СКЛАД І БУДОВА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Прихід наш і догляд загадкові, -

Їх цілі все мудреці Землі осмислити не зуміли.

Де кола цього початок, де кінець,

Звідки ми прийшли, куди підемо отселе?

Омар Ха йям

Сонячна система являє собою комплекс небесних тіл, об'єднаних не тільки впорядкованістю руху, а й спільністю фізичних властивостей. У центрі Сонячної системи знаходиться наша денна зірка - Сонце. Навколо нього разом зі своїми супутниками обращаютс 9 великих планет: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран Нептун і Плутон (рис. 9.6). Дамо їх коротку характеристику.

Схема Сонячної системи

Мал. 9.6. Схема Сонячної системи

Меркурій - найближча до Сонця планета і найменша з планет земної групи. Її діаметр становить 0,383 діаметра Землі, а маса -0,056 земної маси. Період обертання Меркурія навколо осі дорівнює

58,65 земної доби. Его близько до 2/3 періоду обертання планети навколо Сонця (88 земних діб). Значить, одну добу на Меркурії триває дв меркуріанський року. До Землі Меркурій звернений завжди одним і тим ж півкулею. За зовнішнім виглядом Меркурій нагадує Місяць з безліччю її кратерів, гір і морів. На Меркурії є сліди сильн розрідженій атмосфери, до складу якої входять водень, гелій, кисень, а також аргон і неон. Температура поверхні планети колеблетс від -180 ° С до +430 ° С. У планети слабке магнітне поле. Супутників Меркурій не має.

Венера - друга по відстані від Сонця і найближча до Землі планета Сонячної системи. Видно як «вечірня зірка» в західній стороні неба відразу після заходу Сонця або як «ранкова зірка» - в східно стороні неба незадовго до сходу сонця. Венера - найяскравіше світил на небі після Сонця і Місяця. Венера обертається навколо осі ні з захід на схід, як Земля, а в зворотному напрямку - зі сходу на захід Венера оповита щільною атмосферою, майже цілком складається з вуглекислого газу (97%) з домішкою азоту, кисню і водяної пари. Атмосферний тиск - понад 90 атм. Температура поблизу поверхні планети досягає +470 ° С. Поверхня планети суха і кам'яниста. На пе помічені великі рівнини, по є і гори. Їх найбільша висот сягає 12 км. Мабуть, там багато і вулканів. Природних супутників у Венери немає.

Марс - четверта від Сонця планета Сонячної системи. На зоряному небі ця планета виглядає як немерехтливе точка червоного кольору. Березня вдвічі менша за Землю але діаметру і в дев'ять разів - але масі. Період обертання планети навколо осі 24 год 37 хв 23 с. Нахил осі обертання Марс до площини орбіти майже такий же, як і у Землі (близько 25 °), поетом на Марсі є зміна пори року, схожа на земну, хоча тривалість марсіанського року близька до 687 земній добі. Атмосфер Марса сильно розріджена і складається в основному з вуглекислого газу з домішкою азоту, аргону, кисню і водяної пари. Атмосферний тиск на вс у поверхні планети в 160 разів менше, ніж на рівні моря на Землі В атмосфері Марса часто виникають вітри і навіть буревії, зухвало пилові бурі. Середньорічна температура планети -70 ° С. При цих умовах рідкої води на Марсі бути не може і вона існує тільки в вид пара, снігу або льоду. Марс має магнітне поле в 500 разів більш слабким, ніж магнітне поле Землі. На знімках, зроблених під час польоту автоматичних міжпланетних станцій, поверхня планети вигляди як червона, безводна, засіяна камінням пустеля з порізаним рельєфом. На Марсі є кратери, є гори, деякі з них є виручкою погаслими вулканами. Найбільша у всій Сонячній системі вулканічна гора Олімп підноситься більш ніж на 20 км над поверхню планети. Марс має два природних супутника Фобос і Деймос.

Юпітер - найбільша планета Сонячної системи і п'ята за відстанню від Сонця. Свою назву вона отримала в честь римського бога неба, громовержця Юпітера. Маса планети майже в 2,5 рази перевищує сумарну масу інших планет і в 318 разів масу Землі. Діаметр

Юпітера більше діаметра Землі в 11,2 рази. Юпітер віддалений від Сонця в 5,2 рази далі, ніж Земля, і витрачає на один оберт навколо Землі пошт 12 років. Навколо своєї осі Юпітер обертається швидше будь-який інший планети Сонячної системи. У телескоп планета видна стислій біля полюсів з помітним поруч світлих і темних смуг, які щороку розташовуються по-різному. Юпітер оточений товстої воднево-гелієвої атмосферою, в верхніх шарах якої температура близько -160 ° С. Особливість застосуванн цієї планети в наявності знаменитого Великого Червоного плями - величезного газового освіти овальної форми і рожевого кольору, по розміру перевищує розміри земної кулі. Імовірно, воно являє собою грандіозний обертається вихор. Юпітер має потужні магнітним полем, а також є джерелом досить сильного радіовипромінювання. Навколо Юпітера обертаються 16 супутників, найбільш великі з яких були відкриті у 1610 р Галілеєм. Крім супутників, Юпіте оточений кільцем з дрібних каменів і пилу, завжди зверненим до Земл ребром, тому із Землі його не видно.

Сатурн - друга за величиною планета Сонячної системи. Маючи масу, рівну приблизно 95 земних мас, і обсяг більш 758 земних обсягів володіє в порівнянні з іншими планетами найнижчою середньою щільністю. В атмосфері Сатурна присутні водень, метан і други гази. Поблизу верхньої межі хмар температура становить примерн -170 ° С. Планета має магнітне нулем і є джерелом радіовипромінювання. Сатурн має 17 супутників, найбільший з них Титан Одне з добре відомих і цікавих небесних утворень - кільця Сатурна.

Уран - сьома по порядку від Сонця планета Сонячної системи. Це перша з планет, відкрита за допомогою телескопа. Уран відноситься до числ планет-гігантів. По діаметру він майже в 4 рази, а по масі - приблизно в 14,6 рази більша за Землю. Відстань від Урана до Сонця пошт в 20 разів більше, ніж від Землі до Сонця, і ця планета робить повні оборот навколо нашого світила за 84 роки. Уран, подібно Венері, вращаетс навколо своєї осі в напрямку зі сходу на захід (а не із заходу на схід як Земля і інші планети). Уран сильно стиснутий біля полюсів. Його атмосфер складається наполовину з водню. Крім того, в ній присутні метан аміак і гелій. Температура на поверхні хмарного шару планети -В близько -215 ° С. Уран має дев'ять вузьких непрозорих газопилових колі і 16 супутників.

Нептун - восьма по відстані від Сонця велика планета Сонячної системи. Діаметр Нептуна дорівнює 3,81 діаметра Землі, а маса - 17,2 земних мас. Планета сильно стиснута і швидко обертається навколо свого осі. Вона складається, по-видимому, з замороженої води та інших поширених в космосі водневих з'єднань; 20% маси пріходітс на з'єднання кремнію і металів. Планета отримує від Сонця в 900 ра менше тепла, ніж Земля. Температура на поверхні Нептуна 200-В 220 ° С. Планета оповита щільною воднево-гелієвої атмосферою з домішкою метану й аміаку. Нептун має 8 супутників і кільця такої ж природи, як у Юпітера.

Плутон - найменша серед відомих планет Сонячної системи і найбільш далека від Сонця, відкритий порівняно недавно. Плутон знаходиться в 40 разів далі від Сонця, ніж Земля, і отримує від нього в 1600 ра менше тепла і світла, ніж наша планета. Плутон - це холодний темні і безмовний світ, поверхня якого вкрита метановим льодом. Температура планети рекордно низька: -230 ° С. Період обертання Плутон дорівнює 6 діб 9 год, а період обертання - майже 248 років. У 1978 році американський астроном Дж. Крісті відкрив у Плутона один супутник, названі Хароном. Він віддалений від планети на відстань в 17000 км.

Крім великих планет і їх супутників, до складу Сонячної системи входять тисячі малих планет - астероїдів, що знаходяться в основно між орбітами Марса і Юпітера, де вони утворюють так званий співаючи астероїдів. Крім того, в міжпланетному просторі але дуже витягнутих орбітах рухаються тверді крижані тіла, оточені газовою оболонкою, - комети і безліч каменів і частинок найрізноманітніших размеро (метеоритне речовина). У табл. 9.1 і 9.2 приведені фізичні і динамічні характеристики планет Сонячної системи.

Таблиця 9.1

Фізичні характеристики планет Сонячної системи

Планета

маса

Середня

густина,

г / см 3

температура

поверхні,

До

Сила тяжіння на поверхні перед (Земля = 1)

Екваторіальний діаметр, км

Меркурій

3,15 тисячі двадцять три

5,44

100

0,38

4880

Венера

4,89-10 24

5,16

743

0,91

12104

земля

5,98-10 24

5,52

290

1,00

12756

Марс

6,42-10 23

3,94

250-320

0,38

6776

Юпітер

1,89 * 1027

1,88

173 (макс)

2,34

140140

Сатурн

5,68-10 26

0,71

127

0,93

115600

уран

8,68-10 25

1,47

90 (макс)

0,85

49400

Нептун

1,03 +1025

1,70

72 (макс)

U4

49008

Плутон

1,40 * 1024

1,30

63 (макс)

0,04

2300

Таблиця 9.2

Динамічні характеристики планет Сонячної системи

Планета

Середнє расстояни від Сонця млн км

період

обертання навколо Сонця,

роки (пор. добу)

Середня швидкість орбітального руху, км / с

Період обертання навколо осі (добу, годинник хвилини)

Меркурій

57,91

0,24 (88)

47,87

58,6 діб

Венера

108,21

0,62 (224,7)

35,00

243,16 діб

земля

149,60

1,00 (365,26)

29,79

23 год 56 хв 4 з

Закінчення табл. 9.2

Планета

Середнє расстояни від Сонця млн км

період

обертання навколо Сонця,

роки (пор. добу)

Середня швидкість орбітального руху, км / с

Період обертання навколо осі (добу, годинник хвилини)

Марс

227,94

1,88 (687,0)

24,13

24 ч 37 хв 23 с

Юпітер

777,80

11,86

13,05

9 год 50 хв 30 с

Сатурн

1427,00

29,46

9,65

10 ч 14 хв

уран

2869,00

84,02

6,80

10 ч 48 хв

Нептун

4496,00

164,80

5,43

15 ч 48 хв

Плутон

5947,00

247,70

4,74

6,39 доби

Сонячна система має низку важливих особливостей. Перелічимо основні з них.

  • 1. Переважна частина повної маси Сонячної системи належ Сонця, тобто центрального тіла. На частку Сонця припадає 99,87% мас Сонячної системи, так що сила його тяжіння майже повністю управляє рухом планет, які обертаються навколо нього по орбітах близьким до еліпсам. Тому Сонце знаходиться майже точно в центр планетних орбіт.
  • 2. Орбіти всіх планет і більшості астероїдів близькі до кіл і лежать приблизно в площині екліптики, тобто в площині земної орбіти. Найбільшим нахилом до екліптики (земній орбіті) мають орбіти Плутона (17 °) і Меркурія (7 °) і найбільшою видовженістю.
  • 3. За розмірами, масою та загальним будовою великі планети делятс дві групи: на планети типу Земля (або планети земної групи), розташовані всередині пояса астероїдів, і планети-гіганти (поза ним). Плуто займає особливе становище, відрізняючись від планет обох груп.

Планети типу Земля значно менше гігантів за масою і розмірами. Вони мають більшу середньою щільністю речовини і порівняно повільним обертанням.

Планети-гіганти в десятки і сотні разів масивніше планет земної групи. Вони оточені порівняно щільними протяжними атмосферами. Планети-гіганти складаються в основному з водню і гелію; частка все інших елементів в них значно менше, ніж у планет земної групи.

4. Всі планети обертаються навколо Сонця в одну сторону, приче напрямок їх осьового обертання, як правило, збігається з напрям руху по орбіті. Виняток становлять лише Венера і Уран, які обертаються в протилежну сторону, причому вісь обертання Уран лежить майже в площині орбіти.

Перераховані особливості пов'язані з тими умовами, в яких відбувалося формування планет мільярди років тому.

Вік Сонячної системи був визначений на підставі лабораторного ізотопного аналізу земних скельних порід, а також метеоритів і доставлених на Землю космічними апаратами зразків місячного грунту.

Виявилося, що найбільш старі з них мають вік близько 4,5 млрд років. Вік Сонця, отриманий на основі теорії еволюції зірок, оцінюється приблизно в 5 млрд років. Тому вважається, що всі планети сформувалися приблизно в один час - 4,5-5 млрд років тому.

Згідно з існуючими уявленнями речовина, з якого виникли планети і їх супутники, спочатку утворювало масивний диск з холодного газу і нили, що оточував ще молоде Сонце. Планети сформувалися в результаті зростання згущень, що виникли під дією сил гравітації в цьому обертовий диск. Тому і зараз вс вони, зберігаючи рух диска, обертаються навколо Сонця в одну і ту ж сторону. Щільність, температура і хімічний склад протопланетног речовини були дуже різними в зовнішніх, далеких від Сонця, і внутрішніх, близьких до нього, частинах диска. Це призвело до сильного розрізни двох груп планет - внутрішніх і зовнішніх.

Дві основні причини, що визначають найважливіші властивості кожної планети, - це відстань планети від Сонця і маса. Чим більше середня відстань планети від Сонця, тим менше енергії від нього він отримує. З цієї причини температура планет швидко падає зі збільшенням відстані від Сонця. Нагадаємо, що на відміну від далеких плані планети земної групи, розташовані ближче до Сонця, містять очен багато тугоплавких елементів (кремній, залізо і ін.). Мабуть, пов відображає особливості хімічного складу того протопланетного газопилового диска, з речовини якого сформувалися планети: чим дальш від Сонця, тим більше легких газів містилося в протопланетному диску Причина цього в тому, що на великих відстанях від Сонця при більш низьких температурах молекули легких газів могли намерзати на порошинки в той час як поблизу Сонця легкі гази нагрівалися і покидали про-топланетний диск.

Маса планети визначає її здатність утримувати навколо себе атмосферу. Газ завжди прагне до розширення, і газові атмосфери утримуються навколо планет тільки завдяки гравітаційним тяжінням до них. Але з атмосфери будь-якої планети безперервно відбувається витік речовини в міжпланетний простір. Це пов'язано з тепловим рухом молекул газу. Швидкість кожної молекули постійно змінюється з-з зіткнень з іншими молекулами. Якщо швидкість випадково перевищили другу космічну, то така молекула назавжди може покинути розріджені зовнішні шари атмосфери планети. Чим менше маса планет тим слабкіше її гравітаційне тяжіння і тим швидше вона втрачає сво атмосферу, оскільки найбільш «швидким» молекулам легше покинути її.

З фізики відомо, що середня швидкість (у) теплового руху

молекул і атомів пропорційна ~ , де Т - абсолютна темпера

туру газу, а т 0 - маса його молекул (або атомів). Тому при будь-якій температурі швидше за все залишають атмосферу молекули легких газів, що мають більш високу середню швидкість. Отже, з часом маса атмосфери і її хімічний склад повинні змінюватися. В атмосферах плані земної групи залишилося дуже мало легких газів (водню і гелію). Меркурій через невеликої маси і високої температури, обумовленої близькістю до Сонця, практично зовсім позбавлений атмосфери. Атмосфера Марса через слабкість його гравітаційного поля сильно розріджена, а Місяць і супутники планет взагалі не змогли утримати поблизу себе газову оболонку Виняток становить масивний і холодний супутник Сатурна - Титан має атмосферу, яка містить багато щодо важкого газу -В азоту, і невеликий супутник Юпітера - Іо. Останній втрачає атмосфер безперервно, але вона постійно поповнюється за рахунок виверження вулканів які разом з викидом лави виділяють багато газів. Мабуть і у планет земної групи (в тому числі і у Землі) вулканічні виверження і виділення газів з надр зіграли вирішальну роль в освіту: атмосфери, коли планети були ще молодими.

На твердій поверхні великих планет (особливо котрі мають атмосферою) і їх супутників спостерігаються численні кратери -В результат метеоритного бомбардування. Вона відбувається і в наш час Однак найбільш інтенсивної вона була мільярди років тому. Таки тіла, як Місяць, Меркурій, супутник Юпітера Каллісто і ін., Де кратер дуже багато і де вони мало руйнувалися, зберегли більшу частину свого поверхні в тому вигляді, якою вона була мільярди років тому. На Венері Марсі і на деяких супутниках (частково і на Місяці) відбувався процес поступового зникнення старих кратерів. Вони могли заповнюватися лавою (на Місяці), руйнуватися під дією вітру (як, наприклад на Марсі) або води (як на Землі). Тому вивчення поверхонь різних планет і супутників дає можливість дізнатися про далеку їх истори і шляхах еволюції.

Сильні магнітні поля виявлені поки у трьох планет: Землі, Юпітера і Сатурна. Мабуть, вони пов'язані з існуванням електричних струмів в розплавлених надрах цих планет. Якщо планети земної групи - Меркурій, Венера, Земля і Марс мають відносно великою щільністю і складаються з важких елементів, то планети-гіганти - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун мають щільність трохи більше, ніж у води і складаються з легких елементів - водню і гелію. Вони мають потужні протяжні атмосфери, що переходять в рідкий шар поверхні. Наприклад, Юпітер складається в основному з водню, 18% по масі пріходітс на гелій, є домішка аміаку Ин 3 і метану СН 4 (болотного газу) Хоча планети-гіганти холодні і мертві, але внаслідок величезні відстаней між ними і великих мас вони мають численних родинами супутників. Система Сатурна має навіть вражаюча схожість із Сонячною системою в цілому не тільки тому, що у цій планет 17 супутників (більше, ніж число відомих планет), а й тому, що він володіє також великими кільцями - мініатюрним «поясом астероїдів». Кільця складаються з дрібних частинок, покритих льодом і обращающіхс навколо Сатурна в диску, відносна товщина якого по сравнени з його шириною менше, ніж у аркуша паперу. Уран і Юпітер також маю кільця, хоча вони багато слабше і тому їх важко спостерігати. Можливо вони є і у Нептуна.

Крім великих тіл (планет і їх супутників), які обертаються навколо Сонця, до Сонячної системи належать малі тіла: астероїди, комети метеори і метеорити.

Астероїди. Велика частина астероїдів (понад п'ять тисяч тіл розміром від одного до тисячі кілометрів) рухається між орбітами Марса і Юпітера. Орбіти їх, як правило, не дуже сильно відрізняються від кіл. Періодичні зміни яскравості, які спостерігаються у деяк астероїдів, вказують на те, що вони мають неправильною формою нерівною поверхнею і обертаються навколо своїх осей. Поверхні астероїдів, як і супутників планет, повинні нести сліди ударів більш дрібні тел. Атмосфери у астероїдів немає.

Комети - це дивні небесні блукачі, вони викликали у людей забобонний страх частіше, ніж будь-які інші небесні тіла. Більшостей комет рухаються по надзвичайно витягнутих орбітах і при кожному оберті наближаються до Сонця лише на нетривалий час. У перигелії при максимальному зближенні з Сонцем їх блиск дуже сильн зростає. У цей час вони настільки активні, що втрачають помітну частку свого речовини і навколо їх ядра утворюється протяжна атмосфера (кома) У з газу і дрібних пилових частинок.

Під тиском сонячного випромінювання і викинутих Сонцем частинок кометний газ і пил залишають голову комети, породжуючи протяжних хвіст, а то і кілька хвостів завжди складної структури. Ймовірно комети внесли свій внесок у збагачення речовини Сонячної систем такими легкими летючими складовими, як вуглець і вода, без яких було б неможливе життя на Землі.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >