Планеты Солнечной системы

Размещено на http://allbest.ru

РЕФЕРАТ

Планеты Солнечной системы

Почему планеты - гиганты по своей массе больше планет земной группы?

Солнечная система - система небесных тел, состоящая из Солнца, 9 больших планет и их спутников, десятков тысяч малых планет и их спутников, десятков тысяч малых планет - астероидов, множества комет, мелких метеорных тел и межпланетного газа и пыли. Всё в солнечной системе определяется Солнцем, которое является самым массивным телом и единственным, обладающим собственным свечением.

Солнце - обычная звезда главной последовательности с абсолютной звёздной величиной +5. Его объём в миллион раз превышает объём Земли, однако по сравнению со звёздами - гигантами Солнце очень мало. Остальные члены Солнечной системы светят отражённым солнечным светом и выглядят такими яркими на небе, что не трудно и забыть, что для вселенной в целом они даже отдалённо не являются столь важными объектами, какими представляются нам 7. Физика космоса. 2019г..

Девять планет обращаются вокруг Солнца по эллипсам (мало отличающимся от окружностей) почти в одной плоскости в порядке удаления от Солнца: Меркурий, Венера, Земля (с Луной), Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты делятся на две отчётливо различающиеся группы. В первую входят относительно небольшие планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс, с диаметрами от 12756 км (Земля) до 4880 км (Меркурий). Эти планеты имеют некоторые общие характеристики. Все они, например, имеют твёрдую поверхность и, по-видимому, состоят из сходного по составу вещества, хотя Земля и Меркурий более плотные, чем Марс и Венера. Их орбиты не отличаются от круговых, только орбиты Меркурия и Марса более вытянуты чем у Земли и Венеры. Меркурий и Венеру называют внутренними планетами, поскольку их орбиты лежат внутри земной; они, как и Луна, бывают в разных фазах - от новой до полной - и остаются в той же части неба, что и Солнце. У Меркурия и Венеры нет спутников, Земля имеет один спутник - Луну, у Марса два спутника - Фобос и Деймос, оба очень маленькие и явно отличаются по своей природе от Луны. За Марсом находится широкий провал, в котором движутся тысячи небольших тел, называемых астероидами, планетоидами или малыми планетами. Диаметр даже самого большого из них - Цереры - составляет лишь около 1000 - 1200 км.

Далеко за основной зоной астероидов находятся четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Эти планеты совершенно отличны от планет земной Группы: они скорее газовые и жидкие чем твёрдые, с очень плотными атмосферами. Их масса настолько велика, что они были способны удержать большую часть первоначального водорода. Так, скорость убегания для Юпитера составляет 60 км/с, тогда как для Земли она равна 11,2 км/с. Их среднее расстояния от Солнца составляют от 778 млн. км (Юпитер) до 4497 млн. км (Нептун).

Планеты-гиганты имеют много общего, но сильно отличаются в деталях. Их плотности относительно низки, а плотность Сатурна даже меньше плотности воды. Хотя Юпитер виден исключительно благодаря отражённому от него солнечному свету, планета имеет также собственные источники тепла. Однако, несмотря на то, что температура его ядра должна быть высокой, она далеко недостаточна, чтобы там начались ядерные реакции, поэтому Юпитер нельзя сравнивать со звездой вроде Солнца.

Пять планет - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн - известны с древних времён, поскольку все они хорошо видны невооружённым глазом. Уран, который находится на пределе видимости невооружённым глазом, был случайно открыт в 1781г. Все гиганты сопровождаются свитами спутников: Юпитер имеет 14 спутников, Сатурн - 15, Уран - 5 и Нептун - 2. Некоторый из спутников имеют размеры планет с диаметрами, по крайней мере равными диаметру Меркурия. Самая удалённая из известных планет - Плутон - была открыта в 1930 г. Это не гигант, по размерам он меньше Земли, и его обычно относят к планетам земной группы, хотя известно о нём очень мало 3.Р. Болдуин “Что мы знаем о Планетах”. Москва, “МИР” 2019г.. Чем ближе планета к Солнцу, тем больше её линейная и угловая скорости и короче период обращения вокруг Солнца. В то время как плоскости орбит большинства планет близки к плоскости земной орбиты (разница составляет 7 градусов для Меркурия и много меньше для других планет), орбита Плутона наклонена к ней относительно сильно - на 17 градусов и настолько вытянута, что при наибольшем сближении с Солнцем Плутон подходит к нему ближе чем Нептун.

По всей вероятности, Плутон образует свой собственный класс планет; возможно даже, что некогда он был спутником Нептуна и лишь позднее обрёл независимость.

Кроме того, вокруг Солнца обращаются по эллипсам бесчисленные метеорные тела (их можно рассматривать как своеобразный мусор в Солнечной системе, некоторые метеорные тела определённо связаны с кометами) размером от песчинки до мелкого астероида. Пространство между планетами заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Его пронизывают электромагнитные излучения; оно носитель магнитных и гравитационных полей. Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и примерно в 333000 раз массивнее Земли. Масса всех планет составляет всего лишь около 0,1% от массы Солнца, поэтому оно силой своего притяжения управляет движением всех членов Солнечной системы. Законы Кеплера. Первый закон Кеплера: орбита каждой планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй закон Кеплера (закон площадей): радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади. Третий закон Кеплера: квадраты сидерических периодов обращения двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Методы изучения физической природы тел Солнечной системы

Все планеты - гиганты (Сатурн, Уран, Нептун, а особенно Юпитер) имеют большие размеры и массы. Например, по объему Юпитер превосходит Землю почти в 1320 раз, а по массе - в 318 раз. Обратите внимание на низкую среднюю плотность (наименьшая она у Сатурна - 0,7 * 103 кг/м3).

Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем, как выяснилось в результате наземных оптических наблюдений, экваториальные зоны планет-гигантов вращаются быстрее, чем полярные, т.е. там, где максимальны линейные скорости точек в их движении вокруг оси, максимальны и угловые скорости. Результат быстрого вращения - большое сжатие планет-гигантов (заметное при визуальных наблюдениях). Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера она равна 4400 км. 2.Б.А. Воронцов- Вельяминов “АСТРОНОМИЯ 11”. Москва, “Просвещение” 2019 г.

Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит смена времен года и на планете Уран, так как ось этой планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 8°.

Планеты - гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера их обнаружено к настоящему времени 16, Сатурна - 17, Урана - 16 и только у Нептуна - 8. Замечательная особенность планет - гигантов - кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна. Из планет-гигантов лучше других исследованы Юпитер и Сатурн.

Отличительные особенности планет земной группы от планет-гигантов

Сравнительная таблица основных показателей планет земной группы и планет-гигантов:

Меркурий, Венера, Земля и Марс отличаются от планет-гигантов меньшими размерами, меньшей массой, большей плотностью, более медленным вращением, гораздо более разрежёнными атмосферами (на Меркурии атмосфера практически отсутствует, поэтому его дневное полушарие сильно накаляется; все планеты-гиганты окружены мощными протяжёнными атмосферами), малым числом спутников или отсутствием их. Поскольку планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, их температура (по крайней мере, над их облаками) очень низка: на Юпитере - 145 С, на Сатурне - 180 С, на Уране и Нептуне ещё ниже. А температура у планет земной группы значительно выше (на Венере до плюс 500 С). Малая средняя плотность планет-гигантов может объяснятся тем, что она получается делением массы на видимый объём, а объём мы оцениваем по непрозрачному слою обширной атмосферы. Малая плотность и обилие водорода отличают планеты-гиганты от остальных планет.

Малые тела Солнечной системы

Астероиды. Малые планеты, или астероиды, в основном обращаются между орбитами Марса и Юпитера и невооружённым глазом невидимы. В настоящее время известно более 3000 астероидов. Возможно, астероиды возникли потому, что веществу по какой-то причине не удалось собраться в одно большое тело - планету. На протяжении миллиардов лет астероиды сталкиваются друг с другом. На эту мысль наводит то, что ряд астероидов имеет не шарообразную, а неправильную форму. Суммарная масса астероидов оценивается всего лишь в 0,1 массы Земли. Б.А. Воронцов-Вельяминов “Астрономия 10”. Москва, “Просвещение” 2018 г.

Самый яркий астероид - Веста не бывает ярче 6-й звёздной величины. Самый крупный астероид - Церера, его диаметр около 800 км, и за орбитой Марса даже в сильнейшие телескопы на столь малом диске ничего нельзя рассмотреть. Самые мелкие из известных астероидов имеют диаметры лишь около километра.

Конечно, у астероидов нет атмосферы. Для астероидов характерно петлеобразное перемещение на фоне звёздного неба, орбиты некоторых астероидов имеют необычайно большие эксцентриситеты, вследствие чего в перигелии они подходят к Солнцу ближе, чем Марс и даже Земля. Болиды и метеориты. Болидом называется довольно редкое явление - летящий по небу огненный шар. Это явление вызывается вторжением в плотные слои атмосферы крупных метеорных тел, окружённых обширной оболочкой раскалённых газов и частиц, образующихся при нагревании вследствие торможения в атмосфере. Болиды часто имеют заметный угловой диаметр в 1/10 - Ѕ видимого диаметра Луны и бывают видны даже днём. От сильного сопротивления воздуха метеорное тело нередко раскалывается и с грохотом выпадает на Землю в виде осколков. Упавшее на Землю тело называется метеоритом.

Метеорит, имеющий небольшие размеры, иногда целиком испаряется в атмосфере Земли. В большинстве случаев масса метеорита за время полёта сильно уменьшается. До Земли долетают лишь остатки метеорита, обычно успевающие остыть, когда космическая скорость его уже погашена сопротивлением воздуха.

Бывает три вида метеоритов: каменные, железные и железокаменные, особенно много находят железных метеоритов. По содержанию радиоактивных элементов определяют возраст метеоритов. Он различен, но самые старые метеориты имеют возраст 4,5 млрд. лет. Структура некоторых метеоритов свидетельствует о том, что они подвергались высоким температурам и давлениям и, следовательно, могли существовать в недрах разрушившейся планеты или крупного астероида.

Кометы и метеоры. Метеорное тело, порождающее метеор, - это, как правило, крошечная частичка, обычно меньше песчинки, движущаяся вокруг Солнца. Она так мала, что становится видимой, только когда попадает в верхнюю атмосферу Земли (его скорость при этом около 42 км/с). Метеоры бывают двух основных типов: метеорные потоки и спорадические (случайные) метеоры.

Последние могут появляться с любой стороны и в любое время. В отличие от них метеорные потоки связаны с кометами. Например, хорошо известный поток Леонид, наблюдающийся каждый год в ноябре, связывают со слабой периодической кометой Темпеля, причём метеорные частицы движутся по той же самой орбите, что и сама комета. Принято считать, что метеоры - это просто “обломки” комет. Может быть это некоторое упрощение, но совершенно определённо известно, что одна из периодических комет - комета Биэлы - распалась и вместо неё возник метеорный поток. Нет сомнения, что, когда комета движется по орбите, она буквально “рассыпает” следом за собой метеорное вещество.

Большая комета состоит из трёх основных частей: ядра (содержащего большую часть массы), головы кометы, или “комы” и хвоста. Голова и хвост кометы видны только тогда, когда комета приближается к Солнцу и пол действием солнечного излучения лёд в ядре начинает испаряться. Когда комета удаляется, хвост исчезает. Небольшие кометы, однако, часто лишены хвостов и в небе выглядят скорее как небольшие клочки слабо подсвеченной пряжи.

Хвосты комет бывают двух основных типов: газовые и пылевые. В целом газовые хвосты относительно прямые, тогда как пылевые искривлены, поскольку они отстают от летящей по орбите кометы. Хвосту комет формируются в результате испарения льдов их ядер, поэтому вещество ядер постоянно расходуется, и, по космическим понятиям, кометы - короткоживущие образования.

Кометы - члены Солнечной системы, но их орбиты в большинстве случаев отличаются от орбит планет тем, что они гораздо более эксцентричные. Кометы практически не испускают собственного излучения, а отражают солнечный свет; последний к тому же заставляет вещество комет светиться (флуоресцировать). Таким образом, большую часть комет нельзя проследить на протяжении всей орбиты, и они видны, только когда подходят относительно близко к Земле и Солнцу.

Кометы бывают короткопериодические и долгопериодические. Все короткопериодические кометы - слабые, и многие из них трудно наблюдать в телескоп. Некоторые кометы имеют сравнительно круговые орбиты, и за ними можно проследить на всём их пути вокруг Солнца. Другие яркие кометы имеют намного большие периоды, которые мы даже не можем определить точно. Появление комет такого типа нельзя предсказать, и они всегда являются сюрпризом для астрономов.

Современные представления о происхождении Солнечной системы

Для развития материалистического мировоззрения огромную роль играли первые научные предположения о происхождении Солнечной системы. В 1796 г. французский учёный Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности. Лаплас учёл основные характерные черты Солнечной системы, которые должна объяснить любая гипотеза о её происхождении: основная масса системы сосредоточена в Солнце; орбиты планет и спутников почти круговые и лежат почти в одной плоскости; расстояния между ними возрастают по определённому закону; почти все планеты не только обращаются вокруг Солнца, но и вращаются вокруг своих осей в одном направлении. солнечный планета юпитер астероид спутник

Итак, согласно современным представлениям Солнечная система началась с бесформенной массы газа. Тогда ещё не было настоящего Солнца, в котором происходили бы ядерные реакции. Основную долю газа составлял водород. По прошествии некоторого времени это облако - Солнечная туманность - начало принимать регулярную форму. . Астрономия, 11 класс, Технологические карты уроков по учебнику Б.А. Воронцова-Вельяминова, Е.К. Страута, Кунаш М.А., 2019При этом несколько увеличилась температура, хотя Солнце ещё не сформировалось. Газовое облако продолжало сжиматься под действием гравитационных сил так, что самая плотная часть его находилась в центре. Так возникло Солнце, которое начало излучать, то есть стало звездой. По мере увеличения светимости Солнца газовое облако становилось всё менее однородным. В нём появились сгущения, способные притягивать окружающее вещество; так образовались протопланеты. С ростом размеров и массы протопланет их гравитационное притяжение становилось всё сильнее, и они собирали всё больше материала из окружающих областей туманности. По мере сжатия солнечной туманности всё больше вещества собиралось в протопланетах, одновременно возрастала мощность излучения Солнца. Основные протопланеты продолжали расти и набирать вещество благодаря своему гравитационному притяжению, поэтому число протопланет становилось всё меньше. По мере роста протопланет их форма становилась сферической и Солнечная система начала принимать знакомый нам вид. Солнце уже излучало энергию благодаря термоядерным реакциям.

В течение длительного периода формирования протопланет Солнце вступило в устойчивый период существования как звезда главной последовательности. Примерно 5 млрд. лет назад Солнечная система сформировалась в том виде, в каком мы знаем её теперь, - с устойчивым Солнцем, окружённым планетами.

По гипотезе О. Ю. Шмидта, планеты возникли из вещества огромного холодного газопылевого облака, вращавшегося вокруг Солнца. На примере Земли можно рассмотреть, как образовывались планеты Солнечной системы. Расчёты показывают, что Земля выросла до её современной массы за несколько сот миллионов лет. Земля, холодная на поверхности, стала разогреваться за счёт распада радиоактивных элементов. Это привело к расплавлению земных недр.

Тяжёлые элементы продиффундировали вниз, образовав ядро, а лёгкие образовали кору. В рое частиц, окружавшем зародыши планет, повторялся процесс слипания частиц, и возникли спутники планет. В частях газопылевого диска, удалённых от Солнца, царила низкая температура, и водород при формировании больших планет не улетучился. Сильный нагрев облака вблизи Солнца ускорял рассеяние водорода, и в планетах земной группы его почти не сохранилось. Шмидту удалось также впервые теоретически вывести наблюдаемый закон планетных расстояний от Солнца. Большую трудность представляет объяснение того, как первоначальное газопылевое облако, окружавшее молодое Солнце, сохранило свои большие размеры и получило быстрое вращение. Теоретические расчёты, учитывающие наличие магнитного поля и ряд других факторов, позволяют объяснить происхождение планетной системы, но отдельные моменты этой теории всё ещё нуждаются в проверке и уточнении.

Список используемых источников

1. Б.А. Воронцов-Вельяминов “Астрономия 10”. Москва, “Просвещение” 2018 г.

2. Б.А. Воронцов- Вельяминов “Астрономия 11”. Москва, “Просвещение” 2019 г.

3. Р. Болдуин “Что мы знаем о Планетах”. Москва, “МИР” 2019г.

4. Энциклопедия (первый том) “Наука и вселенная”. Под редакцией А.Д. Суханова и Г.С. Хромова. Москва, “МИР” 2018 г.

5. Советский энциклопедический словарь. Москва “Советская Энциклопедия” 2020 г.

6. Е.П. «Левитан Астрономия 11». Москва, «Просвещение» 2018г.

7. Астрономия, 11 класс, Технологические карты уроков по учебнику Б.А. Воронцова-Вельяминова, Е.К. Страута, Кунаш М.А., 2019

8. Астрономия, 10-11 классы, Засов А.В., Сурдин В.Г., 2019

Размещено на Allbest.ru