Сонячна система

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Європейський університет

Кафедра фізики

Реферат на тему:

“ Сонячна система ”

Виконав:

Студент 011 групи

Бізнес-коледжу

Марина Василь Васильович

Перевірив

Старший викладач

Фізики та астрономії

Музиченко В.І.

Київ - 2017

Вступ

сонячна система планети супутники

Сонячна система складається з гравітаційно пов'язаних небесних тіл: масивного центрального тіла -- Сонця -- та численних об'єктів, що обертаються навколо нього. Це вісім великих планет (Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун), понад 100 їх супутників, пояс астероїдів та пояс Койпера, комети, метеороїди та космічний пил. Пояс Койпера, який містить близько 70-100 тис. об'єктів ~100 км у діаметрі, виявлено у 1992--2000 рр. завдальшки 30--50 а.о. від Сонця. Більша частина маси об'єктів, пов'язаних із Сонцем гравітацією, міститься у восьми відносно відокремлених планетах, що мають майже кругові орбіти й розташовані в межах майже плоского диска -- площині екліптики. Чотири менші внутрішні планети: Меркурій, Венера, Земля та Марс, звані також планетами земної групи, складаються в основному з силікатів та металів. Чотири зовнішні планети: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун, звані також газовими гігантами, значною мірою складаються з водню та гелію та набагато масивніші, ніж планети земної групи. У Сонячній системі є дві ділянки, заповнені малими тілами. Пояс астероїдів, що розташований між Марсом і Юпітером, за складом подібний до планет земної групи, оскільки складається переважно з силікатів і металів. Найбільшими об'єктами поясу астероїдів є Церера, Паллада та Веста.

Дослідження Сонячної системи

Історія професійного вивчення складу Сонячної системи почалася 1610 року, коли Галілео Галілей відкрив у свій телескоп 4 найбільших супутника Юпітера. Це відкриття було одним із доказів правильності геліоцентричної системи. 1655 року Християн Гюйгенс відкрив Титан -- найбільший супутник Сатурна. До кінця XVII століття Кассіні відкрив ще 4 супутника Сатурна. XVIII століття ознаменувалося важливою подією в астрономії -- вперше з допомогою телескопа була відкрита раніше не відома планета Уран. Незабаром Гершелем, першовідкривачем нової планети, були відкриті 2 супутника Урана і 2 супутника Сатурна.

XIX століття почалося з нового астрономічного відкриття -- був виявлений перший зореподібний об'єкт -- астероїд Церера, 2006 року переведений у ранг карликової планети. А 1846 року була відкрита восьма планета -- Нептун. Нептун був спочатку передбачений теоретично, а потім виявлений у телескоп, причому незалежно в Англії та у Франції. 1930 року Клайд Томбо (США) відкрив Плутон, названий дев'ятою планетою Сонячної системи. Однак 2006 року Плутон втратив статус планети і його назвали карликовою планетою.

У другій половині XX століття було відкрито багато великих та малих супутників Юпітера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона. Найбільш значну роль у цій серії наукових відкриттів мали місії американських АМС Вояджер.

На межі XX--XXI століть було відкрито ряд малих тіл Сонячної системи, в тому числі карликові планети, плутино, а також супутники деяких із них і супутники планет-гігантів.

Формування та еволюція Сонячної системи

Відповідно до загальноприйнятої в даний час гіпотези, формування Сонячної системи почалося близько 4,6 млрд років тому з гравітаційного стиснення невеликої частини гігантської міжзоряної газопилової хмари. Ця початкова хмара, ймовірно, сягала за розмірами декількох світлових років і була прародичем для декількох зір.В процесі стиснення розміри газопилової хмари зменшувалися і, зростала швидкість обертання хмари. Центр, де зібралася більша частина маси, ставав усе гарячішим у порівнянні з навколишнім диском. Через обертання хмари швидкості її стиснення паралельно і перпендикулярно осі обертання відрізнялися, що призвело до ущільнення хмари, формування характерного протопланетного диску діаметром близько 200 а. о. і гарячої, щільної протозорі в центрі. Вважається, що на цій стадії еволюції Сонце було зорею типу T Тельця. Вони оточені протопланетними дисками з масами 0,001--0,1 мас Сонця, з переважним процентом маси туманності, зосередженої безпосередньо в зорі. Планети формуються шляхом акреції з цього диску. Протягом 50 млн років тиск і густина водню в центрі протозорі стали достатньо високими для початку термоядерної реакції. Температура, швидкість реакції, тиск і густина збільшувалися, доки не було досягнуто гідростатичної рівноваги з тепловою енергією, яка протидіяла силі гравітаційного стиснення. На цьому етапі Сонце стало повноцінною зорею головної послідовності. Оскільки Сонце спалює запаси водневого палива, то енергія, яка підтримує ядро, вичерпується, змушуючи Сонце стискатися. Це збільшує тиск в його надрах і нагріває ядро, таким чиноми прискорюючи спалювання палива. В результаті Сонце стає яскравішим приблизно на десять відсотків кожні 1,1 млрд років, і стане ще на 40 % яскравішим протягом наступних 3,5 млрд років.Приблизно через 7 млрд років водень в сонячному ядрі буде повністю перетворений в гелій, що завершить фазу головної послідовності; Сонце стане субгігантом. Ще через 600 млн років зовнішні шари Сонця розширяться приблизно у 260 разів порівняно з сучасними розмірами -- Сонце перейде на стадію червоного гіганта. Через сильне збільшення площі поверхні вона буде набагато холоднішою, ніж при перебуванні на головній послідовності (2600 К). Різко збільшившись, Сонце, ймовірно, поглине найближчі планети Меркурій та Венеру. Земля, можливо, уникне поглинання зовнішніми сонячними оболонками, але стане абсолютно безжиттєвою, оскільки придатна для життя зона зміститься до зовнішніх країв Сонячної системи.

Зрештою, в результаті розвитку термічних нестійкостей, зовнішні шари Сонця будуть викинуті в навколишній простір, утворивши планетарну туманність, в центрі якої залишиться лише невелике зоряне ядро -- білий карлик, надзвичайно щільний об'єкт з половиною початкової маси Сонця, але розміром лише як у Землі. Ця туманність поверне частину матеріалу, який сформував Сонце, у міжзоряне середовище.

Внутрішня область Сонячної системи

Внутрішня частина включає планети земної групи та астероїди. Всі вони складаються переважно з силікатів і металів. Це невелика частина системи -- її радіус менший, ніж відстань між орбітами Юпітера й Сатурна.

Сонце

Сонце -- єдина зоря Сонячної системи та її головний компонент. Його маса (332 900 мас Землі) досить велика для підтримання термоядерних реакцій синтезу в його надрах, внаслідок яких вивільняється велика кількість енергії, що випромінюється в простір здебільшого у вигляді електромагнітного випромінювання, максимум якого припадає на діапазон хвиль довжиною 400-700 нм, який відповідає видимому світлу.За зоряною класифікацією Сонце -- типова зоря головної послідовності класу G2. Зараз Сонце поступово стає яскравішим, на ранніх стадіях його яскравість становила лише 70 відсотків теперішньої. Сонце -- зірка I типу зоряного населення, воно утворилося на порівняно пізньому етапі розвитку Всесвіту й характеризується значним вмістом елементів, важчих від водню та гелію.

Меркурій

Меркурій є найближчою до Сонця (0,4 а.о.) й найменшою планетою системи (0,055 маси Землі). У Меркурія немає супутників, а його найпомітнішими, після ударних кратерів, деталями рельєфу є численні криволінійні уступи довжиною до сотень кілометрів і висотою до 3 км.

Меркурій має вкрай розріджену атмосферу. Вона складається з атомів, «вибитих» із поверхні планети сонячним вітром. Велике залізне ядро Меркурія та його тонка кора ще не отримали належного пояснення.

Венера

Венера близька за розміром і масою до Землі (її маса становить 0,815 земної). Як і Земля, вона має потужну атмосферу та товсту силікатну оболонку навколо залізного ядра. На поверхні Венери є яскраві ознаки колишньої геологічної активності, в першу чергу вулканізму. Води в складі Венері майже нема, а її атмосфера в дев'яносто разів щільніша за земну. Це найгарячіша планета: температура її поверхні перевищує 400 °C. Причиною цього є парниковий ефект у щільній, багатій на вуглекислий газ атмосфері. Природних супутників у Венери нема.

Земля

Земля є найбільшою та найщільнішою серед внутрішніх планет. У Землі є один природний супутник -- Місяць, це єдиний великий супутник планет земної групи. Серед планет земної групи Земля є унікальною. Атмосфера Землі радикально відрізняється від атмосфер інших планет -- вона містить вільний кисень. Питання про наявність життя де-небудь, крім Землі, залишається відкритим.

Марс

Марс менший за Землю та Венеру (0,107 маси Землі). Він має атмосферу, що складається переважно з вуглекислого газу, з поверхневим тиском (0,6 % від земного). На його поверхні є вулкани, найбільший із яких, Олімп, перевищує розмірами всі земні вулкани, досягаючи висоти 21,2 км. Сучасної тектонічної та вулканічної активності на Марсі не зареєстровано. Червоний колір поверхні Марса зумовлений великою кількістю оксиду заліза в його ґрунті. Планета має два супутники -- Фобос і Деймос. Припускається, що вони являють собою захоплені астероїди.

Пояс астероїдів

Астероїди -- найпоширеніші малі тіла Сонячної системи. Більшість з них утворюють так званий головний пояс астероїдів, який лежить між орбітами Марса та Юпітера, на відстані від 2,3 до 3,3 а.о. від Сонця. Більшість астероїдів обертаються навколо Сонця в тому ж напрямку, що й великі планети, але їхні орбіти здебільшого витягнуті та нахилені до площини екліптики.

Астероїди мають розмір від декількох метрів до сотень кілометрів. Здебільшого їх класифікують як малі тіла Сонячної системи.Пояс містить десятки тисяч, можливо -- мільйони об'єктів, більших одного кілометра в діаметрі. Попри це, загальна маса астероїдів поясу навряд чи більша однієї тисячної маси Землі. Небесні тіла з діаметрами від 100 мкм до 10 м називають метеороїдами.

Церера

Церера -- карликова планета та найбільше тіло поясу астероїдів. Церера має діаметр трохи менший 1000 км і достатню масу, щоб під дією власної гравітації набути сферичної форми. Після відкриття Цереру класифікували як планету, однак оскільки подальші спостереження виявили поблизу від Церери ряду астероїдів, у 1850-х її віднесли до астероїдів. Повторно вона була класифікована як карликова планета 2006 року.

Зовнішня область Сонячної системи

Зовнішня область Сонячної системи є місцем розташування газових гігантів та їхніх супутників, а також транснептунових об'єктів, астероїдно-кометно-газових об'єктів поясу Койпера, Розсіяного диска і хмари Оорта. Орбіти багатьох короткоперіодичних комет, а також астероїдів-кентаврів, також проходять в цій області. Тверді об'єкти зовнішньої області через велику відстань від Сонця, а отже, набагато нижчу температуру, містять лід води, аміаку і метану.

Юпітер

Юпітер має масу, в 318 разів більшу від земної, і є в 2,5 рази масивнішим від усіх інших планет разом узятих. Він складається, в основному, з водню і гелію. Висока внутрішня температура Юпітера викликає появу численних напівпостійних вихрових структур в його атмосфері, таких як смуги хмар і Велика червона пляма. Юпітер має 67 супутників. Чотири найбільших -- Ганімед, Каллісто, Іо та Європа -- подібні до планет земної групи такими явищами, як вулканічна активність і внутрішнє нагрівання. Ганімед, найбільший супутник в Сонячній системі, за розмірами перевищує Меркурій.

Сатурн

Сатурн, відомий своєю системою кілець, має структуру атмосфери і магнітосфери, дещо подібну до відповідних структур Юпітера.Сатурн -- найменш щільна планета Сонячної системи. Сатурн має 62 підтверджених супутники; два з них -- Титан і Енцелад -- проявляють ознаки геологічної активності. Ця активність, однак, не подібна до земної, оскільки значною мірою обумовлена активністю льоду. Титан, який за розмірами більший за Меркурій, -- єдиний супутник в Сонячній системі, що має атмосферу.

Уран

Уран з масою, в 14 разів більшою, ніж у Землі, є найлегшою із зовнішніх планет. Унікальним серед інших планет його робить те, що він обертається “лежачи на боці”: нахил осі його обертання до площини екліптики дорівнює приблизно 98. Він має набагато холодніше ядро, ніж інші газові гіганти, і випромінює в космос дуже мало тепла. Відкрито 27 супутників Урана; найбільші з них -- Титанія, Оберон, Умбріель, Аріель і Міранда.

Нептун

Нептун, хоча і дещо менший від Урана, але масивніший (17 мас Землі) і тому щільніший. Він випромінює більше внутрішнього тепла, але не так багато, як Юпітер чи Сатурн. Нептун має 14 відомих супутників. Найбільший з них -- Тритон, є геологічно активним, з гейзерами рідкого азоту. Тритон -- єдиний великий супутник, що рухається в зворотному напрямку. Нептун супроводжують астероїди, що називаються троянцями Нептуна.

Дев'ята планета

Астрономи з Каліфорнійського технологічного інституту Костянтин Батигін і Майкл Браун повідомили про можливу дев'яту планету на околиці Сонячної системи, за межами орбіти Плутона. Планета приблизно в десять разів масивніша, ніж Земля, віддалена від Сонця приблизно у 20 разів далі, ніж Нептун (90 мільярдів кілометрів), і робить оберт навколо Сонця за 10 000--20 000 років. Поки що вчені називають цю гіпотетичну планету просто Planet Nine.

Плутон

Плутон -- карликова планета, найбільший відомий об'єкт поясу Койпера. У Плутона помірний ексцентриситет орбіти з нахилом 17 градусів до площини екліптики, і він то наближається до Сонця на відстань 29,6 а. о., стаючи до нього ближче Нептуна, то віддаляється на 49,3 а. о.

Незрозуміла ситуація з найбільшим супутником Плутона -- Хароном: чи він і надалі класифікуватиметься як супутник Плутона, чи буде перекласифікований в карликову планету. Оскільки центр мас системи Плутон -- Харон розташовується поза ними, вони можуть розглядатися як подвійна планетна система. Чотири менших супутники -- Нікта, Гідра, Кербер і Стікс -- обертаються навколо Плутона і Харона.

Околиці Сонячної системи

Безпосередня галактична околиця Сонячної системи відома як Місцева міжзоряна хмара. Це щільніша ділянка області розрідженого газу Місцева бульбашка -- порожнини в міжзоряному середовищі протяжністю близько 300 св. р., що має форму піскового годинника. Бульбашка заповнена високотемпературною плазмою.

Відносно небагато зір в межах десяти св. р. (95 трлн км) від Сонця. Найближчою є потрійна зоряна система Альфа Центавра, на відстані близько 4,3 св. р. Альфа Центавра A і B -- тісна подвійна система близьких за характеристиками до Сонця зір, в той час як маленький червоний карлик Альфа Центавра C обертається навколо цієї пари на відстані 0,2 св. р. Наступними найближчими зорями є червоні карлики зоря Барнарда (5,9 св. р.), Вольф 359 (7,8 св. р.) і Лаланд 21185 (8,3 св. р.). Найбільша зоря в межах десяти світлових років -- Сіріус, яскрава зоря головної послідовності з масою приблизно як дві маси Сонця і компаньйоном, білим карликом з назвою Сіріус B. Сіріус розташований на відстані 8,6 св. р. Інші системи в межах десяти світлових років -- подвійна система червоних карликів Лейтен 726-8 (8,7 св. р.) і одиночний червоний карлик Росс 154 (9,7 св. р.). Найближча система коричневих карликів -- Луман 16, розташовується на відстані 6,59 світлових років. Найближча одиночна подібна до Сонця зоря -- Тау Кита, розташовується на відстані 11,9 св. р. Має приблизно 80 відсотків маси Сонця, але лише 60 відсотків його яскравості. Найближча відома екзопланета, Альфа Центавра Bb, розташовується, на відстані 4,3 св. р.

Висновок

Історія професійного вивчення складу Сонячної системи почалася 1610 року, коли Галілео Галілей відкрив у свій телескоп 4 найбільших супутника Юпітера. Це відкриття було одним із доказів правильності геліоцентричної системи. Формування Сонячної системи почалося близько 4,6 млрд років тому з гравітаційного стиснення невеликої частини гігантської міжзоряної газопилової хмари. Внутрішня частина включає планети земної групи та астероїди. Це невелика частина системи -- її радіус менший, ніж відстань між орбітами Юпітера й Сатурна. Астероїди -- найпоширеніші малі тіла Сонячної системи. Більшість з них утворюють так званий головний пояс астероїдів, який лежить між орбітами Марса та Юпітера, на відстані від 2,3 до 3,3 а.о. від Сонця. Зовнішня область Сонячної системи є місцем розташування газових гігантів та їхніх супутників.

Меркурій -- є найближчою до Сонця і найменшою планетою Сонячної системи.

Венера -- найгарячіша планета,температура її поверхні перевищує 400 °C.

Земля -- найбільшою та найщільнішою серед внутрішніх планет.

Марс -- набуває червоного кольору поверхні завдяки великої кількісті оксиду заліза в його ґрунті.

Юпітер -- має масу, в 318 разів більшу від земної, і є в 2,5 рази масивнішим від усіх інших планет разом узятих.

Сатурн -- найменш щільна планета Сонячної системи.

Уран -- унікальним серед інших планет його завдяки тому що він обертається “лежачи на боці”.

Нептун -- випромінює багато внутрішнього тепла.

Література

1. Pat Dasch: Icy worlds of the solar system. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2004.

2. Joachim Gьrtler, Johann Dorschner: Das Sonnensystem. Wissenschaftliche Schriften zur Astronomie. Barth, Leipzig/Berlin/Heidelberg 1993.

3. C. H. Heller: Encounters with protostellar disks. I -- Disk tilt and the nonzero solar obliquity.

4. Pavel Kroupa: The dynamical properties of stellar systems in the Galactic disc.

5. Glenn J. MacPherson: Oxygen in the solar system. Mineralogical Society of America.

6. Eugene F. Milone, William J. Wilson: Solar system astrophysics. Springer, New York 2008.

7. Войтович, Володимир Кіндратович. Принципово нова гіпотеза утворення та розвитку Сонячної системи.

Додатки

Сонячна система

Співвідношення об'єктів сонячної системи

Околиці сонячної системи

Размещено на Allbest.ru