Время образования солнечной системы – 4.5-5 млрд. лет назад. Наше Солнце – одна из звезд на периферии Галактики вблизи от ее экваториальной плоскости (расстояние от Солнца до ядра Галактики составляет около 30 тыс. световых лет). Представляет из себя раскаленный шар, внутри которого протекают термоядерные реакции при температуре в несколько миллионов градусов. Состоит в основном из водорода и гелия, причем последний как раз и образуется из водорода при термоядерной реакции с огромным выделением энергии. Эта энергия рассеивается в космическое пространство, попадая и на нашу планету. Солнце по размеру в 109 раз больше Земли, а масса его превосходит массу нашей планеты в 333 тысячи раз.
Вокруг Солнца кроме Земли по своим орбитам вращаются планеты.
Планета (от греч. astèr planétes - блуждающая звезда) - небесное тело, прошедшее стадию гравитационной дифференциации вещества на несколько слоев с различной плотностью и невырожденным состоянием вещества, в котором не происходят термоядерные реакции.
На XXVI Ассамблее Международного астрономического союза (МАС) принято решение называть планетами небесные тела, вращающиеся вокруг звезды, не являющиеся звездой, обладающие достаточной гравитацией, чтобы иметь форму, близкую к сфере и вблизи орбит которых имеется «пространство свободное от других тел».
v Планеты Солнечной системы: делятся на две группы - планеты земной группы и планеты-гиганты.
¾ К планетам земной группы относят: Меркурий, Венеру, Землю, Марс – планеты небольшого размера с плотностью p =3-5.5 г/см 3 ; имеют четкую твердую поверхность.
¾ К планетам гигантам относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, которые имеют газо-жидкую структуру у поверхности, а внутри, вероятно, содержат твердое ядро. Плотность планет–гигантов p =1-2 г/см 3 ; по размерам они превосходят планеты земной группы. Замечательной особенностью планет-гигантов является наличие, так называемых колец. Это скопление мелких частиц газа и пыли, обращающихся подобно спутникам вокруг планеты. Наиболее отчетливо видно кольцо Сатурна, оно самое большое и плотное. У других планет-гигантов газо-пылевые кольца более разрежены.
¾ Ассамблея Международного астрономического союза (август 2006г) декларировала, что Плутон не является планетой. Харон тоже официально перестал быть тем, чем был, – спутником Плутона. Теперь система «Плутон – Харон» считается двойной карликовой планетой (планетоидом).
v Десятки спутников планет. Вокруг каждой из планет Солнечной системы, кроме Меркурия и Венеры, обращаются спутники. У нашей планеты один естественный спутник – Луна, у Марса их два – Деймос и Фобос, у Юпитера известно 16 спутников, есть спутники и у Сатурна, Урана, Нептуна.
v Пояс астероидов – тысячи малых планет, занимающий место между Марсом и Юпитером. Самый крупный астероид – Церера - был открыт в 1801 году и имеет диаметр чуть более 1000 километров, остальные астероиды значительно меньше.
v Сотни комет. От других тел Солнечной системы кометы резко отличаются не только своим видом, но и формой орбит, большими размерами, а также сравнительно быстрым, иногда бурным развитием. Ядро кометы состоит из камней и замерзшего льда. Кометы движутся по очень вытянутым орбитам, подходя то близко к Солнцу, то удаляясь от него на значительные расстояния. Вид комет меняется по мере приближения к Солнцу. Вдали от него комета видна как слабое туманное пятнышко, которое перемещается на фоне звездного неба. При приближении к Солнцу лед тает и образуется газо-пылевое облако (голова), а затем и хвост кометы, который почти всегда направлен от Солнца. Некоторые кометы движутся по незамкнутым орбитам (параболам и гиперболам), покидают Солнечную систему, уходя к другим звездам. Вероятен, конечно, и приход комет к нам из других звездных систем. Ядра комет по размерам близки небольшим астероидам. Диаметр головы кометы иногда достигает сотен тысяч километров, а хвосты простираются на десятки и сотни миллионов километров.
v Кентавры - ледяные кометоподобные объекты с большой полуосью, большей, чем у Юпитера (5,5 а. е.) и меньшей чем у Нептуна (30 а. е.). У крупнейшего из известных кентавров, Харикло, диаметр приблизительно равен 250 км. Первый обнаруженный кентавр, Хирон, также классифицирован как комета (95P), из-за того что по мере приближения к Солнцу у него возникает кома, как и у комет].
v Регион транснептуновых объектов - пространство за Нептуном, всё ещё мало исследовано. Предположительно, оно содержит только малые тела, состоящие главным образом из камней и льда. Этот регион иногда также включают во «внешнюю Солнечную систему», хотя чаще этот термин используют, чтобы обозначать пространство за поясом астероидов и до орбиты Нептуна.
v Пояс Койпера - область реликтов времён образования Солнечной системы, являющейся большим поясом осколков, подобным поясу астероидов, но состоящий в основном из льда. Он простирается между 30 и 55 а. е. от Солнца. Составлен, главным образом, малыми телами Солнечной системы, но многие из крупнейших объектов пояса Койпера, такие как Квавар, Варуна и Орк, могут быть переклассифицированы в карликовые планеты после уточнения их параметров. По оценкам, более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже одной сотой массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики.
v Множество мелких камней и метеоритных тел . Метеоры – это длинные светящиеся следы, которые прочеркивают в ночном небе космические обломки: куски камней, железа, пылинки от комет. Они падают в атмосферу Земли, раскаляются от трения и сгорают. Некоторые обломки падают на Землю. Их и называют метеоритами.
Основные сведения о планетах Солнечной системы.
Вопросы:
1. Строение и состав Солнечной системы.
2. Рождение Солнечной системы.
3. Планеты Земной группы: Меркурий, Венера, Марс.
4. Планеты Юпитерианской группы.
5. Луна - спутник Земли.
1. Строение и состав Солнечной системы
Солнечная система является частицей в галактике Млечный путь.
Солнечная система – это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. Планеты, входящие в систему движутся почти в одной плоскости и в одном направлении по эллиптической орбите.
О существовании Солнечной системы впервые заявил в 1543 г. польский астроном Николай Коперник, опровергнув господствовавшее на протяжении нескольких веков представление, что Земля – центр Вселенной.
Центром Солнечной системы является рядовая звезда Солнце, в котором сосредоточена основная масса вещества системы. Ее масса в 750 раз превосходит массу всех планет Солнечной системы и в 330000 раз – массу Земли. Под воздействием гравитационного притяжения Солнца планеты образуют группу, вращаясь вокруг своей оси (каждая со своей скоростью) и совершая оборот вокруг Солнца, не отклоняясь от своей орбиты. Эллиптические орбиты планет находятся на разных расстояниях от нашей звезды.
Порядок расположения планет:
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
По физическим характеристикам крупные 8 планет разделяются на две группы: Земля и сходные с ней Меркурий, Марс и Венера. Во вторую группу входят планеты гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самая далекая планета Плутон, как и обнаруженные еще 3 планеты с 2006 г. относят к малым планетам Солнечной системы.
Планеты 1 группы (земного типа) состоят из плотных пород, а второй – из газа, льда и других частиц.
2. Рождение Солнечной системы.
Во внутренних разогретых областях образовывались плотные глыбы и срастались друг с другом, образуя планеты земного типа. Пыльные частицы сталкивались, разбивались и вновь слипались, образуя глыбы. Они были слишком малы, обладали маленьким гравитационным полем и не могли притянуть к себе легкие газы водород и гелий. Вследствие этого планеты 1-го типа небольшие по объему, но очень плотные.
Дальше от центра диска температура была значительно ниже. Летучие вещества налипали на пылевые частицы. Большое содержание водорода и гелия послужило основой для образования планет-гигантов. Образовавшиеся там планеты притягивали к себе газы. В настоящее время они также имеют обширные атмосферы.
Часть газопылевого облака превратилось в метеориты и кометы. Постоянная бомбардировка метеоритами космических тел – продолжение процесса образования Вселенной.
Как возникла Солнечная система
3. Планеты Земной группы: Меркурий, Венера, Марс.
Все планеты земной группы имеют литосферу – твердую оболочку планеты, включающую земную кору и часть мантии.
Венера, Марс, как и Земля имеют атмосферу, по наличию химических элементов сходную между собой. Разница заключается только в концентрации веществ. На Земле атмосфера изменилась благодаря деятельности живых организмов. Основу атмосферы Венеры и Марса составляет углекислый газ – 95%, а Земли – азот. Плотность атмосферы Земли в 100 раз меньше Венеры и в 100 раз больше Марса. Облака Венеры – концентрированная серная кислота. Большое количество углекислого газа способно создавать парниковый эффект, поэтому там такие высокие температуры.
планета Х-ка атмосфер | Венера | Земля | Марс |
|||
Основные составляющие атмосферы | N 2 O 2 CO 2 H 2 O | 3-5% 0,0 01 95 -97 0 , 01-0 , 1 0 , 01 | N 2 O 2 CO 2 H 2 O |
0,03 0,1-1 0,93 | N 2 O 2 CO 2 H 2 O | 2-3% 0,1-0,4 0,001-0,1 |
Давление у поверхности (атм.) | 0,006 |
|||||
Температура на поверхности (ср. шир.) | От + 40 до -30 о С | От 0 до - 70 о С |
||||
Cравнение величин планет земной группы (слева направо -Меркурий, Венера, Земля, Марс)
Меркурий.
Расстояние до Солнца: 57,9 млн. км
Диаметр: 4.860 км
Период вращения вокруг оси (сутки): 176
Пер. обращения вокруг Солнца (год): 88 сут.
Температура: + 350-426 о С на солнечной стороне и - 180 о С на ночной.
Атмосферы почти нет, есть очень слабое магнитное поле.
Средняя скорость движения планеты по орбите — 48 км/с, постоянно меняется. Ось вращения планеты находится под почти прямым углом к плоскости орбиты. Поверхность Меркурия похожа на Луну. Поверхность формировалась вулканической деятельностью и метеоритными ударами из-за отсутствия атмосферы. Размеры кратеров от нескольких метров до сотен км в поперечнике. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого голландского живописца Рембрандта, его поперечник составляет 716 км. В телескоп наблюдаются фазы как у Луны. Есть низменности – «моря» и неровные возвышенности – «материки». Горные хребты достигают высоты несколько километров. Небо на Меркурии черное из-за сильно разряженной атмосферы, которой почти нет.
Меркурий имеет крупное железное ядро, каменную мантию и кору.
Венера.
Расстояние до Солнца: 108 млн. км
Диаметр 12104 км
243 сут.
225 сут.
Ось вращения вертикальная
Температура: средняя + 464 о С.
Атмосфера: СО 2 97%.
Вращается по часовой стрелке
На Венере есть обширные плоскогорья, расположенные на них горные массивы поднимаются на высоту 7-8 км. Самые высокие горы – 11 км. Имеются следы тектонической и вулканической деятельности. Около 1000 кратеров метеоритного происхождения. 85% поверхности планеты занимают вулканические равнины.
Поверхность Венеры скрыта плотным облачным слоем из серной кислоты. На темном оранжевом небе едва заметно солнце. По ночам звезд совсем не видно. Облака обходят вокруг планеты за 4-5 дней. Толщина атмосферы 250 км.
Строение Венеры: твердое металлическое ядро, силикатная мантия и кора. Магнитное поле почти отсутствует.
Марс.
Расстояние до Солнца: 228 млн. км
Диаметр: 6794 км
Период вращения вокруг оси (сутки): 24 ч 37 мин
Пер. обращения вокруг Солнца (год): 687 суток
Температура: Средняя - 60 о С; на экваторе 0 о С; на полюсах - 140 о С
Атмосфера: СО 2, давление в 160 раз меньше Земного.
Спутники: Фобос, Деймос.
Наклон оси Марса 25 градусов.
На поверхности Марса можно выделить «моря» д. 2000 км и возвышенные области – «материки». Помимо метеоритных кратеров обнаружены гигантские вулканические конусы высотой 15-20 км, диаметр которых достигает 500-600 км - гора Олимп. Долина Маринер - гигантский каньон, видимый из космоса. Обнаружены горные цепи и каньоны. Осыпи, дюны и другие образования атмосферной эрозии говорят о пыльных бурях. Красная окраска марсианской пыли – наличие оксида железа (вещество лимонит). Долины, похожие на русла высохших рек свидетельствуют, что на Марсе когда-то было теплее и существовала вода. Она и сейчас есть в полярных льдах. А кислород – в оксидах.
В северном полушарии Марса обнаружен самый крупный метеоритный кратер в Солнечной системе. Его длина — 10,6 тыс. км, а ширина — 8,5 тыс. км.
Смена времен года вызывает таяние марсианских ледников, сопровождающаяся выделение углекислоты и повышением давления в атмосфере. Вследствие появляются ветры и ураганы, скорость которых достигает 10-40, а иногда 100 м/с.
Строение Марса: есть железное ядро, мантия и кора.
У Марса есть два спутника, имеющих неправильную форму. Они состоят из богатой углеродом породы и считаются астероидами, захваченными притяжением Марса. Поперечник Фобоса составляет около 27 км. Это наиболее крупный и близкий к Марсу спутник. Поперечник Деймоса – около 15 км.
4. Планеты Юпитерианской группы
Расстояние до Солнца: 778 млн. км
Диаметр: 143 тыс. км
Период вращения вокруг оси (сутки): 9 ч 50 мин
Пер. обращения вокруг Солнца (год): » 12 лет
Температура: –140 о С
Атмосфера: Водород, метан, аммиак, гелий.
Кольцо из пыли и камней еле заметно
Спутники: 67 – Ганимед, Ио, Европа, Каллисто и др.
Планета очень быстро вращается. Ось слегка наклонена. Строение:
жидкий водород, жидкий металлический водород, железное ядро.
Атмосфера газовая: на 87% состоит из водорода, присутствует аммиак и гелий. Высокое давление. Облака из аммиака красноватого цвета, сильные грозы. Толщина облачного слоя 1000 км. Скорость ветра 100 м/с (650 км/ч), циклоны (Большое Красное Пятно шириной 30 тыс. км). Планета излучает тепло, но в центре не происходит термоядерных реакций, как на Солнце.
Быстрое вращение Юпитера и тепло, исходящее изнутри, порождают мощные атмосферные движения. В атмосфере возникают пояса с различным давлением (полосы), бушуют ураганы. Поверхность – жидкий водород с температурой –140 оС, бурлящий. Плотность в 4 раза меньше плотности воды – 1330 кг/м3. Внутри водородного океана температура +11.000 оС. Сжиженный водород под большим давлением становится металлическим (очень плотным), создает сильное магнитное поле. Температура ядра 30 тыс. оС, состоит из железа.
Юпитер имеет еле заметное кольцо, состоящее из пыли и камней. Отражаясь от кольца, солнечный свет создает гало – свечение. Разглядеть кольцо в телескоп нельзя – оно перпендикулярно.
По данным на январь 2012 года, у Юпитера известно 67 спутников — наибольшее значение среди планет Солнечной системы. Самые крупные:
Ио
– самый близкий, совершает оборот вокруг Юпитера за 42,5 ч. Плотность высока, в ядре есть железо. По объему похож на Луну. Ио – вулканически активна, наблюд. 12 действующих вулканов. Соединения серы окрасили поверхность в желто-оранжевый цвет. Температура поверхности около вулканов 300 оС. В оранжевых берегах колышутся черные моря расплавленной серы. Обращена к Юпитеру всегда одной стороной. Образует 2 приливных горба вследствие силы тяготения, которые перемещаются, что привело к разогреву недр.
Европа
меньше Ио. Имеет гладкую поверхность, состоящую из замерзшего водяного льда, испещренного трещинами и полосами. Ядро силикатное, кратеров мало. Европа по возрасту молода – ок 100 млн. лет.
Ганимед
– самый крупный спутник Солнечной системы. Его радиус 2.631 км. 4% поверхности – это ледяная кора, покрытая кратерами. Возраст как Ио. Имеет каменное ядро и м;антию из водяного льда. На поверхности лежит каменно-ледяная пыль.
Каллисто – 2-й по величине спутник Юпитера. Поверхность ледяная, густо испещрена кратерами, похожа на Ганимед.
Все спутники обращены к Юпитеру одной стороной.
Сатурн
Расстояние до Солнца: 9,54 а.е. (1 астрономическая единица а.е.=150 млн км - расстояние от Земли до Солнца, используется для больших расстояний)
Диаметр:
120.660 км
Период вращения вокруг оси (сутки): 10,2 ч
Пер. обращения в округ Солнца (год): » 29,46 лет
Температура: –180 о С
Атмосфера: Водород 93%, метан, аммиак, гелий.
Поверхность из жидкого водорода и гелия
Спутники: 62 .
Сатурн - газовый шар светло-желтого цвета, состоит из водорода и гелия (в основном жидкий молекулярный водород). Из-за быстрого вращения шар сильно сплюснут у полюсов. День – 10 ч 16 мин. Ядро состоит из железа. Сатурн имеет сильное магнитное поле, генерируемое металлическим водородом в мантии. Поверхность Сатурна – жидкий водород. У поверхности концентрируются кристаллы аммиака, которые мешают из космоса видеть поверхность.
Строение: ядро, жидкий металлический водород, жидкий водород, атмосфера.
Структура атмосферы почти как у Юпитера. Она состоит из 94-93% водорода, гелия, аммиака, метана, воды, примесей фосфора и других элементов. Наблюдаются полосы, параллельные экватору – гигантские атмосферные течения, скорость которых 500 м/с.
Сатурн имеет кольца – остатки огромного околопланетного облака, состоящие из пылинок, льда и камней. Кольца моложе планеты. Полагают, что это остатки взорвавшихся спутника или кометы, захваченные Сатурном. Полосатость определена составом колец. Кольца колышутся и изгибаются под гравитационным напором спутников. Скорость частиц 10 км/с. Комья постоянно сталкиваются и рассыпаются, слипаясь вновь. Их структура рыхлая. Толщина колец – 10-20 м, а ширина – 60 тыс. км.
У Сатурна 62 спутника, состоящих из водяного льда светлого цвета. Спутники обращены к Сатурну всегда одной стороной. Мимас имеет огромный кратер шириной 130 км, Тефия имеет два своих спутника, а Диона – один. Самый крупный спутник Сатурна – Титан. (2-й после Ганимеда). Его диаметр 5.150 км (больше Меркурия). По строению он похож на Юпитерианские: каменное ядро и ледяная мантия. Обладает мощной атмосферой из азота и метана. Поверхность – океан из метана -180 оС. Феба – дальний спутник Сатурна, вращается в обратном направлении.
Уран
Диаметр: 51.200 км
Период вращения вокруг оси (сутки): » 17ч
Пер . обращен ия вокруг Солнца (год): 84 года
Температура: –218 оС
Атмосфера: водород и гелий - основные компоненты, метан, аммиак и др.
Поверхность из жидкого водорода и метана
Кольца - 9 (11) рядов
Спутники: 27 – Миранда, Ариэль, Титания, Оберон, Умбриэль и др.
Планета зелено-голубого цвета. Это обусловлено наличием в атмосфере метана. Метан поглощает красные лучи, а отражает голубые и зеленые. Атмосфера состоит из водорода, гелия и метана. Ее толщина 8 тыс. км. Поверхность скрыта от наблюдения из-за метановой дымки. Скорость облаков в атмосфере – 10 м/с. Мантия Урана представляет собой замерзший океан, состоящий из воды, аммиака и метана. Давление 200 тыс. земных атмосфер. Температура около - 200 оС. Железо-силикатное ядро имеет температуру 7.000°С.
Уран имеет сильное магнитное поле. Наклон оси 98 °. Уран имеет 27 спутников, движущихся перпендикулярно орбите эклиптики. Самые далекие Оберон и Титания имеют ледяную поверхность.
У Урана есть узкие черные кольца, расположенные в 9 рядов. Они состоят из камня. Толщина – десятки метров, радиусом 40-50 тыс. км.
Спутники:
14
– Тритон, Нереида и др.
По строению и составу похож на Уран: ядро, ледяная мантия и атмосфера. Имеет сильное магнитное поле. Атмосфера содержит много водорода, гелий, а также больше метана, чем Уран, поэтому планета голубого цвета. Заметны атмосферные циклоны – Большое Темное Пятно с белыми облаками по краям. На Нептуне самые сильные ветры в Солнечной системе – 2200 км/ч.
Нептун имеет 14 спутников. Тритон движется в противоположном направлении по отношению к Нептуну. Его диаметр 4950 км. Имеет атмосферу, температура поверхности – 235-238 °С. Вулканически активен – гейзеры.
Нептун имеет 4 разряженных узких кольца, которые нам видны в виде дуг, т.к. возможно вещество распределено неравномерно. Кольца состоят из ледяных частиц или силикатов красноватого цвета.
Строение: железное ядро, ледяная мантия и атмосфера (водород, гелий, метан).
Плутон – это каменный шар, поверхность которого покрыта замерзшими газами - метановым льдом сероватого цвета. Диаметр планеты
2290 км
. Атмосфера из метана и азота сильно разряжена. Единственный спутник Плутона по сравнению с планетой очень велик (Харон). Состоит из водяного льда и скальных пород красноватого цвета. Температура поверхности – 228 - 206°С. На полюсах – шапки из замерзших газов. Солнце с поверхности Плутона и Харона видится в
1000 раз меньше, чем с Земли.
5. Луна – спутник Земли
Единственный спутник Земли – Луна отстает от нее на 385.000 км. Светится отраженным свечением. Вдвое меньше Плутона и почти с Меркурий. Диаметр Луны 3474 км (более ¼ Земли). Масса 1/81 массы Земли (7,34х1022 кг), а сила притяжения составляет 1/6 земного притяжения. Возраст Луны 4,36 млрд. лет. Магнитного поля нет.
Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27 суток 7 час 43 мин. День длится 2 земных недели. На Луне нет воды и воздуха, поэтому лунным днем температура + 120 оС, а ночью падает до – 160 оС.
Луна имеет ядро и толстую кору толщиной около 60 км. Следовательно, Луна и Земля имеют схожее происхождение. Анализ грунта, доставленного американскими астронавтами на космическом корабле «Аполлон» показал, что в его состав входят минералы, схожие с земными. Грунт беднее по количеству минералов, т.к. отсутствует вода, которая создает оксиды.
Образцы лунной породы свидетельствуют, что она образовалась из расплавленной, остывшей и кристаллизовавшейся массы. Лунный грунт – реголит – мелкораздробленное вещество, образовавшееся в результате постоянной бомбардировкой поверхности космическими телами. Поверхность Луны испещрена кратерами (их 30 тыс). Один из крупных кратеров находится на обратной стороне спутника, в диаметре достигает 80 км. Кратеры названы в честь известных ученых, деятелей разных эпох: Платон, Аристотель, Коперник, Галилей, Ломоносов, Гагарин, Павлов и др.
Светлые области Луны называются «сушей», а темные – впадины – «морями» (Океан Бурь, Море Дождей, Море Спокойствия, Залив Зноя, Море Кризисов и др.). Есть на Луне горы и даже горные хребты. Они названы, как и на Земле: Альпы, Карпаты, Кавказ, Пиренеи.
На Луне можно наблюдать растрескивания поверхности из-за резких перепадов температур, лунотрясения. В трещинах – застывшая лава.
Существует три гипотезы происхождения Луны.
1. «Захват». Пролетавшее мимо космическое тело было захвачено силами притяжения Земли и превратилось в спутник.
2. «Сестры». Земля и Луна образовались из одного сгустка материи, но развивались каждая сама по себе в непосредственной близости друг от друга.
3. «Мать и дочь». Когда-то часть материи отделилась от Земли, оставив глубокую впадину (на месте Тихого океана). Космические снимки поверхности Луны и анализ грунта показывают, что он образовался под воздействием высоких температур в результате удара космических тел. Значит, этот отрыв произошел очень давно. По этой гипотезе 4 млрд. лет назад в Землю врезался огромный астероид или небольшая планета. Отбитые куски земной коры и «странник» разлетелись обломками в пространство. Под действием сил тяготения со временем образовался спутник. Верность этой гипотезы доказывает два факта: небольшое количество железа на Луне и наличие двух пылевых спутников, вращающихся по лунной орбите (обн. в 1956 г.).
Происхождение Луны
Луна тоже влияет на Землю. Она влияет на наше самочувствие, вызывает приливы и отливы. Это связано с усилением действия Луны Солнцем, когда они находятся в одной плоскости.
Лунный облик постоянно меняется. Это связано с различным положением Луны относительно светила.
Полный цикл фазы Луна проходит за 29,5 дней. Каждая фаза длится около недели.
1. Новолуние – Луна не видна.
2. Первая четверть – от тонкого полумесяца справа до полукруга.
3. Полнолуние – круглая Луна.
4. Последняя четверть – уменьшение от половины до узкого полумесяца.
Затмение Луны
происходит, когда Земля оказывается на прямой линии между Солнцем и Луной. Луна находится в тени Земли. Земная атмосфера пропускает к Луне только красные лучи, поэтому Луна видится красной. Это явлене длится примерно полтора часа.
Затмение Солнца происходит, когда Луна закрывает своим диском Солнце. Полное затмение в одной точке земного шара бывает редко. Можно видеть частичные солнечные затмения, которые встречаются чаще. Тень Луны имеет длину 250 км . Длительность 7 мин 40 сек.
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
Вопросы:
1. Строение и состав Солнечной системы.
2. Рождение Солнечной системы.
3. Планеты Земной группы: Меркурий, Венера, Марс.
4. Планеты Юпитерианской группы.
5. Луна - спутник Земли.
1. Строение и состав Солнечной системы
Солнечная система является частицей в галактике Млечный путь.
Солнечная система – это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. Планеты, входящие в систему движутся почти в одной плоскости и в одном направлении по эллиптической орбите.
О существовании Солнечной системы впервые заявил в 1543 г. польский астроном Николай Коперник, опровергнув господствовавшее на протяжении нескольких веков представление, что Земля – центр Вселенной.
Центром Солнечной системы является рядовая звезда Солнце, в котором сосредоточена основная масса вещества системы. Ее масса в 750 раз превосходит массу всех планет Солнечной системы и в 330000 раз – массу Земли. Под воздействием гравитационного притяжения Солнца планеты образуют группу, вращаясь вокруг своей оси (каждая со своей скоростью) и совершая оборот вокруг Солнца, не отклоняясь от своей орбиты. Эллиптические орбиты планет находятся на разных расстояниях от нашей звезды.
Порядок расположения планет:
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
По физическим характеристикам крупные 8 планет разделяются на две группы: Земля и сходные с ней Меркурий, Марс и Венера. Во вторую группу входят планеты гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самая далекая планета Плутон, как и обнаруженные еще 3 планеты с 2006 г. относят к малым планетам Солнечной системы.
Планеты 1 группы (земного типа) состоят из плотных пород, а второй – из газа, льда и других частиц.
2. Рождение Солнечной системы.
Во внутренних разогретых областях образовывались плотные глыбы и срастались друг с другом, образуя планеты земного типа. Пыльные частицы сталкивались, разбивались и вновь слипались, образуя глыбы. Они были слишком малы, обладали маленьким гравитационным полем и не могли притянуть к себе легкие газы водород и гелий. Вследствие этого планеты 1-го типа небольшие по объему, но очень плотные.
Дальше от центра диска температура была значительно ниже. Летучие вещества налипали на пылевые частицы. Большое содержание водорода и гелия послужило основой для образования планет-гигантов. Образовавшиеся там планеты притягивали к себе газы. В настоящее время они также имеют обширные атмосферы.
Часть газопылевого облака превратилось в метеориты и кометы. Постоянная бомбардировка метеоритами космических тел – продолжение процесса образования Вселенной.
Как возникла Солнечная система
3. Планеты Земной группы: Меркурий, Венера, Марс.
Все планеты земной группы имеют литосферу – твердую оболочку планеты, включающую земную кору и часть мантии.
Венера, Марс, как и Земля имеют атмосферу, по наличию химических элементов сходную между собой. Разница заключается только в концентрации веществ. На Земле атмосфера изменилась благодаря деятельности живых организмов. Основу атмосферы Венеры и Марса составляет углекислый газ – 95%, а Земли – азот. Плотность атмосферы Земли в 100 раз меньше Венеры и в 100 раз больше Марса. Облака Венеры – концентрированная серная кислота. Большое количество углекислого газа способно создавать парниковый эффект, поэтому там такие высокие температуры.
планета Х-ка атмосфер | Венера | Земля | Марс |
|||
Основные составляющие атмосферы | N 2 O 2 CO 2 H 2 O | 3-5% 0,0 01 95 -97 0 , 01-0 , 1 0 , 01 | N 2 O 2 CO 2 H 2 O |
0,03 0,1-1 0,93 | N 2 O 2 CO 2 H 2 O | 2-3% 0,1-0,4 0,001-0,1 |
Давление у поверхности (атм.) | 0,006 |
|||||
Температура на поверхности (ср. шир.) | От + 40 до -30 о С | От 0 до - 70 о С |
||||
Cравнение величин планет земной группы (слева направо -Меркурий, Венера, Земля, Марс)
Меркурий.
Расстояние до Солнца: 57,9 млн. км
Диаметр: 4.860 км
Период вращения вокруг оси (сутки): 176
Пер. обращения вокруг Солнца (год): 88 сут.
Температура: + 350-426 о С на солнечной стороне и - 180 о С на ночной.
Атмосферы почти нет, есть очень слабое магнитное поле.
Средняя скорость движения планеты по орбите — 48 км/с, постоянно меняется. Ось вращения планеты находится под почти прямым углом к плоскости орбиты. Поверхность Меркурия похожа на Луну. Поверхность формировалась вулканической деятельностью и метеоритными ударами из-за отсутствия атмосферы. Размеры кратеров от нескольких метров до сотен км в поперечнике. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого голландского живописца Рембрандта, его поперечник составляет 716 км. В телескоп наблюдаются фазы как у Луны. Есть низменности – «моря» и неровные возвышенности – «материки». Горные хребты достигают высоты несколько километров. Небо на Меркурии черное из-за сильно разряженной атмосферы, которой почти нет.
Меркурий имеет крупное железное ядро, каменную мантию и кору.
Венера.
Расстояние до Солнца: 108 млн. км
Диаметр 12104 км
243 сут.
225 сут.
Ось вращения вертикальная
Температура: средняя + 464 о С.
Атмосфера: СО 2 97%.
Вращается по часовой стрелке
На Венере есть обширные плоскогорья, расположенные на них горные массивы поднимаются на высоту 7-8 км. Самые высокие горы – 11 км. Имеются следы тектонической и вулканической деятельности. Около 1000 кратеров метеоритного происхождения. 85% поверхности планеты занимают вулканические равнины.
Поверхность Венеры скрыта плотным облачным слоем из серной кислоты. На темном оранжевом небе едва заметно солнце. По ночам звезд совсем не видно. Облака обходят вокруг планеты за 4-5 дней. Толщина атмосферы 250 км.
Строение Венеры: твердое металлическое ядро, силикатная мантия и кора. Магнитное поле почти отсутствует.
Марс.
Расстояние до Солнца: 228 млн. км
Диаметр: 6794 км
Период вращения вокруг оси (сутки): 24 ч 37 мин
Пер. обращения вокруг Солнца (год): 687 суток
Температура: Средняя - 60 о С; на экваторе 0 о С; на полюсах - 140 о С
Атмосфера: СО 2, давление в 160 раз меньше Земного.
Спутники: Фобос, Деймос.
Наклон оси Марса 25 градусов.
На поверхности Марса можно выделить «моря» д. 2000 км и возвышенные области – «материки». Помимо метеоритных кратеров обнаружены гигантские вулканические конусы высотой 15-20 км, диаметр которых достигает 500-600 км - гора Олимп. Долина Маринер - гигантский каньон, видимый из космоса. Обнаружены горные цепи и каньоны. Осыпи, дюны и другие образования атмосферной эрозии говорят о пыльных бурях. Красная окраска марсианской пыли – наличие оксида железа (вещество лимонит). Долины, похожие на русла высохших рек свидетельствуют, что на Марсе когда-то было теплее и существовала вода. Она и сейчас есть в полярных льдах. А кислород – в оксидах.
В северном полушарии Марса обнаружен самый крупный метеоритный кратер в Солнечной системе. Его длина — 10,6 тыс. км, а ширина — 8,5 тыс. км.
Смена времен года вызывает таяние марсианских ледников, сопровождающаяся выделение углекислоты и повышением давления в атмосфере. Вследствие появляются ветры и ураганы, скорость которых достигает 10-40, а иногда 100 м/с.
Строение Марса: есть железное ядро, мантия и кора.
У Марса есть два спутника, имеющих неправильную форму. Они состоят из богатой углеродом породы и считаются астероидами, захваченными притяжением Марса. Поперечник Фобоса составляет около 27 км. Это наиболее крупный и близкий к Марсу спутник. Поперечник Деймоса – около 15 км.
4. Планеты Юпитерианской группы
Расстояние до Солнца: 778 млн. км
Диаметр: 143 тыс. км
Период вращения вокруг оси (сутки): 9 ч 50 мин
Пер. обращения вокруг Солнца (год): » 12 лет
Температура: –140 о С
Атмосфера: Водород, метан, аммиак, гелий.
Кольцо из пыли и камней еле заметно
Спутники: 67 – Ганимед, Ио, Европа, Каллисто и др.
Планета очень быстро вращается. Ось слегка наклонена. Строение:
жидкий водород, жидкий металлический водород, железное ядро.
Атмосфера газовая: на 87% состоит из водорода, присутствует аммиак и гелий. Высокое давление. Облака из аммиака красноватого цвета, сильные грозы. Толщина облачного слоя 1000 км. Скорость ветра 100 м/с (650 км/ч), циклоны (Большое Красное Пятно шириной 30 тыс. км). Планета излучает тепло, но в центре не происходит термоядерных реакций, как на Солнце.
Быстрое вращение Юпитера и тепло, исходящее изнутри, порождают мощные атмосферные движения. В атмосфере возникают пояса с различным давлением (полосы), бушуют ураганы. Поверхность – жидкий водород с температурой –140 оС, бурлящий. Плотность в 4 раза меньше плотности воды – 1330 кг/м3. Внутри водородного океана температура +11.000 оС. Сжиженный водород под большим давлением становится металлическим (очень плотным), создает сильное магнитное поле. Температура ядра 30 тыс. оС, состоит из железа.
Юпитер имеет еле заметное кольцо, состоящее из пыли и камней. Отражаясь от кольца, солнечный свет создает гало – свечение. Разглядеть кольцо в телескоп нельзя – оно перпендикулярно.
По данным на январь 2012 года, у Юпитера известно 67 спутников — наибольшее значение среди планет Солнечной системы. Самые крупные:Ио
– самый близкий, совершает оборот вокруг Юпитера за 42,5 ч. Плотность высока, в ядре есть железо. По объему похож на Луну. Ио – вулканически активна, наблюд. 12 действующих вулканов. Соединения серы окрасили поверхность в желто-оранжевый цвет. Температура поверхности около вулканов 300 оС. В оранжевых берегах колышутся черные моря расплавленной серы. Обращена к Юпитеру всегда одной стороной. Образует 2 приливных горба вследствие силы тяготения, которые перемещаются, что привело к разогреву недр.
Европа
меньше Ио. Имеет гладкую поверхность, состоящую из замерзшего водяного льда, испещренного трещинами и полосами. Ядро силикатное, кратеров мало. Европа по возрасту молода – ок 100 млн. лет.
Ганимед
– самый крупный спутник Солнечной системы. Его радиус 2.631 км. 4% поверхности – это ледяная кора, покрытая кратерами. Возраст как Ио. Имеет каменное ядро и м;антию из водяного льда. На поверхности лежит каменно-ледяная пыль.
Каллисто – 2-й по величине спутник Юпитера. Поверхность ледяная, густо испещрена кратерами, похожа на Ганимед.
Все спутники обращены к Юпитеру одной стороной.
Сатурн
Расстояние до Солнца: 9,54 а.е. (1 астрономическая единица а.е.=150 млн км - расстояние от Земли до Солнца, используется для больших расстояний)
Диаметр:
120.660 км
Период вращения вокруг оси (сутки): 10,2 ч
Пер. обращения в округ Солнца (год): » 29,46 лет
Температура: –180 о С
Атмосфера: Водород 93%, метан, аммиак, гелий.
Поверхность из жидкого водорода и гелия
Спутники: 62 .
Сатурн - газовый шар светло-желтого цвета, состоит из водорода и гелия (в основном жидкий молекулярный водород). Из-за быстрого вращения шар сильно сплюснут у полюсов. День – 10 ч 16 мин. Ядро состоит из железа. Сатурн имеет сильное магнитное поле, генерируемое металлическим водородом в мантии. Поверхность Сатурна – жидкий водород. У поверхности концентрируются кристаллы аммиака, которые мешают из космоса видеть поверхность.
Строение: ядро, жидкий металлический водород, жидкий водород, атмосфера.
Структура атмосферы почти как у Юпитера. Она состоит из 94-93% водорода, гелия, аммиака, метана, воды, примесей фосфора и других элементов. Наблюдаются полосы, параллельные экватору – гигантские атмосферные течения, скорость которых 500 м/с.
Сатурн имеет кольца – остатки огромного околопланетного облака, состоящие из пылинок, льда и камней. Кольца моложе планеты. Полагают, что это остатки взорвавшихся спутника или кометы, захваченные Сатурном. Полосатость определена составом колец. Кольца колышутся и изгибаются под гравитационным напором спутников. Скорость частиц 10 км/с. Комья постоянно сталкиваются и рассыпаются, слипаясь вновь. Их структура рыхлая. Толщина колец – 10-20 м, а ширина – 60 тыс. км.
У Сатурна 62 спутника, состоящих из водяного льда светлого цвета. Спутники обращены к Сатурну всегда одной стороной. Мимас имеет огромный кратер шириной 130 км, Тефия имеет два своих спутника, а Диона – один. Самый крупный спутник Сатурна – Титан. (2-й после Ганимеда). Его диаметр 5.150 км (больше Меркурия). По строению он похож на Юпитерианские: каменное ядро и ледяная мантия. Обладает мощной атмосферой из азота и метана. Поверхность – океан из метана -180 оС. Феба – дальний спутник Сатурна, вращается в обратном направлении.
Уран
Диаметр: 51.200 км
Период вращения вокруг оси (сутки): » 17ч
Пер . обращен ия вокруг Солнца (год): 84 года
Температура: –218 оС
Атмосфера: водород и гелий - основные компоненты, метан, аммиак и др.
Поверхность из жидкого водорода и метана
Кольца - 9 (11) рядов
Спутники: 27 – Миранда, Ариэль, Титания, Оберон, Умбриэль и др.
Планета зелено-голубого цвета. Это обусловлено наличием в атмосфере метана. Метан поглощает красные лучи, а отражает голубые и зеленые. Атмосфера состоит из водорода, гелия и метана. Ее толщина 8 тыс. км. Поверхность скрыта от наблюдения из-за метановой дымки. Скорость облаков в атмосфере – 10 м/с. Мантия Урана представляет собой замерзший океан, состоящий из воды, аммиака и метана. Давление 200 тыс. земных атмосфер. Температура около - 200 оС. Железо-силикатное ядро имеет температуру 7.000°С.
Уран имеет сильное магнитное поле. Наклон оси 98 °. Уран имеет 27 спутников, движущихся перпендикулярно орбите эклиптики. Самые далекие Оберон и Титания имеют ледяную поверхность.
У Урана есть узкие черные кольца, расположенные в 9 рядов. Они состоят из камня. Толщина – десятки метров, радиусом 40-50 тыс. км.
Спутники:
14
– Тритон, Нереида и др.
По строению и составу похож на Уран: ядро, ледяная мантия и атмосфера. Имеет сильное магнитное поле. Атмосфера содержит много водорода, гелий, а также больше метана, чем Уран, поэтому планета голубого цвета. Заметны атмосферные циклоны – Большое Темное Пятно с белыми облаками по краям. На Нептуне самые сильные ветры в Солнечной системе – 2200 км/ч.
Нептун имеет 14 спутников. Тритон движется в противоположном направлении по отношению к Нептуну. Его диаметр 4950 км. Имеет атмосферу, температура поверхности – 235-238 °С. Вулканически активен – гейзеры.
Нептун имеет 4 разряженных узких кольца, которые нам видны в виде дуг, т.к. возможно вещество распределено неравномерно. Кольца состоят из ледяных частиц или силикатов красноватого цвета.
Строение: железное ядро, ледяная мантия и атмосфера (водород, гелий, метан).
Плутон – это каменный шар, поверхность которого покрыта замерзшими газами - метановым льдом сероватого цвета. Диаметр планеты
2290 км
. Атмосфера из метана и азота сильно разряжена. Единственный спутник Плутона по сравнению с планетой очень велик (Харон). Состоит из водяного льда и скальных пород красноватого цвета. Температура поверхности – 228 - 206°С. На полюсах – шапки из замерзших газов. Солнце с поверхности Плутона и Харона видится в
1000 раз меньше, чем с Земли.
5. Луна – спутник Земли
Единственный спутник Земли – Луна отстает от нее на 385.000 км. Светится отраженным свечением. Вдвое меньше Плутона и почти с Меркурий. Диаметр Луны 3474 км (более ¼ Земли). Масса 1/81 массы Земли (7,34х1022 кг), а сила притяжения составляет 1/6 земного притяжения. Возраст Луны 4,36 млрд. лет. Магнитного поля нет.
Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27 суток 7 час 43 мин. День длится 2 земных недели. На Луне нет воды и воздуха, поэтому лунным днем температура + 120 оС, а ночью падает до – 160 оС.
Луна имеет ядро и толстую кору толщиной около 60 км. Следовательно, Луна и Земля имеют схожее происхождение. Анализ грунта, доставленного американскими астронавтами на космическом корабле «Аполлон» показал, что в его состав входят минералы, схожие с земными. Грунт беднее по количеству минералов, т.к. отсутствует вода, которая создает оксиды.
Образцы лунной породы свидетельствуют, что она образовалась из расплавленной, остывшей и кристаллизовавшейся массы. Лунный грунт – реголит – мелкораздробленное вещество, образовавшееся в результате постоянной бомбардировкой поверхности космическими телами. Поверхность Луны испещрена кратерами (их 30 тыс). Один из крупных кратеров находится на обратной стороне спутника, в диаметре достигает 80 км. Кратеры названы в честь известных ученых, деятелей разных эпох: Платон, Аристотель, Коперник, Галилей, Ломоносов, Гагарин, Павлов и др.
Светлые области Луны называются «сушей», а темные – впадины – «морями» (Океан Бурь, Море Дождей, Море Спокойствия, Залив Зноя, Море Кризисов и др.). Есть на Луне горы и даже горные хребты. Они названы, как и на Земле: Альпы, Карпаты, Кавказ, Пиренеи.
На Луне можно наблюдать растрескивания поверхности из-за резких перепадов температур, лунотрясения. В трещинах – застывшая лава.
Существует три гипотезы происхождения Луны.
1. «Захват». Пролетавшее мимо космическое тело было захвачено силами притяжения Земли и превратилось в спутник.
2. «Сестры». Земля и Луна образовались из одного сгустка материи, но развивались каждая сама по себе в непосредственной близости друг от друга.
3. «Мать и дочь». Когда-то часть материи отделилась от Земли, оставив глубокую впадину (на месте Тихого океана). Космические снимки поверхности Луны и анализ грунта показывают, что он образовался под воздействием высоких температур в результате удара космических тел. Значит, этот отрыв произошел очень давно. По этой гипотезе 4 млрд. лет назад в Землю врезался огромный астероид или небольшая планета. Отбитые куски земной коры и «странник» разлетелись обломками в пространство. Под действием сил тяготения со временем образовался спутник. Верность этой гипотезы доказывает два факта: небольшое количество железа на Луне и наличие двух пылевых спутников, вращающихся по лунной орбите (обн. в 1956 г.).
Происхождение Луны
Луна тоже влияет на Землю. Она влияет на наше самочувствие, вызывает приливы и отливы. Это связано с усилением действия Луны Солнцем, когда они находятся в одной плоскости.
Лунный облик постоянно меняется. Это связано с различным положением Луны относительно светила.
Полный цикл фазы Луна проходит за 29,5 дней. Каждая фаза длится около недели.
1. Новолуние – Луна не видна.
2. Первая четверть – от тонкого полумесяца справа до полукруга.
3. Полнолуние – круглая Луна.
4. Последняя четверть – уменьшение от половины до узкого полумесяца.
Затмение Луны
происходит, когда Земля оказывается на прямой линии между Солнцем и Луной. Луна находится в тени Земли. Земная атмосфера пропускает к Луне только красные лучи, поэтому Луна видится красной. Это явлене длится примерно полтора часа.
Затмение Солнца происходит, когда Луна закрывает своим диском Солнце. Полное затмение в одной точке земного шара бывает редко. Можно видеть частичные солнечные затмения, которые встречаются чаще. Тень Луны имеет длину 250 км . Длительность 7 мин 40 сек.
В состав Солнечной системы входят: Солнце – центральное тело; девять больших планет с их спутниками (более 60); малые планеты – астероиды (50-60 тысяч); кометы и метеорные тела (метеориты и метеоры).
Солнце – ближайшая к нам звезда. Расстояние от Земли до Солнца составляет 149,6 миллионов километров. Это расстояние условно называют одной астрономической единицей – 1 а.е. Свет проходит его за 8 минут и 19 секунд.
Масса Солнца в 770 раз превышает массу всех планет вместе взятых. В объеме Солнца мог бы уместиться 1 миллион таких шаров, как Земля. В Солнце сосредоточено 99,9% всей массы Солнечной системы.
Солнце представляет собой огромный плазменный шар (радиус его приблизительно 700 000 км), состоящий на 80% из водорода и почти на 20% из гелия. В недрах Солнца происходят термоядерные реакции: водород превращается в гелий, что сопровождается колоссальным выделением энергии.
Температура на поверхности Солнца приблизительно 6000 о С, а в его недрах – 15-20 млн. градусов.
Интенсивность процессов, протекающих на поверхности Солнца, периодически меняется, при этом говорят, что изменяется солнечная активность. Период изменения активности Солнца составляет в среднем 11 лет. Одновременно с одиннадцатилетним 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.
В причинную зависимость от степени напряженности солнечной активности поставлены следующие физические явления: магнитные бури, частоты полярных сияний, количество ультрафиолетовой радиации, интенсивность грозовой деятельности, температура воздуха, атмосферное давление, осадки и др. В конечном итоге изменение солнечной активности может влиять на изменение климата, на прирост древесины, массовое появление вредителей леса и сельскохозяйственных культур, размножение грызунов, промысловых рыб и т.д. С периодической деятельностью Солнца связаны многие заболевания человека (сердечно-сосудистые, нервно-психические, вирусные и др.).
Вокруг Солнца, согласно законам небесной механики, движутся восемь больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
В соответствии с законами И.Кеплера, во-первых, каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце; во-вторых, радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади (т.е. вблизи Солнца планеты движутся быстрее, чем вдали от него); в-третьих, отношение кубов больших полуосей орбит двух любых планет Солнечной системы равно отношению квадратов их обращений вокруг Солнца.
Движение планет подчинено закону всемирного тяготения, открытому И.Ньютоном. Согласно этому закону, все тела взаимодействуют между собой с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратнопропорциональной квадрату расстояния между ними:
F= f ---------, где f –постоянная величина, m 1 и m 2 – массы двух взаимо-
действующих тел, r – расстояние между ними.
По своим размерам и физико-химическим свойствам планеты делятся на две группы: 1) планеты «земной» группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) имеют сравнительно небольшие размеры, относительно непродолжительный период обращения вокруг Солнца, обладают высокой плотностью вещества (от 4,0 до 5,5 г/см 3); 2) планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) имеют гигантские размеры, малую плотность (1,3 –1,6 г/см 3), однотипный химический состав и большое количество спутников. Плутон следует отнести к третьей группе, т.к. по своим размерам он примыкает к планетам «земной» группы, а по физико-химическим свойствам сближается с планетами-гигантами. Вероятно, за орбитой Плутона могут существовать другие тела, орбиты которых представляют собой сильно вытянутые эллипсы.
По отношению к Земной орбите планеты делятся тоже на две группы: 1) внутренние (Меркурий, Венера) находятся всегда вблизи Солнца и поэтому их можно наблюдать на небе либо на востоке перед восходом Солнца, либо на западе после его захода; 2) внешние (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, невооруженным глазом видны только первые три, остальные можно наблюдать лишь в телескоп.
Меркурий – планета самая близкая к Солнцу (расстояние почти 58 млн.км или 0,4 а.е.). Период обращения вокруг Солнца составляет 88 суток. Атмосфера сильно разрежена (практически ее нет, т.к. сила тяжести мала и не может удерживать газовую оболочку). Температура на солнечной стороне +400 о С (ночью ниже –100 о С). Поверхность напоминает лунный ландшафт, т.к. сильно «изрыта» кратерами.
Венера – ближайшая к Земле планета, ее размеры почти такие же, как у Земли (диаметр Венеры составляет около 12 112 км). Расстояние от Солнца до Венеры 108 млн. км (0,7 а.е.); период обращения равен 225 суткам. Венера имеет мощную атмосферу, состоящую из углекислого газа (97%), азота, инертных газов и др. Углекислый газ и водяной пар (0,1%) создают парниковый эффект, в результате чего температура на Венере почти +500 о С. Поверхность планеты всегда скрыта от наблюдателей плотным слоем облаков.
Земля – третья от Солнца планета (расстояние до Солнца приблизительно 150 млн.км, или 1 а.е.). Средний диаметр Земли около 12 742 км; период обращения вокруг Солнца – 1 год. Земля имеет 1 спутник – Луну. (Подробнее см. в главе «Характеристика Земли как планеты»).
Марс – четвертая от Солнца планета (расстояние до Солнца составляет около 228 млн. км, или 1,5 а.е.; период обращения приблизительно 2 года). По диаметру Марс вдвое меньше Земли. Атмосфера его состоит из углекислого газа, аргона и др., плотность ее меньше земной (атмосферное давление у поверхности Марса такое же, как на Земле на высоте 35 км). Температура колеблется от +20 о С до –120 о С. Поверхность Марса имеет красноватый оттенок, а у полюсов видны белые шапки (вероятно, из замерзшей углекислости). Поскольку Марс имеет наклон оси такой же, как у Земли, то на нем хорошо выражена смена времен года (таяние «шапок»). Марс имеет два спутника: Фобос и Деймос.
Юпитер – самая большая планета в Солнечной системе. Расстояние до Солнца 780 млн.км (5 а.е.), период обращения приблизительно 12 лет. Диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли. Из-за быстрого вращения вокруг своей оси Юпитер сильно сжат у полюсов. Атмосфера его состоит из водорода, гелия, метана, аммиака. Температура –140 о С. Юпитер имеет систему небольших колец и 16 спутников (Ио, Европа, Каллисто, Ганимед и др.), причем Ганимед и Каллисто по размерам превышают планету Меркурий.
Сатурн – вторая по величине планета в Солнечной системе. Расстояние до Солнца 1 млрд. 430 млн. км (10 а.е.), период обращения около 30 лет. Атмосфера по составу газов близка к атмосфере Юпитера; температура –170 о С. Сатурн имеет систему колец (внешние, средние, внутренние). Кольца не сплошные, они представляют собой совокупность тел, вращающихся вокруг планеты. У Сатурна есть 18 спутников (Титан, Янус, Рея и др.).
Уран – седьмая от Солнца планета (расстояние до Солнца 2 млрд. 869 млн. км, или 19 а.е.; период обращения приблизительно 84 года). Атмосфера аналогична атмосферам других планет-гигантов, температура –215 о С. Уран имеет систему небольших колец и 17 спутников (Ариель и др.).
Нептун находится на расстоянии 4 млрд. 497 млн. км от Солнца (30 а.е.), период его обращения составляет 165 лет. По размерам и физическим условиям Нептун близок к Урану. Имеет 11 спутников (Тритон, Нереида и др.).
Кроме больших планет, вокруг Солнца движутся и малые планеты – астероиды . Они образуют самостоятельный пояс между орбитами Марса и Юпитера. Астероиды не имеют определенной формы, а представляют собой угловатые глыбы или обломки. Вероятно, что это осколки небольшой разрушенной планеты. Орбиты их достаточно эллиптичны. Крупных астероидов известно около 2000 (Церера, Веста, Паллада, Юнона и др.), а общее их количество более 60 тысяч.
Кометы (в переводе с греческого означает хвостатые). Большинство комет движется вокруг Солнца по сильно вытянутым эллиптическим орбитам. Согласно гипотезе голландского ученого Оорта, на окраинах Солнечной системы остались сгустки вещества, из которого образовались кометы («облако Оорта»). Некоторые кометы являются пришельцами из космоса, их орбиты представляют собой параболы и гиперболы. Кометы имеют вид туманных объектов со светящимся ядром в центре и хвостом, длина которого увеличивается с приближением кометы к Солнцу. Состоят кометы из смерзшихся камней и газов (СО, СО 2, N 2 , СН и др.). При приближении к Солнцу вокруг ядра кометы образуется газовая оболочка (голова, которая может быть размером с Солнце) и хвост – испаряющиеся газы (длина хвоста может достигать десятков млн. км). Наиболее известна комета Галлея с периодом обращения вокруг Солнца 76 лет (последний раз она проходила вблизи Земли в 1986 г. В конце марта 1996 года вблизи Земли прошла комета, которая была видна невооруженным глазом. В 1997 году, в марте-апреле, наблюдалась комета Хёйла-Боппа. Эта комета была открыта в июле 1995 г. американскими учеными А.Хёйлом и Т.Боппом. Оказалось, что данная комета имеет эллиптическую орбиту с периодом около 3000 лет. 23 марта 1997 г. комета проходила мимо Земли на расстоянии 195 млн. км, в это время блеск кометы достигал максимума. Таким образом, в конце марта – начале апреля 1997 года комета Хёйла-Боппа была также хорошо видна на небе.
Метеорные тела – это метеориты и метеоры. Метеориты – тела, поступающие из межпланетного пространства, они выпадают в виде осколков. Крупные метеориты называют болидами. Считают, что метеориты являются обломками астероидов. Метеоры – мельчайшие твердые частицы, вторгающиеся в атмосферу Земли (наблюдаемые в виде «падающих» звезд). Их происхождение связано с распавшимися ядрами комет. Особенно много метеоров появляется каждый год в начале января, конце апреля, середине августа и середине ноября («метеорные дожди»). За год на Землю выпадает несколько тонн метеоритного вещества.