Главная
По картинам
Из чего состоит наша солнечная система. Облако Оорта и дальние регионы

Из чего состоит наша солнечная система. Облако Оорта и дальние регионы

Солнечная система – это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. В нее входят: центральная звезда – Солнце, 8 больших планет с их спутниками, несколько тысяч малых планет, или астероидов, несколько сот наблюдавшихся комет и бесчисленное множество метеорных тел, пыли, газа и мелких частиц. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.

Помимо Солнца в систему входит восемь следующих больших планет:

Солнце


Солнце – ближайшая к Земле звезда, все другие находятся от нас неизмеримо дальше. Например, ближайшая к нам звезда Проксима из системы a Центавра в 2500 раз дальше Солнца. Для Земли Солнце мощный источник космической энергии. Оно дает свет и тепло, необходимые для растительного и животного мира, и формирует важнейшие свойства атмосферы Земли . В целом Солнце определяет экологию планеты. Без него – не было бы и воздуха, необходимого для жизни: он превратился бы в жидкий азотный океан вокруг замерших вод и обледеневшей суши. Для нас, землян, важнейшая особенность Солнца в том, что около него возникла наша планета и на ней появилась жизнь.

Меркурий

Меркурий - ближайшая к Солнцу планета.

Древние римляне считали Меркурия покровителем торговли, путешественников и воров, а также вестником богов. Неудивительно, что небольшая планета, быстро перемещающаяся по небу вслед за Солнцем, получила его имя. Меркурий был известен еще с древних времен, однако древние астрономы не сразу поняли, что утром и вечером видят одну и ту же звезду. Меркурий ближе к Солнцу, чем Земля: среднее расстояние от Солнца составляет 0,387 а.е., а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн. км. Наклонение орбиты к эклиптике i = 7° - одно из самых больших в Солнечной системе. Ось Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, а сама орбита очень вытянута (эксцентриситет е = 0,206). Средняя скорость движения Меркурия по орбите - 47,9 км/с. Из-за приливного воздействия Солнца Меркурий попал в резонансную ловушку. Измеренный в 1965 году период его обращения вокруг Солнца (87,95 земных суток) относится к периоду вращения вокруг оси (58,65 земных суток) как 3/2. Три полных оборота вокруг оси Меркурий завершает за 176 суток. За тот же срок планета совершает два оборота вокруг Солнца. Таким образом, Меркурий занимает относительно Солнца то же самое положение на орбите, и ориентировка планеты остаётся прежней. Спутников Меркурий не имеет. Если они и были, то в процессе формирования планеты упали на протомеркурий. Масса Меркурия почти в 20 раз меньше массы Земли (0,055M или 3,3 10 23 кг), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3). Радиус планеты составляет 0,38R (2440 км). Меркурий меньше некоторых спутников Юпитера и Сатурна.


Венера

Вторая планета от Солнца, имеет почти круговую орбиту. Она проходит к Земле ближе, чем какая-либо другая планета.

Но плотная, облачная атмосфера не позволяет непосредственно видеть ее поверхность. Атмосфера: СО 2 (97%), N2 (ок. 3%), H 2 O (0,05%), примеси CO, SO 2 , HCl, HF. Благодаря парниковому эффекту, температура поверхности разогревается до сотен градусов. Атмосфера, представляющая собой плотное одеяло из углекислого газа, удерживает тепло, пришедшее от Солнца. Это приводит к тому, что температура атмосферы гораздо выше, чем в духовке. Снимки, полученные с помощью радара, демонстрируют очень большое разнообразие кратеров, вулканов и гор. Есть несколько очень больших вулканов, высотой до 3 км. и шириной сотни километров. Излияние лавы на Венере происходит гораздо дольше, чем на Земле. Давление на поверхности около 107 Па. Поверхностные породы Венеры близки по составу к земным осадочным породам.
Найти Венеру на небе проще, чем любую другую планету. Ее плотные облака хорошо отражают солнечный свет, делая планету яркой на нашем небе. Каждые семь месяцев в течении нескольких недель Венера представляет собой самый яркий объект в западной части неба по вечерам. Три с половиной месяца спустя она восходит на три часа раньше Солнца, становится сверкающей "утренней звездой" восточной части неба. Венеру можно наблюдать через час после захода Солнца или за час до восхода. У Венеры нет спутников.

Земля

Третья от Сол нца планета. Скорость обращения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца равна - 29,765 км/с. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66 o 33"22"". У Земли есть естественный спутник - Луна . Земля обладает магн итным и электрическим полями. Земля образовалась 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газо -пылевого вещества. В составе Земли преобладают: железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Давление в центре планеты - 3,6*10 11 Па, плотность около 12 500 кг/м 3 , температура 5000-6000 o C. Большую часть п оверхности занимает Мировой океан (361,1 млн.км 2 ; 70,8%); суша составляет 149,1 млн.км 2 и образует шесть матери ков и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 метров (наибольшая высота 8848 метров - г.Джомолунгма). Горы занимают 30% суши, пустыни закрывают около 20% поверхности суши, саванны и редколесья - около 20%, леса - около 30%, ледники - 10%. Средняя глубина океана около 3800 метров, наибольшая - 11022 метра (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн.км 3 , средняя соленость 35г/л. Атмосфера Земли, общая масса которой 5,15*10 15 тонн, состоит из воздуха - смеси в основном азота (78,1%) и кислорода (21%), остальное - водяной пары, углекислый газ, благородные и другие газы. Около 3-3,5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы.

Марс

Четвертая планета от Солнца, похожая на Землю, но меньше по величине и холоднее. На Марсе имеются глубокие каньоны, гигантские вулканы и обширные пустыни. Вокруг Красной планеты, как еще называют Марс, летают две небольшие луны: Фобос и Деймос. Марс - это следующая за Землей планета, если считать от Солнца, и единственный, кроме Луны космический мир, который уже можно достичь при помощи современных ракет. Для астронавтов это путешествие длиной в 4 года могло бы явиться следующим рубежом в исследовании космического пространства. Вблизи экватора Марса, в районе называемом Тарсис, расположены вулканы колоссальных размеров. Тарсис - название, которое астрономы дали возвышенности, имеющей 400 км. в ширину и около 10 км. в высоту. На этом плато расположено четыре вулкана, каждый из которых просто гигант в сравнении с любым земным вулканом. Самый грандиозный вулкан Тарсиса, Гора Олимп, возвышается над окружающей местностью на 27 км. Около двух третей поверхности Марса представляет собой горную местность с большим количеством кратеров, возникших от ударов и окруженных обломками твердых пород. Вблизи вулканов Тарсиса змеится обширная система каньонов длинной около четверти экватора. Долина Маринер имеет ширину 600 км., а глубина ее такова, что гора Эверест целиком опустилась бы на ее дно. Отвесные скалы высятся на тысячи метров, от дна долины до плато наверху. В древние времена на Марсе было много воды, по поверхности этой планеты текли большие реки. На Южном и Северном полюсах Марса лежат ледяные шапки. Но этот лед состоит не из воды, а из застывшего атмосферного углекислого газа (застывает при температуре -100 o C). Ученые считают, что поверхностные воды хранятся в виде захороненных в грунте ледяных глыб, особенно в полярных областях. Состав атмосферы: CO 2 (95%), N 2 (2,5%), Ar (1,5 - 2%), CO (0,06%), H 2 O (до 0,1%); давление у поверхности 5-7 гПа. Всего к Марсу было послано около 30 межпланетных космических станций.

Юпитер


Пятая планета от Солнца, самая большая планета Солнечной системы. Юпитер - не твердая планета. В отличие от четырех твердых планет, ближе других расположенных к Солнцу, Юпитер представляет собой газовый шар.Состав атмосферы: H 2 (85%), CH 4 , NH 3 , He(14%). Газовый состав Юпитера очень похож на солнечный. Юпитер - мощный источник теплового радиоизлучения. Юпитер имеет 16 спутников (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Cинопе, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия), а также кольцо шириной 20000 км., почти вплотную примыкающие к планете. Скорость вращения Юпитера настолько велика, что планета выпячивается вдоль экватора. Кроме того, такое быстрое вращение является причиной очень сильных ветров в верхних слоях атмосферы, где облака вытягиваются длинными красочными лентами. В облаках Юпитера имеется очень большое количество вихревых пятен. Самое большое из них - так называемое Большое Красное пятно, превосходит по своим размерам Землю. Большое Красное пятно представляет собой огромных размеров бурю в атмосфере Юпитера, которую наблюдают вот уже 300 лет. Внутри планеты под огромным давлением водород из газа превращается в жидкость, а дальше из жидкости в твердое тело. На глубине 100 км. расположен безбрежный океан жидкого водорода. Ниже 17000 км. водород оказывается сжат настолько сильно, что его атомы разрушаются. И тогда он начинает вести себя, как металл; в этом состоянии он легко проводит электричество. Электрический ток, протекающий в металлическом водороде, создает вокруг Юпитера сильное магнитное поле.

Сатурн

Шестая от Солнца планета, имеет поразительную систему колец. Из-за быстрого вращения вокруг своей оси Сатурн как бы сплюснут у полюсов. Скорость ветров на экваторе достигает 1800 км/ч. Ширина колец Сатурна 400 000 км., но в толщину они имеют всего несколько десятков метров. Внутренние части колец вращаются вокруг Сатурна быстрее, чем наружные. Кольца в основном состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается по орбите вокруг Сатурна как отдельный микроскопический спутник. Вероятно, эти «микроспутники» состоят из водяного льда или из камней, покрытых льдом. Размер их колеблются от нескольких сантиметров до десятков метров. В кольцах имеются и более крупные объекты - каменные глыбы и фрагменты до сотен метров в поперечнике. Щели между кольцами возникают под действием сил тяготения семнадцати лун (Гиперион, Мимас, Тефия, Титан, Энцелад и др.), которые заставляют кольца расщепляться. В состав атмосферы входят: CH 4 , H 2 , He, NH 3 .

Уран

Седьмая от Солнца планета. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем, и названа в честь греческог о бога неба Урана. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы - его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Ось вращения наклонена на угол 98 o . Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами. Уран имеет более 27 спутников (Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульета, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк и др.) и систему колец. В центре Урана находится ядро, состоящее из камня и железа. В состав атмосферы входят: H 2 , He, CH 4 (14%).

Нептун

Е го орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя ра сположен Нептун на 1627 млн. км дальше от Урана (Уран расположен в 2869 млн. км от Солнца). Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не смогли заметить в XVII веке. Одним из ярких достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений - "на кончике пера". Уран - планета, следующая за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию. Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невооруженным глазом. На этой планете дуют ветры со скоростями до 2400 км/час, направленные против вращения планеты. Это самые сильные ветры в Солнечной системе.
Состав атмосферы: H 2 , He, CH 4 . Имеет 6 спутников (один из них Тритон).
Нептун - в римской мифологии бог морей.

Орбиты планет являются эллиптическими с Солнцем в одном из фокусов, хотя все они, кроме орбит Меркурия и Плутона являются почти круговыми. Все орбиты планет находятся более или менее в одной и той же плоскости (называемой эклиптикой и определяемой по плоскости орбиты Земли) . Плоскость эклиптики отклонена только на 7 градусов от плоскости экватора Солнца. Орбита Плутона больше всего отклоняется от плоскости эклиптики (на 17 градусов). На диаграмме сверху показаны относительные размеры орбит девяти планет, если смотреть на эклиптику сверху, (следовательно у них не круглый вид). Они все вращаются в одном направлении (по часовой стрелке, если смотреть вниз с северного полюса Солнца; все, кроме Венеры Урана и Плутона вращаются вокруг оси в том же направлении.

На изображении сверху показаны девять планет с приблизительно правильными относительными размерами (смотри другие подобные изображения и сравнение планет земной группы или Приложение 2 для более подробной информации).

Одна из возможностей представить себе реальные размеры Солнечной системы, это вообразить модель в которой все размеры и расстояния сокращены в миллиард раз (1e9). Тогда Земля будет около 1.3 см в диаметре (размером с виноградину). Луна вращается на расстоянии ~30 см нее. Солнце в этом случае будет 1.5 метров в диаметре (примерно рост человека) и находится на расстоянии 150 метров (примерно городской квартал) от Земли. Юпитер - 15 см в диаметре (размер большого грейпфрута) и на расстоянии 5 городских кварталов от Солнца. Сатурн - (размером с апельсин) на расстоянии 10 кварталов; Уран и Нептун (лимоны) - 20 и 30 кварталов. Человек на этой шкале будет размером с атом; а ближайшая звезда на расстоянии 40000 км.

Не изображены на верхней иллюстрации многочисленные малые тела, которые находятся в Солнечной системе: спутники планет; большое число астероидов (маленькие каменные тела), вращающихся вокруг Солнца, в основном между Марсом и Юпитером, но также и в других местах; и кометы (маленькие ледяные тела), которые приходят и уходят из внутренних частей Солнечной системы на высоко поднятых орбитах и случайных ориентациях к эклиптике. За несколькими исключениями, спутники планет вращаются также как и их планеты и находятся приблизительно в плоскости эклиптики, но это не всегда выполняется для комет и астероидов.

Классификация

Классификация этих тел является объектом многих споров . Традиционно, Солнечная система подразделялась на планеты (большие тела, вращающиеся вокруг Солнца), их спутники (или луны, объекты различного размера, вращающиеся вокруг планет), астероиды (объекты с маленькой плотностью, вращающиеся вокруг Солнца) и кометы (маленькие ледяные тела с высоко эксцентричной орбитой). К сожалению, Солнечная система оказалась более сложной, чем это предполагалось:
  • существует несколько спутников больших, чем Плутон, и два больших, чем Меркурий;
  • существует несколько маленьких спутников, которые, вероятно, являются захваченными астероидами;
  • кометы иногда выдыхаются и становятся неотличимы от астероидов;
  • объекты из Пояса Койпера и другие, подобные Хирону не так хорошо соответствуют этой схеме;
  • Системы Земля/Луна и Плутон/Харон иногда рассматриваются как "двойные планеты".
Другие классификации основанные на химическом составе и/или происхождении могут быть предположены, если получат достоверное физическое обоснование. Но это обычно заканчивается или слишком многим количеством классов, или слишком многим количеством исключений. основная черта - это то, что многие тела являются уникальными; нашего сегодняшнего понимания, еще недостаточно для того, чтобы установить точные категории. В последующих страницах я буду использовать обычную классификацию.

Девять тел традиционно упомянутых как планеты, часто дальше классифицируются так:

  • по составу:
    • земные или скальные планеты : Меркурий, Венера, Земля, и Марс:
      • Планеты земной группы состоят в основном из камня и металла и имеют относительно высокие плотности, не сильно вращаются, имеют твердую поверхность, не имеют колец, число спутников небольшое.
    • планеты-гиганты или газовые планеты: Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун:
      • Газовые планеты состоят в основном из водорода и гелия и обычно имеют низкие плотности, быстро вращаются, имеют глубокие атмосферы, кольца и большое количество спутников.
    • Плутон .
  • по размеру:
    • малые планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс и Плутон.
      • Диаметр маленьких планет меньше, чем 13000 км.
    • планеты-гиганты : Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
      • Диаметр этих планет больше, чем 48000 км.
    • Меркурий и Плутон иногда представляются как наименьшие планеты (не перепутайте с малыми планетами, это официальный термин для астероидов).
    • Планеты-гиганты иногда также классифицируются как газовые гиганты .
  • по расположению относительно Солнца:
    • внутренние планеты солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс.
    • внешние планеты солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.
    • Пояс астероидов между Марсом и Юпитером является границей между внутренней и внешней Солнечной системой.
  • по расположению относительно Земли :
    • внутренние планеты: Меркурий и Венера.
      • ближе к Солнцу, чем Земля.
      • У этих планет при наблюдении с Земли видны фазы как у луны.
    • Земля .
    • внешние планеты: от Марса до Плутона.
      • дальше от Солнца, чем Земля.
      • Эти планеты всегда кажутся полными или около того.
  • по истории :
    • классические планеты: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн.
      • известны с доисторических времен
      • наблюдаются не вооруженным глазом
    • современные планеты: Уран, Нептун, Плутон.
      • открыты в настоящее время
      • видны только в телескоп
    • Земля .

Картинки

Замечание: большинство изображений в Девять Планет не передают точны цвет объекта. Большая их часть была создана комбинированием нескольких черных и белых изображений, полученных через различные цветные фильтры. Хотя цвета выглядят достаточно "правдоподобно", они не совсем такие, как вы их видите.
  • Монтаж Девять Планет (большая версия сверху) 36k jpg
  • Другая сравнительная характеристика размеров (из LANL) 93k gif
  • Солнце и большие планеты, сравнение (из Extrema) 41k gif
  • Земля и малые тела, сравнение (из Extrema) 35k gif
  • Вояджер 1 мозаика Солнечной системы с расстояния 4 миллиардов миль 36k jpg ; 85k gif (caption)
  • Вояджер 1 изображение 6 планет с расстояния 4 миллиардов миль 123k jpg ; 483k gif
  • Pale Blue Dot , отражение вышеупомянутых изображений Карлом Саганом (Carl Sagan).

Более общий обзор

  • История открытия Солнечной системы
  • Солнечная система. Введение из LANL
  • Семейный портрет Солнечной системы из NSSDC
  • Жизнь Солнечной системы , интерактивная информация с сети.
  • Наша Солнечная система из NASA Spacelink
  • заметки о сильно удаленных объектах Солнечной системы (из RGO)
  • заметки о температуре поверхностей планет (из RGO)
  • масштабированные модели Солнечной системы
    • Масштабированная модель Солнечной системы Meta Page (ссылки на другие)
    • Lakeview Museum Community Solar System , самая большая в мире масштабированная модель Солнечной системы из LPI
    • Sagan Planet Walk в Итаке, NY
    • Построение Солнечной системы , вычисление масштабированных моделей
    • Silver City, NM
    • Solar System Walk в Gainesville, Флорида
    • PlanetTrek , масштабированная модель Солнечной системы
  • Прогулка по Солнечной системе , наглядное вычисление размеров для сравнения из Exploratorium

Вселенная (космос) — это весь окружающий нас мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает вечно движущаяся материя. Безграничность Вселенной отчасти можно представить в ясную ночь с миллиардами разной величины светящихся мерцающих точек на небе, представляющих далекие миры. Лучи света при скорости 300 000 км/с из наиболее отдаленных частей Вселенной доходят до Земли примерно за 10 млрд лет.

По мнению ученых, образовалась Вселенная в результате «Большого Взрыва» 17 млрд лет назад.

Она состоит из скоплений звезд, планет, космической пыли и других космических тел. Эти тела образуют системы: планеты со спутниками (например. Солнечная система), галактики, метагалактики (скопление галактик).

Галактика (позднегреч.galaktikos - молочный, млечный, от греческогоgala - молоко) — обширная звездная система, которая состоит из множества звезд, звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей, а также отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве.

Во Вселенной существует множество галактик различного размера и формы.

Все звезды, видимые с Земли, входят в состав галактики Млечный Путь. Свое название она получила благодаря тому, что большинство звезд можно увидеть ясной ночью в виде Млечного Пути — белесой размытой полосы.

Всего же Галактика Млечный Путь содержит около 100 млрд звезд.

Наша галактика находится в постоянном вращении. Скорость ее движения во Вселенной — 1,5 млн км/ч. Если смотреть на нашу галактику со стороны ее северного полюса, то вращение происходит по часовой стрелке. Солнце и ближайшие к нему звезды совершают полный оборот вокруг центра галактики за 200 млн лет. Этот срок принято считать галактическим годом.

По размеру и форме сходна с галактикой Млечный Путь галактика Андромеды, или Туманность Андромеды, которая находится на расстоянии примерно 2 млн световых лет от нашей галактики. Световой год — расстояние, проходимое светом за год, приблизительно равное 10 13 км (скорость света — 300 000 км/с).

Для наглядности изучения движения и расположения звезд, планет и других небесных тел используется понятие небесной сферы.

Рис. 1. Основные линии небесной сферы

Небесная сфера — это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель. На небесную сферу проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты.

Важнейшими линиями на небесной сфере являются: отвесная линия, зенит, надир, небесный экватор, эклиптика, небесный меридиан и др. (рис. 1).

Отвесная линия — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, отвесная линия проходит через центр Земли и точку наблюдения.

Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - зените, над головой наблюдателя, и надире — диаметрально противоположной точке.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии, называется математическим горизонтом. Он делит поверхность небесной сферы на две половины: видимую для наблюдателя, с вершиной в зените, и невидимую, с вершиной в надире.

Диаметр, вокруг которого происходит вращение небесной сферы, - ось мира. Она пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - северном полюсе мира и южном полюсе мира. Северным полюсом называется тот, со стороны которого вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке, если смотреть на сферу извне.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира, носит название небесного экватора. Он делит поверхность небесной сферы на два полушария: северное, с вершиной в северном полюсе мира, и южное, с вершиной в южном полюсе мира.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира, — небесный меридиан. Он делит поверхность небесной сферы на два полушария - восточное и западное.

Линия пересечения плоскости небесного меридиана и плоскости математического горизонта - полуденная линия.

Эклиптика (от греч.ekieipsis - затмение) — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, точнее — его центра.

Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°26"21".

Чтобы легче запомнить местоположение звезд на небе, люди в древности придумали объединять самые яркие из них в созвездия.

В настоящее время известны 88 созвездий, которые носят имена мифических персонажей (Геркулес, Пегас и др.), знаков зодиака (Телец, Рыбы, Рак и др.), предметов (Весы, Лира и др.) (рис. 2).

Рис. 2. Летне-осенние созвездия

Происхождение галактик. Солнечной системы и ее отдельных планет, до сих пор остается неразгаданной тайной природы. Существует несколько гипотез. В настоящее время считается, что наша галактика образовалась из газового облака, состоявшего из водорода. На начальной стадии эволюции галактики из межзвездной газово-пылевой среды образовались первые звезды, а 4,6 млрд лет назад — Солнечная система.

Состав солнечной системы

Совокупность небесных тел, движущихся вокруг Солнца как центрального тела, образует Солнечную систему. Она расположена почти на окраине галактики Млечный Путь. Солнечная система участвует во вращении вокруг центра галактики. Скорость се движения составляет около 220 км/с. Это движение происходит в направлении созвездия Лебедя.

Состав Солнечной системы можно представить в виде упрощенной схемы, приведенной на рис. 3.

Свыше 99,9 % массы вещества Солнечной системы приходится на Солнце и только 0,1 % — на все остальные ее элементы.

Гипотеза И. Канта (1775 г.) — П.Лапласа (1796 г.)

Гипотеза Д. Джинса (начало XX в.)

Гипотеза академика О. П. Шмидта (40-е гг. XX в.)

Ги потеза а кале мика В. Г. Фесенкова (30-е гг. XX в.)

Планеты образовались из газово-пылевой материи (в виде раскаленной туманности). Охлаждение сопровождаюсь сжатием и увеличением скорости вращения какой-то оси. На экваторе туманности возникали кольца. Вещество колец собиралось в раскаленные тела и постепенно остывало

Мимо Солнца когда-то прошла более крупная звезда, сс притяжение вырвало из Солнца струю раскаленного вещества (протуберанец). Образовались сгущения, из которых потом — планеты

Газово-пылевое облако, вращающееся вокруг Солнца, должно было принять сплошную форму в результате соударения частиц и их движения. Частицы объединились в сгущения. Притяжение более мелких частиц сгущениями должно было способствовать росту окружающего вещества. Орбиты сгущений должны были стать почти круговыми и лежащими почти в одной плоскости. Сгущения явились зародышами планет, вобрав в себя почти всс вещество из промежутков между их орбитами

Из вращающегося облака возникло само Солнце, а планеты — из вторичных сгущений в этом облаке. Далее Солнце сильно уменьшилось и охладилось до современного состояния

Рис. 3. Состав Солнечной систем

Солнце

Солнце — это звезда, гигантский раскаленный шар. Его диаметр в 109 раз больше диаметра Земли, масса в 330 000 раз больше массы Земли, зато средняя плотность невелика — всего в 1,4 раза больше плотности воды. Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра нашей галактики и обращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225-250 млн лет. Орбитальная скорость движения Солнца равна 217 км/с — таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет.

Рис. 4. Химический состав Солнца

Давление на Солнце в 200 млрд раз выше, чем у поверхности Земли. Плотность солнечного вещества и давление быстро нарастают вглубь; рост давления объясняется весом всех вышележащих слоев. Температура на поверхности Солнца 6000 К, а внутри 13 500 000 К. Характерное время жизни звезды типа Солнца 10 млрд лег.

Таблица 1. Общие сведения о Солнце

Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд: около 75 % — это водород, 25 % — гелий и менее 1 % — все другие химические элементы (углерод, кислород, азот и т. д.) (рис. 4).

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 км называется солнечным ядром. Это зона ядерных реакций. Плотность вещества здесь примерно в 150 раз выше плотности воды. Температура превышает 10 млн К (по шкале Кельвина, в пересчете на градусы Цельсия 1 °С = К — 273,1) (рис. 5).

Над ядром, на расстояниях около 0,2-0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона переноса лучистой энергии. Перенос энергии здесь осуществляется путем поглощения и излучения фотонов отдельными слоями частиц (см. рис. 5).

Рис. 5. Строение Солнца

Фотон (от греч.phos - свет), элементарная частица, способная существовать, только двигаясь со скоростью света.

Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности совершается

преимущественно движениями самого вещества. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а слой Солнца, где она происходит, - конвективной зоной. Мощность этого слоя составляет примерно 200 000 км.

Выше конвективной зоны располагается солнечная атмосфера, которая постоянно колеблется. Здесь распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания происходят с периодом около пяти минут.

Внутренний слой атмосферы Солнца называется фотосферой. Она состоит из светлых пузырьков. Это гранулы. Их размеры невелики — 1000-2000 км, а расстояние между ними — 300- 600 км. На Солнце одновременно может наблюдаться около миллиона гранул, каждая из которых существует несколько минут. Гранулы окружены темными промежутками. Если в гранулах вещество поднимается, то вокруг них — опускается. Гранулы создают общий фон, на котором можно наблюдать такие масштабные образования, как факелы, солнечные пятна, протуберанцы и др.

Солнечные пятна — темные области на Солнце, температура которых по сравнению с окружающим пространством понижена.

Солнечными факелами называют яркие поля, окружающие солнечные пятна.

Протуберанцы (от лат.protubero — вздуваюсь) — плотные конденсации относительно холодного (по сравнению с окружающей температурой) вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем. К возникновению магнитного поля Солнца может приводить то, что различные слои Солнца вращаются с разной скоростью: внутренние части вращаются быстрее; особенно быстро вращается ядро.

Протуберанцы, солнечные пятна и факелы — это не единственные примеры солнечной активности. К ней также относятся магнитные бури и взрывы, которые называют вспышками.

Выше фотосферы располагается хромосфера — внешняя оболочка Солнца. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с ее красноватым цветом. Мощность хромосферы составляет 10-15 тыс. км, а плотность вещества в сотни тысяч раз меньше, чем в фотосфере. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов. На краю хромосферы наблюдаются спикулы, представляющие собой вытянутые столбики из уплотненного светящегося газа. Температура этих струй выше, чем температура фотосферы. Спикулы сначала поднимаются из нижней хромосферы на 5000-10 000 км, а потом падают обратно, где и затухают. Все это происходит со скоростью около 20 000 м/с. Спи кула живет 5-10 мин. Количество спикул, существующих на Солнце одновременно, составляет около миллиона (рис. 6).

Рис. 6. Строение внешних слоев Солнца

Хромосферу окружает солнечная корона — внешний слой атмосферы Солнца.

Полное количество энергии, излучаемой Солнцем, составляет 3,86 . 1026 Вт, и лишь одну двухмиллиардную часть этой энергии получает Земля.

Солнечная радиация включает корпускулярное и электромагнитное излучения. Корпускулярное основное излучение — это плазменный поток, который состоит из протонов и нейтронов, или по-другому - солнечный ветер, который достигает околоземного пространства и обтекает всю магнитосферу Земли. Электромагнитная радиация — это лучистая энергия Солнца. Она в виде прямой и рассеянной радиации достигает земной поверхности и обеспечивает тепловой режим на нашей планете.

В середине XIX в. швейцарский астроном Рудольф Вольф (1816-1893) (рис. 7) вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний И-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним 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 Земли.

На тесную связь многих земных явлений с солнечной активностью еще в 1936 г. указывал А. Л. Чижевский (1897-1964) (рис. 8), писавший о том, что подавляющее большинство физико-химических процессов на Земле представляет результат воздействия космических сил. Он же был и одним из основоположников такой науки, как гелиобиология (от греч.helios — солнце), изучающей влияние Солнца на живое вещество географической оболочки Земли.

В зависимости от солнечной активности протекают такие физические явления на Земле, как: магнитные бури, частота полярных сияний, количество ультрафиолетовой радиации, интенсивность грозовой деятельности, температура воздуха, атмосферное давление, осадки, уровень озер, рек, грунтовых вод, соленость и деловитость морей и др.

С периодической деятельностью Солнца связана жизнь растений и животных (существует корреляция между солнечной цикличностью и сроком вегетационного периода у растений, размножением и миграцией птиц, грызунов и т. д.), а также человека (заболевания).

В настоящее время взаимосвязи между солнечными и земными процессами продолжают изучаться с помощью искусственных спутников Земли.

Планеты земной группы

Помимо Солнца в составе Солнечной системы выделяют планеты (рис. 9).

По размерам, географическим показателям и химическому составу планеты подразделяются на две группы: планеты земной группы и планеты-гиганты. К планетам земной группы относятся , и . О них и пойдет речь в этом подразделе.

Рис. 9. Планеты Солнечной системы

Земля — третья планета от Солнца. Ей будет посвящен отдельный подраздел.

Давайте обобщим. От местоположения планеты в Солнечной системе зависит плотность вещества планеты, а с учетом ее размеров — и масса. Чем
ближе планета к Солнцу, тем выше у нее средняя плотность вещества. Например, у Меркурия она составляет 5,42 г/см\ Венеры — 5,25, Земли — 5,25, Марса — 3,97 г/см 3 .

Общими характеристиками планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) являются прежде всего: 1) сравнительно небольшие размеры; 2) высокие температуры на поверхности и 3) высокая плотность вещества планет. Эти планеты сравнительно медленно вращаются вокруг своей оси и имеют мало спутников или не имеют их совсем. В строении планет земной группы выделяют четыре главные оболочки: 1) плотное ядро; 2) покрывающую его мантию; 3) кору; 4) легкую газо- во-водную оболочку (исключая Меркурий). На поверхности этих планет обнаружены следы тектонической деятельности.

Планеты-гиганты

Теперь познакомимся с планетами-гигантами, которые тоже входят в нашу Солнечную систему. Это , .

Планеты-гиганты обладают следующими общими характеристиками: 1) большими размерами и массой; 2) быстро вращаются вокруг оси; 3) имеют кольца, много спутников; 4) атмосфера состоит, в основном, из водорода и гелия; 5) в центре имеют горячее ядро из металлов и силикатов.

Их также отличают: 1) низкие температуры на поверхности; 2) малая плотность вещества планет.

Разделы