования были успешными, но найденная на некоторых участках вода позволяет предположить, что примитивная жизнь на Марсе существует, или существовала в прошлом.
Яркость этой планеты позволяет видеть его с Земли без всяких приборов. Причем раз в 15-17 лет, во время Противостояния, он становится самым ярким объектом на небе, затмевая собой даже Юпитер и Венеру.
Радиус почти вдвое меньше земного и составляет 3390 км, зато год значительно дольше – 687 суток. Спутников у него 2 — Фобос и Деймос.
Наглядная модель Солнечной системы
Внимание ! Анимация работает только в браузерах поддерживающих стандарт -webkit (Google Chrome, Opera или Safari).
Солнце
Солнце является звездой, которая представляет собой горячий шар из раскаленных газов в центре нашей Солнечной системы. Его влияние простирается далеко за пределы орбит Нептуна и Плутона. Без Солнца и его интенсивной энергии и тепла, не было бы жизни на Земле. Существуют миллиарды звезд, как наше Солнце, разбросанных по галактике Млечный Путь.
Меркурий
Выжженный Солнцем Меркурий лишь немного больше, чем спутник Земли Луна. Подобно Луне, Меркурий практически лишен атмосферы и не может сгладить следы воздействия от падения метеоритов, поэтому он как и Луна покрыт кратерами. Дневная сторона Меркурия очень сильно нагревается на Солнце, а на ночной стороне температура падает на сотни градусов ниже нуля. В кратерах Меркурия, которые расположены на полюсах, существует лед. Меркурий совершает один оборот вокруг Солнца за 88 дней.
Венера
Венера это мир чудовищной жары (еще больше чем на Меркурии) и вулканической активности. Аналогичная по структуре и размеру Земле, Венера покрыта толстой и токсичной атмосферой, которая создает сильный парниковый эффект. Этот выжженной мир достаточно горячий, чтобы расплавить свинец. Радарные снимки сквозь могучую атмосферу выявили вулканы и деформированные горы. Венера вращается в противоположном направлении, от вращения большинства планет.
Земля — планета океан. Наш дом, с его обилием воды и жизни делает его уникальным в нашей Солнечной системе. Другие планеты, в том числе несколько лун, также имеют залежи льда, атмосферу, времена года и даже погоду, но только на Земле все эти компоненты собрались вместе таким образом, что стало возможным существование жизнь.
Марс
Хотя детали поверхности Марса трудно увидеть с Земли, наблюдения в телескоп показывают, что на Марсе существуют сезоны и белые пятна на полюсах. В течение многих десятилетий, люди полагали, что яркие и темные области на Марсе это пятна растительности и что Марс может быть подходящим местом для жизни, и что вода существует в полярных шапках. Когда космический аппарат Маринер-4, прилетел у Марсу в 1965 году, многие из ученых были потрясены, увидев фотографии мрачной планеты покрытой кратерами. Марс оказался мертвой планетой. Более поздние миссии, однако, показали, что Марс хранит множество тайн, которые еще предстоит решить.
Юпитер
Юпитер — самая массивная планета в нашей Солнечной системе, имеет четыре больших спутника и множество небольших лун. Юпитер образует своего рода миниатюрную Солнечную систему. Чтобы превратится в полноценную звезду, Юпитеру нужно было стать в 80 раз массивнее.
Сатурн
Сатурн — самая дальняя из пяти планет, которые были известны до изобретения телескопа. Подобно Юпитеру, Сатурн состоит в основном из водорода и гелия. Его объем в 755 раз больше, чем у Земли. Ветры в его атмосфере достигают скорости 500 метров в секунду. Эти быстрые ветра в сочетании с теплом, поднимающимся из недр планеты, вызывают появление желтых и золотистых полос, которые мы видим в атмосфере.
Уран
Первая планета найденная с помощью телескопа, Уран был открыт в 1781 году астрономом Уильямом Гершелем. Седьмая планета от Солнца настолько далека, что один оборот вокруг Солнца занимает 84 года.
Нептун
Почти в 4,5 млрд. километрах от Солнца вращается далекий Нептун. На один оборот вокруг Солнца у него уходит 165 лет. Он невидим невооруженным глазом из-за его огромного расстояния от Земли. Интересно, что его необычная эллиптическая орбита, пересекается с орбитой карликовой планеты Плутона из-за чего Плутон находится внутри орбиты Нептуна порядка 20 лет из 248 за которые совершает один оборот вокруг Солнца.
Плутон
Крошечный, холодный и невероятно далекий Плутон был открыт в 1930 году и долго считался девятой планетой. Но после открытий подобных Плутону миров, которые находились еще дальше, Плутон был переведен в категорию карликовых планет в 2006 году.
Планеты — гиганты
Существуют четыре газовых гиганта, располагающихся за орбитой Марса: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они находятся во внешней Солнечной системе. Отличаются своей массивностью и газовым составом.
Планеты солнечной системы, масштаб не соблюден
Юпитер
Пятая по счёту от Солнца и крупнейшая планета нашей системы. Радиус её – 69912 км, она в 19 раз больше Земли и всего в 10 раз меньше Солнца. Год на Юпитере не самый долгий в солнечной системе, длится 4333 земных суток (неполных 12 лет). Его же собственные сутки имеют продолжительность около 10 земных часов. Точный состав поверхности планеты пока определить не удалось, однако известно, что криптон, аргон и ксенон имеются на Юпитере в гораздо больших количествах, чем на Солнце.
Существует мнение, что один из четырёх газовых гигантов на самом деле – несостоявшаяся звезда. В пользу этой теории говорит и самое большое количество спутников, которых у Юпитера много – целых 67. Чтобы представить себе их поведение на орбите планеты, нужна достаточно точная и чёткая модель солнечной системы. Самые крупные из них – Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. При этом Ганимед является крупнейшим спутником планет во всей солнечной системе, радиус его составляет 2634 км, что на 8% превышает размер Меркурия, самой маленькой планеты нашей системы. Ио отличается тем, что является одним из трёх имеющих атмосферу спутников.
Сатурн
Вторая по размерам планета и шестая по счёту в Солнечной системе. В сравнении с остальными планетами, наиболее схожа с Солнцем составом химических элементов. Радиус поверхности равен 57350 км, год составляет 10 759 суток (почти 30 земных лет). Сутки здесь длятся немногим дольше, чем на Юпитере – 10,5 земных часов. Количеством спутников он ненамного отстал от своего соседа – 62 против 67. Самым крупным спутником Сатурна является Титан, так же, как и Ио, отличающийся наличием атмосферы. Немного меньше него по размеру, но от этого не менее известные – Энцелад, Рея, Диона, Тефия, Япет и Мимас. Именно эти спутники являются объектами для наиболее частого наблюдения, и потому можно сказать, что они наиболее изучены в сравнении с остальными.
Долгое время кольца на Сатурне считались уникальным явлением, присущим только ему. Лишь недавно было установлено, что кольца имеются у всех газовых гигантов, но у остальных они не настолько явно видны. Их происхождение до сих пор не установлено, хотя существует несколько гипотез о том, как они появились. Кроме того, совсем недавно было обнаружено, что неким подобием колец обладает и Рея, один из спутников шестой планеты.
Вселенная (космос) — это весь окружающий нас мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает вечно движущаяся материя. Безграничность Вселенной отчасти можно представить в ясную ночь с миллиардами разной величины светящихся мерцающих точек на небе, представляющих далекие миры. Лучи света при скорости 300 000 км/с из наиболее отдаленных частей Вселенной доходят до Земли примерно за 10 млрд лет.
По мнению ученых, образовалась Вселенная в результате «Большого Взрыва» 17 млрд лет назад.
Она состоит из скоплений звезд, планет, космической пыли и других космических тел. Эти тела образуют системы: планеты со спутниками (например. Солнечная система), галактики, метагалактики (скопление галактик).
Галактика (позднегреч.galaktikos - молочный, млечный, от греческогоgala - молоко) — обширная звездная система, которая состоит из множества звезд, звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей, а также отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве.
Во Вселенной существует множество галактик различного размера и формы.
Все звезды, видимые с Земли, входят в состав галактики Млечный Путь. Свое название она получила благодаря тому, что большинство звезд можно увидеть ясной ночью в виде Млечного Пути — белесой размытой полосы.
Всего же Галактика Млечный Путь содержит около 100 млрд звезд.
Наша галактика находится в постоянном вращении. Скорость ее движения во Вселенной — 1,5 млн км/ч. Если смотреть на нашу галактику со стороны ее северного полюса, то вращение происходит по часовой стрелке. Солнце и ближайшие к нему звезды совершают полный оборот вокруг центра галактики за 200 млн лет. Этот срок принято считать галактическим годом.
По размеру и форме сходна с галактикой Млечный Путь галактика Андромеды, или Туманность Андромеды, которая находится на расстоянии примерно 2 млн световых лет от нашей галактики. Световой год — расстояние, проходимое светом за год, приблизительно равное 10 13 км (скорость света — 300 000 км/с).
Для наглядности изучения движения и расположения звезд, планет и других небесных тел используется понятие небесной сферы.
Рис. 1. Основные линии небесной сферы
Небесная сфера — это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель. На небесную сферу проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты.
Важнейшими линиями на небесной сфере являются: отвесная линия, зенит, надир, небесный экватор, эклиптика, небесный меридиан и др. (рис. 1).
Отвесная линия — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, отвесная линия проходит через центр Земли и точку наблюдения.
Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - зените, над головой наблюдателя, и надире — диаметрально противоположной точке.
Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии, называется математическим горизонтом. Он делит поверхность небесной сферы на две половины: видимую для наблюдателя, с вершиной в зените, и невидимую, с вершиной в надире.
Диаметр, вокруг которого происходит вращение небесной сферы, - ось мира. Она пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - северном полюсе мира и южном полюсе мира. Северным полюсом называется тот, со стороны которого вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке, если смотреть на сферу извне.
Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира, носит название небесного экватора. Он делит поверхность небесной сферы на два полушария: северное, с вершиной в северном полюсе мира, и южное, с вершиной в южном полюсе мира.
Большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира, — небесный меридиан. Он делит поверхность небесной сферы на два полушария - восточное и западное.
Линия пересечения плоскости небесного меридиана и плоскости математического горизонта - полуденная линия.
Эклиптика (от греч.ekieipsis - затмение) — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, точнее — его центра.
Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°26"21".
Чтобы легче запомнить местоположение звезд на небе, люди в древности придумали объединять самые яркие из них в созвездия.
В настоящее время известны 88 созвездий, которые носят имена мифических персонажей (Геркулес, Пегас и др.), знаков зодиака (Телец, Рыбы, Рак и др.), предметов (Весы, Лира и др.) (рис. 2).
Рис. 2. Летне-осенние созвездия
Происхождение галактик. Солнечной системы и ее отдельных планет, до сих пор остается неразгаданной тайной природы. Существует несколько гипотез. В настоящее время считается, что наша галактика образовалась из газового облака, состоявшего из водорода. На начальной стадии эволюции галактики из межзвездной газово-пылевой среды образовались первые звезды, а 4,6 млрд лет назад — Солнечная система.
Состав солнечной системы
Совокупность небесных тел, движущихся вокруг Солнца как центрального тела, образует Солнечную систему. Она расположена почти на окраине галактики Млечный Путь. Солнечная система участвует во вращении вокруг центра галактики. Скорость се движения составляет около 220 км/с. Это движение происходит в направлении созвездия Лебедя.
Состав Солнечной системы можно представить в виде упрощенной схемы, приведенной на рис. 3.
Свыше 99,9 % массы вещества Солнечной системы приходится на Солнце и только 0,1 % — на все остальные ее элементы.
|
Гипотеза И. Канта (1775 г.) — П.Лапласа (1796 г.) |
Гипотеза Д. Джинса (начало XX в.) |
Гипотеза академика О. П. Шмидта (40-е гг. XX в.) |
Ги потеза а кале мика В. Г. Фесенкова (30-е гг. XX в.) |
|
Планеты образовались из газово-пылевой материи (в виде раскаленной туманности). Охлаждение сопровождаюсь сжатием и увеличением скорости вращения какой-то оси. На экваторе туманности возникали кольца. Вещество колец собиралось в раскаленные тела и постепенно остывало |
Мимо Солнца когда-то прошла более крупная звезда, сс притяжение вырвало из Солнца струю раскаленного вещества (протуберанец). Образовались сгущения, из которых потом — планеты |
Газово-пылевое облако, вращающееся вокруг Солнца, должно было принять сплошную форму в результате соударения частиц и их движения. Частицы объединились в сгущения. Притяжение более мелких частиц сгущениями должно было способствовать росту окружающего вещества. Орбиты сгущений должны были стать почти круговыми и лежащими почти в одной плоскости. Сгущения явились зародышами планет, вобрав в себя почти всс вещество из промежутков между их орбитами |
Из вращающегося облака возникло само Солнце, а планеты — из вторичных сгущений в этом облаке. Далее Солнце сильно уменьшилось и охладилось до современного состояния |
Рис. 3. Состав Солнечной систем
Солнце
Солнце — это звезда, гигантский раскаленный шар. Его диаметр в 109 раз больше диаметра Земли, масса в 330 000 раз больше массы Земли, зато средняя плотность невелика — всего в 1,4 раза больше плотности воды. Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра нашей галактики и обращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225-250 млн лет. Орбитальная скорость движения Солнца равна 217 км/с — таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет.
Рис. 4. Химический состав Солнца
Давление на Солнце в 200 млрд раз выше, чем у поверхности Земли. Плотность солнечного вещества и давление быстро нарастают вглубь; рост давления объясняется весом всех вышележащих слоев. Температура на поверхности Солнца 6000 К, а внутри 13 500 000 К. Характерное время жизни звезды типа Солнца 10 млрд лег.
Таблица 1. Общие сведения о Солнце
Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд: около 75 % — это водород, 25 % — гелий и менее 1 % — все другие химические элементы (углерод, кислород, азот и т. д.) (рис. 4).
Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 км называется солнечным ядром. Это зона ядерных реакций. Плотность вещества здесь примерно в 150 раз выше плотности воды. Температура превышает 10 млн К (по шкале Кельвина, в пересчете на градусы Цельсия 1 °С = К — 273,1) (рис. 5).
Над ядром, на расстояниях около 0,2-0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона переноса лучистой энергии. Перенос энергии здесь осуществляется путем поглощения и излучения фотонов отдельными слоями частиц (см. рис. 5).
Рис. 5. Строение Солнца
Фотон (от греч.phos - свет), элементарная частица, способная существовать, только двигаясь со скоростью света.
Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности совершается
преимущественно движениями самого вещества. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а слой Солнца, где она происходит, - конвективной зоной. Мощность этого слоя составляет примерно 200 000 км.
Выше конвективной зоны располагается солнечная атмосфера, которая постоянно колеблется. Здесь распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания происходят с периодом около пяти минут.
Внутренний слой атмосферы Солнца называется фотосферой. Она состоит из светлых пузырьков. Это гранулы. Их размеры невелики — 1000-2000 км, а расстояние между ними — 300- 600 км. На Солнце одновременно может наблюдаться около миллиона гранул, каждая из которых существует несколько минут. Гранулы окружены темными промежутками. Если в гранулах вещество поднимается, то вокруг них — опускается. Гранулы создают общий фон, на котором можно наблюдать такие масштабные образования, как факелы, солнечные пятна, протуберанцы и др.
Солнечные пятна — темные области на Солнце, температура которых по сравнению с окружающим пространством понижена.
Солнечными факелами называют яркие поля, окружающие солнечные пятна.
Протуберанцы (от лат.protubero — вздуваюсь) — плотные конденсации относительно холодного (по сравнению с окружающей температурой) вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем. К возникновению магнитного поля Солнца может приводить то, что различные слои Солнца вращаются с разной скоростью: внутренние части вращаются быстрее; особенно быстро вращается ядро.
Протуберанцы, солнечные пятна и факелы — это не единственные примеры солнечной активности. К ней также относятся магнитные бури и взрывы, которые называют вспышками.
Выше фотосферы располагается хромосфера — внешняя оболочка Солнца. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с ее красноватым цветом. Мощность хромосферы составляет 10-15 тыс. км, а плотность вещества в сотни тысяч раз меньше, чем в фотосфере. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов. На краю хромосферы наблюдаются спикулы, представляющие собой вытянутые столбики из уплотненного светящегося газа. Температура этих струй выше, чем температура фотосферы. Спикулы сначала поднимаются из нижней хромосферы на 5000-10 000 км, а потом падают обратно, где и затухают. Все это происходит со скоростью около 20 000 м/с. Спи кула живет 5-10 мин. Количество спикул, существующих на Солнце одновременно, составляет около миллиона (рис. 6).
Рис. 6. Строение внешних слоев Солнца
Хромосферу окружает солнечная корона — внешний слой атмосферы Солнца.
Полное количество энергии, излучаемой Солнцем, составляет 3,86 . 1026 Вт, и лишь одну двухмиллиардную часть этой энергии получает Земля.
Солнечная радиация включает корпускулярное и электромагнитное излучения. Корпускулярное основное излучение — это плазменный поток, который состоит из протонов и нейтронов, или по-другому - солнечный ветер, который достигает околоземного пространства и обтекает всю магнитосферу Земли. Электромагнитная радиация — это лучистая энергия Солнца. Она в виде прямой и рассеянной радиации достигает земной поверхности и обеспечивает тепловой режим на нашей планете.
В середине XIX в. швейцарский астроном Рудольф Вольф (1816-1893) (рис. 7) вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний И-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним 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 Земли.
На тесную связь многих земных явлений с солнечной активностью еще в 1936 г. указывал А. Л. Чижевский (1897-1964) (рис. 8), писавший о том, что подавляющее большинство физико-химических процессов на Земле представляет результат воздействия космических сил. Он же был и одним из основоположников такой науки, как гелиобиология (от греч.helios — солнце), изучающей влияние Солнца на живое вещество географической оболочки Земли.
В зависимости от солнечной активности протекают такие физические явления на Земле, как: магнитные бури, частота полярных сияний, количество ультрафиолетовой радиации, интенсивность грозовой деятельности, температура воздуха, атмосферное давление, осадки, уровень озер, рек, грунтовых вод, соленость и деловитость морей и др.
С периодической деятельностью Солнца связана жизнь растений и животных (существует корреляция между солнечной цикличностью и сроком вегетационного периода у растений, размножением и миграцией птиц, грызунов и т. д.), а также человека (заболевания).
В настоящее время взаимосвязи между солнечными и земными процессами продолжают изучаться с помощью искусственных спутников Земли.
Планеты земной группы
Помимо Солнца в составе Солнечной системы выделяют планеты (рис. 9).
По размерам, географическим показателям и химическому составу планеты подразделяются на две группы: планеты земной группы и планеты-гиганты. К планетам земной группы относятся , и . О них и пойдет речь в этом подразделе.
Рис. 9. Планеты Солнечной системы
Земля — третья планета от Солнца. Ей будет посвящен отдельный подраздел.
Давайте обобщим.
От местоположения планеты в Солнечной системе зависит плотность вещества планеты, а с учетом ее размеров — и масса. Чем
ближе планета к Солнцу, тем выше у нее средняя плотность вещества. Например, у Меркурия она составляет 5,42 г/см\ Венеры — 5,25, Земли — 5,25, Марса — 3,97 г/см 3 .
Общими характеристиками планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) являются прежде всего: 1) сравнительно небольшие размеры; 2) высокие температуры на поверхности и 3) высокая плотность вещества планет. Эти планеты сравнительно медленно вращаются вокруг своей оси и имеют мало спутников или не имеют их совсем. В строении планет земной группы выделяют четыре главные оболочки: 1) плотное ядро; 2) покрывающую его мантию; 3) кору; 4) легкую газо- во-водную оболочку (исключая Меркурий). На поверхности этих планет обнаружены следы тектонической деятельности.
Планеты-гиганты
Теперь познакомимся с планетами-гигантами, которые тоже входят в нашу Солнечную систему. Это , .
Планеты-гиганты обладают следующими общими характеристиками: 1) большими размерами и массой; 2) быстро вращаются вокруг оси; 3) имеют кольца, много спутников; 4) атмосфера состоит, в основном, из водорода и гелия; 5) в центре имеют горячее ядро из металлов и силикатов.
Их также отличают: 1) низкие температуры на поверхности; 2) малая плотность вещества планет.
Солнечная система
– это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел.
В нее входят: центральная звезда – Солнце, 8 больших планет с их спутниками, несколько
тысяч малых планет, или астероидов, несколько сот наблюдавшихся комет и бесчисленное
множество метеорных тел, пыли, газа и мелких частиц.
Она сформировалась путём гравитационного сжатия
газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.
Солнце
Солнце – ближайшая к Земле звезда, все другие находятся от нас неизмеримо дальше. Например, ближайшая к нам звезда Проксима из системы a Центавра в 2500 раз дальше Солнца. Для Земли Солнце мощный источник космической энергии. Оно дает свет и тепло, необходимые для растительного и животного мира, и формирует важнейшие свойства атмосферы Земли . В целом Солнце определяет экологию планеты. Без него – не было бы и воздуха, необходимого для жизни: он превратился бы в жидкий азотный океан вокруг замерших вод и обледеневшей суши. Для нас, землян, важнейшая особенность Солнца в том, что около него возникла наша планета и на ней появилась жизнь.
Меркурий
Меркурий - ближайшая к Солнцу планета.
Древние римляне считали Меркурия покровителем торговли, путешественников и воров, а также вестником богов. Неудивительно, что небольшая планета, быстро перемещающаяся по небу вслед за Солнцем, получила его имя. Меркурий был известен еще с древних времен, однако древние астрономы не сразу поняли, что утром и вечером видят одну и ту же звезду. Меркурий ближе к Солнцу, чем Земля: среднее расстояние от Солнца составляет 0,387 а.е., а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн. км. Наклонение орбиты к эклиптике i = 7° - одно из самых больших в Солнечной системе. Ось Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, а сама орбита очень вытянута (эксцентриситет е = 0,206). Средняя скорость движения Меркурия по орбите - 47,9 км/с. Из-за приливного воздействия Солнца Меркурий попал в резонансную ловушку. Измеренный в 1965 году период его обращения вокруг Солнца (87,95 земных суток) относится к периоду вращения вокруг оси (58,65 земных суток) как 3/2. Три полных оборота вокруг оси Меркурий завершает за 176 суток. За тот же срок планета совершает два оборота вокруг Солнца. Таким образом, Меркурий занимает относительно Солнца то же самое положение на орбите, и ориентировка планеты остаётся прежней. Спутников Меркурий не имеет. Если они и были, то в процессе формирования планеты упали на протомеркурий. Масса Меркурия почти в 20 раз меньше массы Земли (0,055M или 3,3 10 23 кг), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3). Радиус планеты составляет 0,38R (2440 км). Меркурий меньше некоторых спутников Юпитера и Сатурна.
Венера
Вторая планета от Солнца, имеет почти круговую орбиту. Она проходит к Земле ближе, чем какая-либо другая планета.
Но плотная, облачная
атмосфера не позволяет непосредственно видеть ее поверхность. Атмосфера:
СО 2 (97%), N2 (ок. 3%), H 2 O (0,05%), примеси CO, SO 2 ,
HCl, HF. Благодаря парниковому эффекту, температура поверхности
разогревается до сотен градусов. Атмосфера, представляющая собой плотное
одеяло из углекислого газа, удерживает тепло, пришедшее от Солнца. Это
приводит к тому, что температура атмосферы гораздо выше, чем в духовке.
Снимки, полученные с помощью радара, демонстрируют очень большое
разнообразие кратеров, вулканов и гор. Есть несколько очень больших
вулканов, высотой до 3 км. и шириной сотни километров. Излияние лавы на
Венере происходит гораздо дольше, чем на Земле. Давление на поверхности
около 107 Па. Поверхностные породы Венеры близки по составу к земным
осадочным породам.
Найти Венеру на небе проще, чем любую другую планету. Ее плотные облака
хорошо отражают солнечный свет, делая планету яркой на нашем небе.
Каждые семь месяцев в течении нескольких недель Венера представляет
собой самый яркий объект в западной части неба по вечерам. Три с
половиной месяца спустя она восходит на три часа раньше Солнца,
становится сверкающей "утренней звездой" восточной части неба. Венеру
можно наблюдать через час после захода Солнца или за час до восхода. У
Венеры нет спутников.
Третья от Сол
нца планета. Скорость обращения Земли по эллиптической
орбите вокруг Солнца равна - 29,765 км/с. Наклон земной оси к плоскости
эклиптики 66 o 33"22"". У Земли есть естественный спутник - Луна .
Земля обладает магн
итным и электрическим полями. Земля образовалась 4,7
млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газо
-пылевого
вещества. В составе Земли преобладают: железо (34,6%), кислород (29,5%),
кремний (15,2%), магний (12,7%). Давление в центре планеты - 3,6*10 11 Па, плотность около 12 500 кг/м 3 , температура 5000-6000 o C. Большую часть п
оверхности занимает Мировой океан (361,1 млн.км 2 ; 70,8%); суша составляет 149,1 млн.км 2
и образует шесть матери
ков и острова. Она поднимается над уровнем
мирового океана в среднем на 875 метров (наибольшая высота 8848 метров -
г.Джомолунгма). Горы занимают 30% суши, пустыни закрывают около 20%
поверхности суши, саванны и редколесья - около 20%, леса - около 30%,
ледники - 10%. Средняя глубина океана около 3800 метров, наибольшая -
11022 метра (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн.км 3 , средняя соленость 35г/л. Атмосфера Земли, общая масса которой 5,15*10 15
тонн, состоит из воздуха - смеси в основном азота (78,1%) и кислорода
(21%), остальное - водяной пары, углекислый газ, благородные и другие
газы. Около 3-3,5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции
материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы.
Марс
Четвертая планета от Солнца, похожая на Землю, но меньше по величине и
холоднее. На Марсе имеются глубокие каньоны,
гигантские вулканы и
обширные пустыни. Вокруг Красной планеты, как еще называют Марс, летают
две небольшие луны: Фобос и Деймос. Марс - это следующая за Землей
планета, если считать от Солнца, и единственный, кроме Луны космический
мир, который уже можно достичь при помощи современных ракет. Для
астронавтов это путешествие длиной в 4 года могло бы явиться следующим
рубежом в исследовании космического пространства. Вблизи экватора Марса,
в районе называемом Тарсис, расположены вулканы колоссальных размеров.
Тарсис - название, которое астрономы дали возвышенности, имеющей 400 км.
в ширину и около 10 км. в высоту. На этом плато расположено четыре
вулкана, каждый из которых просто гигант в сравнении с любым земным
вулканом. Самый грандиозный вулкан Тарсиса, Гора Олимп, возвышается над
окружающей местностью на 27 км. Около двух третей поверхности Марса
представляет собой горную местность с большим количеством кратеров,
возникших от ударов и окруженных обломками твердых пород. Вблизи
вулканов Тарсиса змеится обширная система каньонов длинной около
четверти экватора. Долина Маринер имеет ширину 600 км., а глубина ее
такова, что гора Эверест целиком опустилась бы на ее дно. Отвесные скалы
высятся на тысячи метров, от дна долины до плато наверху. В древние
времена на Марсе было много воды, по поверхности этой планеты текли
большие реки. На Южном и Северном полюсах Марса лежат ледяные шапки. Но
этот лед состоит не из воды, а из застывшего атмосферного углекислого
газа (застывает при температуре -100 o C). Ученые считают, что
поверхностные воды хранятся в виде захороненных в грунте ледяных глыб,
особенно в полярных областях. Состав атмосферы: CO 2 (95%), N 2 (2,5%), Ar (1,5 - 2%), CO (0,06%), H 2 O (до 0,1%); давление у поверхности 5-7 гПа. Всего к Марсу было послано около 30 межпланетных космических станций.
Юпитер
Пятая планета от Солнца, самая большая планета Солнечной системы.
Юпитер - не твердая планета. В отличие от четырех твердых планет, ближе
других расположенных к Солнцу, Юпитер представляет собой газовый
шар.Состав атмосферы: H 2 (85%), CH 4 , NH 3 ,
He(14%). Газовый состав Юпитера очень похож на солнечный. Юпитер -
мощный источник теплового радиоизлучения. Юпитер имеет 16 спутников
(Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Лиситея, Элара, Ананке, Карме,
Пасифе, Cинопе, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия), а также
кольцо шириной 20000 км., почти вплотную примыкающие к планете. Скорость
вращения Юпитера настолько велика, что планета выпячивается вдоль
экватора. Кроме того, такое быстрое вращение является причиной очень
сильных ветров в верхних слоях атмосферы, где облака вытягиваются
длинными красочными лентами. В облаках Юпитера имеется очень большое
количество вихревых пятен. Самое большое из них - так называемое Большое
Красное пятно, превосходит по своим размерам Землю. Большое Красное
пятно представляет собой огромных размеров бурю в атмосфере Юпитера,
которую наблюдают вот уже 300 лет. Внутри планеты под огромным давлением
водород из газа превращается в жидкость, а дальше из жидкости в твердое
тело. На глубине 100 км. расположен безбрежный океан жидкого водорода.
Ниже 17000 км. водород оказывается сжат настолько сильно, что его атомы
разрушаются. И тогда он начинает вести себя, как металл; в этом
состоянии он легко проводит электричество. Электрический ток,
протекающий в металлическом водороде, создает вокруг Юпитера сильное
магнитное поле.
Сатурн
Шестая от Солнца планета, имеет поразительную систему колец. Из-за
быстрого вращения вокруг своей оси Сатурн как бы сплюснут у полюсов.
Скорость ветров на экваторе достигает 1800 км/ч. Ширина колец Сатурна
400 000 км., но в толщину они имеют всего несколько десятков метров.
Внутренние части колец вращаются вокруг Сатурна быстрее, чем наружные.
Кольца в основном состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых
обращается по орбите вокруг Сатурна как отдельный микроскопический
спутник. Вероятно, эти «микроспутники» состоят из водяного льда или из
камней, покрытых льдом. Размер их колеблются от нескольких сантиметров
до десятков метров. В кольцах имеются и более крупные объекты - каменные
глыбы и фрагменты до сотен метров в поперечнике. Щели между кольцами
возникают под действием сил тяготения семнадцати лун (Гиперион, Мимас,
Тефия, Титан, Энцелад и др.), которые заставляют кольца расщепляться. В
состав атмосферы входят: CH 4 , H 2 , He, NH 3 .
Уран
Седьмая от
Солнца планета. Была открыта в 1781 году английским
астрономом Уильямом Гершелем, и названа в честь
греческог
о бога неба
Урана. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет
Солнечной системы - его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно
плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Ось вращения наклонена
на угол 98 o . Вследствие этого планета бывает обращена к
Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то
средними широтами. Уран имеет более 27 спутников (Миранда, Ариэль,
Умбриэль, Титания, Оберон, Корделия, Офелия, Бианка, Крессида,
Дездемона, Джульета, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк и др.) и систему
колец. В центре Урана находится ядро, состоящее из камня и железа. В
состав атмосферы входят: H 2 , He, CH 4 (14%).
Нептун
Е
го орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах.
Экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя
ра
сположен Нептун
на 1627 млн. км дальше от Урана (Уран расположен в 2869 млн. км от
Солнца). Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не
смогли заметить в XVII веке. Одним из ярких достижений науки, одним из
свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты
Нептун путем вычислений - "на кончике пера". Уран - планета, следующая
за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была
открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным
глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва
заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с
учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом,
теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась
испытанию. Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали
предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не
объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует
притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали,
где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим
притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее
массу и указали место на небе, где в данное время должна была
находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на
указанном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден
невооруженным глазом. На этой планете дуют ветры со скоростями до 2400
км/час, направленные против вращения планеты. Это самые сильные ветры в
Солнечной системе.
Состав атмосферы: H 2 , He, CH 4 . Имеет 6 спутников (один из них Тритон).
Нептун - в римской мифологии бог морей.