Солнечная система

Емельянов Э.В.

Ставропольский государственный политехнический колледж

Ставропольский Государственный Университет

2005г.

Содержание

Возникновение солнечной системы

Планеты земной группы:

Меркурий

Венера

Земля

Марс

Планеты-гиганты, внешние планеты:

Юпитер

Сатурн

Уран

Нептун

Плутон

Формирование планет

В настоящее время общепризнанной является теория формирования планетной системы в четыре этапа:

Планетная система формируется из того же протозвездного пылевого вещества, что и звезда, и в те же сроки. Первоначальное сжатие протозвездного пылевого облака происходит при потере им устойчивости.

Вокруг протозвезды формируется протопланетное облако - пылевой субдиск. Протопланетное облако становится все более плоским, сильно уплотняется.

Из-за гравитационной неустойчивости в пылевом субдиске образуются отдельные мелкие холодные сгустки, которые, сталкиваясь друг с другом, образуют все более массивные тела – планетезимали.

Затем допланетные тела объединяются в планеты. Аккумуляция планет продолжается миллионы лет, что очень незначительно по сравнению со временем жизни звезды.

Из-за того, что вблизи Солнца активность солнечного ветра значительно выше, чем на периферии, внутренние планеты обладают большей плотностью, но и меньшими размерами (легкие частицы были “сдуты” солнечным ветром на периферию солнечной системы).

Планеты-гиганты формировались в два этапа: сначала образовалось массивное ядро, которое затем “обросло” легкой оболочкой из газа, находящегося в протопланетном облаке на заключительной стадии формирования планет.

Сравнительные размеры планет

На рисунке вверху представлены сравнительные размеры планет солнечной системы.

Справа – планеты по сравнению с Солнцем. Гигантский протуберанец имет размеры, большие диаметра Юпитера.

Особые точки системы двух тел

Около системы двух тел есть особые точки – точки Лагранжа.

Это точки, в которых результирующая сила, действующая на тело, равна нулю. Вследствие этого любое тело небольшой массы, попавшее в такую точку, как бы попадает в ловушку.

Самыми массивными объектами солнечной системы являются Солнце и Юпитер. Их совместное притяжение так велико, что в точках Лагранжа скапливается множество мелких тел, формируя группы “троянцев” и “греков” - метеорных поясов, располагающихся чуть дальше орбиты Марса впереди и позади Юпитера.

Меркурий

Меркурий (гр. Гермес – посланник богов) – самая близкая к Солнцу планета. Он буквально “купается” в солнечных лучах. Поэтому “днем” температура на меркурии очень высока. А из-за отсутствия атмосферы “ночью” его температура экстремально низка.

Еще одна особенность меркурия – интересный синхронизм периодов обращения: его “год” равен 3/2 “суток”.

D = 4880 км, M = 3.3e23 кг,

a = 57.91e6 км = 0.38 а.е.

Спутники – отсутствуют

Открыт – древнейшие времена

Период обращения – 88/59 cуток

Температура: 90..700 К

Атмосфера – отсутствует

Магнитное поле ~1% земного

Видимость – невооруженным глазом

Венера

D = 12100 км, M = 4.9e24 кг,

a = 108.2e6 км = 0.72 а.е.

Спутники – отсутствуют

Открыта – древнейшие времена

Период обращения – 225/243cуток.

Температура: 400..740 К

Атмосфера – CO2, облака из H2SO4

Магнитное поле – отсутствует

Видимость – невооруженным глазом

Венера (гр. Афродита, шумерская Иштар) – богиня любви и красоты. Особенно подходит для нее имя Иштар – “утренняя звезда”, т.к. планету особо хорошо видно утром или вечером.

Венера – самая яркая звезда на небе.

В своем суточном вращении Венера выделяется среди остальных планет: она вращается очень медленно и в направлении, обратном направлению вращения остальных планет.

Несмотря на очень близкие к земным условия тяготения, Венера является самой непригодной для жизни планетой: из-за плотной атмосферы атмосферное давление на поверхности Венеры составляет 90 земных атмосфер. А в следствие парникового эффекта температура на Венере очень высокая.

На Венере высокая вулканическая активность. Справа показан вулкан Sif Mons, изображение которого получено при помощи радаров космического аппарата “Магеллан”.

Земля

D = 12760 км, M = 6e24 кг,

a = 150e6 км = 1.00 а.е.

Спутники – 1 (Луна)

Период обращения – 355.24/1 cуток.

Ср. температура: 287 К

Атмосфера – 77% N2, 21% O2, CO2 и другие газы.

Магнитное поле – есть

Земля – единственная планета, чье название не является именем какого-либо бога. Богине Земле (Земля-матушка, гр. Гея, рим. Терра) поклонялись все народы, как родоначальнице жизни.

Исследования Земли не нуждаются в космической технике.

Благодаря наличию магнитного поля на Земле возникают полярные сияния.

Небольшое количество углекислого газа в атмосфере поддерживает постоянный парниковый эффект, благодаря которому средняя земная температура на 35 градусов выше, чем была бы в отстутствие углекислоты.

Марс

Марс (греч. Арес) – бог войны. Это третья по яркости планета на небосводе. Спутники марса как бы служат своему господину – это страх (Фобос) и ужас (Деймос). Наклон оси марса почти такой же, как у Земли, поэтому на нем существуют времена года.

D = 6780 км, M = 6.6e23 кг,

a = 228e6 км = 1.52 а.е.

Спутники – 2 (Фобос, Деймос)

Период обращения – 687сут./24ч.37мин.

Температура: 150..290 К

Атмосфера – 95%CO2 , 3% N2, Ar, O2

Магнитное поле – отсутствует

Для Марса характерны полярные шапки и глубокие каналы, которые ранее рассматривались как следы разумной жизни. На самом деле шапки состоят из углекислого газа, а каналы – следы, оставленные на поверхности Марса гигантскими

вихрями (рис. справа внизу).

Еще одним “свидетельством” наличия разумной жизни на Марсе была фотография интересной детали его поверхности, напоминавшей человеческое лицо. При более подробном рассмотрении оказалось, что это всего лишь гора, удачно подсвеченная Солнцем.

Из-за малой силы тяжести на Марсе становится возможным появление огромных вулканов (вулкан Олимп, высота 27км) и высоких песчаных дюн.

Дюны образуются под воздействием сильных ветров, свирепствующих на Марсе.

Юпитер

Юпитер (греч. Зевс) – повелитель богов. Это – самая большая планета солнечной системы. По яркости – вторая планета.

Гравитация на Юпитере всего в 2.5 раз больше, чем на земле. В принципе, на нем была бы возможна жизнь, если бы не одно “но”: на Юпитере отсутствует твердая поверхность. Но “морская” жизнь могла бы возникнуть.

D = 143 тыс. км, M = 1.9e27 кг,

a = 778e6 км = 5.2 а.е.

Спутники – 63

Период обращения – 11.9 лет/?

Температура: ~270K (средняя)

Атмосфера – 90%H2 , 10% He

Магнитное поле – намного сильнее земного

Большое красное пятно представляет собой грандиозный вихрь, существующий уже более 400 лет.

На переднем плане – фотография одного из крупнейших спутников Юпитера – Европы. Условия на Европе очень подходящие для образования жизни.

На фотографии справа заметны кольца Юпитера, похожие на кольца Сатурна, но имеющие значительно меньшие размеры и толщину. Поэтому с Земли колец не видно.

Сатурн

Сатурн (греч. Кронос – титан, прародитель богов) – повелитель архитектуры. Единственная планета, обладающая обширным, ярко выраженным кольцом.

Сатурн является также планетой с наименьшей плотностью.

D = 120.5 тыс. км, M = 5.7e26 кг,

a = 1.43e9 км = 9.54 а.е.

Спутники – 34

Период – 29.5 лет/~10ч

Температура: ~100K

Атмосфера – 75%H2 , 25% He

Магнитное поле – намного сильнее земного

Благодаря сильному магнитному полю и более разреженной, чем у Юпитера, атмосфере, на Сатурне возникают полярные сияния, значительно превосходящие земные.

Кольца Сатурна делятся на явно выраженные области, причем внутри некоторых “пустых” областей вращаются спутники.

Уран

D = 51.2 тыс. км, M = 8.7e25 кг,

a = 2.87e9 км = 19.2 а.е.

Спутники – 21

Период обращения – 84.01 лет/~16ч

Температура: ~120 К

Атмосфера – 83%H2 , 15% He, 2% NH4

Магнитное поле – не дипольное

Уран – один из ранних греческих богов – властелин мира. Эта планета – самая первая из обнаруженных в наши времена.

Как и все планеты-гиганты, Уран окружен газо-пылевым кольцом.

Основная особенность Урана в том, что он вращается, “лежа на боку”: ось его вращения почти лежит в плоскости орбиты, поэтому продолжительность суток на Уране почти равна продолжительности его “года”.

Некоторые спутники Урана вращаются вокруг него по довольно вытянутым орбитам. Вероятнее всего, в свое время они были свободными метеорными телами, но затем были захвачены планетой.

Самый большой спутник Урана – Тритон (Титания). Этот спутник вращается в обратном направлении по отношению к другим спутникам, что явно указывает на его “внеуранское” происхождение.

Нептун

D = 49.5 тыс. км, M = 10е26 кг,

a = 4.504e9 км = 30.06 а.е.

Спутники – 13

Период обращения – 164.8 лет/~16ч

Температура: ~65 К

Атмосфера – 83%H2 , 15% He, 2% NH4

Магнитное поле – не дипольное

Нептун (гр. Посейдон) – бог моря. Нептун был открыт с помощью математических вычислений из анализа возмущений движения Урана.

Нептун окружен газо-пылевым кольцом, состоящим, как и у остальных планет-гигантов, из осколков льда, камней, газа и пыли.

Спутники Нептуна, кроме Тритона, имеют очень малые размеры: ~100 км. Возможно, большинство из них – захваченные Нептуном метеорные тела.

Тритон имеет диаметр 2700 км, т.е. является одним из самых больших спутников планет Солнечной системы.

Вращение Тритона обратно вращению Нептуна.

Плутон и Харон

D = 2.27 / 1.17 тыс. км,

M = 1.3е22 / 1.9е21 кг,

a = 5.914e9 км = 39.5 а.е.

Двойная планета (расст. – 19640 км)

Период обращения – 247.7 лет

Температура: ~60 К

Атмосфера – СО2?

Плутон (гр. Аид) и Харон – боги загробного мира. И действительно, они находятся на самых задворках Солнечной системы, в царстве вечного холода. Свое название Плутон получил по инициалам открывшего его человека – П. Лоуэлла, рассчитавшим положение Плутона по возмущениям на орбиту Нептуна.

Орбита Плутона очень вытянута, иногда он бывает ближе к Солнцу, чем Нептун.

Возможно, на Плутоне существует разреженная атмосфера из углекислого газа и метана. Из-за малых размеров планеты, она не подогревается собственным теплом, поэтому температура на ней такая низкая.

Емельянов Эдуард Владимирович

mailto: eddyem@yandex.ru

eddy@26.ru

Ставропольский Государственный Политехнический Колледж

Ставропольский Государственный Университет

Емельянов Эдуард

2005-11-14T16:28:11