ВходСтроение солнечной системы. Солнечная система. Планеты солнечной системы
Планеты Солнечной системы
Согласно официальной позиции Международного астрономического союза (МАС), организации присваивающей имена астрономическим объектам, планет всего 8.
Плутон был исключен из разряда планет в 2006 году. т.к. в поясе Койпера находятся объекты которые больше/либо равны по размерам с Плутоном. Поэтому, даже если его принимать его за полноценное небесное тело, то тогда необходимо к этой категории присоединить Эриду, у которой с Плутоном почти одинаковый размер.
По определению MAC, есть 8 известных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Все планеты делят на две категории в зависимости от их физических характеристик: земной группы и газовые гиганты.
Схематическое изображение расположения планет
Планеты земного типа
Меркурий
Самая маленькая планета Солнечной системы имеет радиус всего 2440 км. Период обращения вокруг Солнца, для простоты понимания приравненный к земному году, составляет 88 дней, при этом оборот вокруг собственной оси Меркурий успевает совершить всего полтора раза. Таким образом, его сутки длятся приблизительно 59 земных дней. Долгое время считалось, что эта планета все время повёрнута к Солнцу одной и той же стороной, поскольку периоды его видимости с Земли повторялись с периодичностью, примерно равной четырем Меркурианским суткам. Это заблуждение было развеяно с появлением возможности применять радиолокационные исследования и вести постоянные наблюдения с помощью космических станций. Орбита Меркурия – одна из самых нестабильных, меняется не только скорость перемещения и его удалённость от Солнца, но и само положение. Любой интересующийся может наблюдать этот эффект.
Меркурий в цвете, снимок космического аппарата MESSENGER
Близость к Солнцу стала причиной того, что Меркурий подвержен самым большим перепадам температуры среди планет нашей системы. Средняя дневная температура составляет около 350 градусов по Цельсию, а ночная -170 °C. В атмосфере выявлены натрий, кислород, гелий, калий, водород и аргон. Существует теория, что он был ранее спутником Венеры, но пока это остается недоказанным. Собственные спутники у него отсутствуют.
Венера
Вторая от Солнца планета, атмосфера которой почти полностью состоит из углекислого газа. Её часто называют Утренней звездой и Вечерней звездой, потому что она первой из звёзд становится видна после заката, так же как и перед рассветом продолжает быть видимой и тогда, когда все остальные звёзды скрылись из поля зрения. Процент диоксида углерода составляет в атмосфере 96%, азота в ней сравнительно немного – почти 4% и в совсем незначительном количестве присутствует водяной пар и кислород.
Венера в УФ спектре
Подобная атмосфера создает эффект парника, температура на поверхности из-за этого даже выше, чем у Меркурия и достигает 475 °C. Считается самой неторопливой, венерианские сутки длятся 243 земных дня, что почти равно году на Венере – 225 земных дней. Многие называют её сестрой Земли из-за массы и радиуса, значения которых очень близки к земным показателям. Радиус Венеры составляет 6052 км (0,85% земного). Спутников, как и у Меркурия, нет.
Третья планета от Солнца и единственная в нашей системе, где на поверхности есть жидкая вода, без которой не смогла бы развиться жизнь на планете. По крайней мере, жизнь в том виде, в котором мы её знаем. Радиус Земли равен 6371 км и, в отличие от остальных небесных тел нашей системы, более 70% её поверхности покрыто водой. Остальное пространство занимают материки. Ещё одной особенностью Земли являются тектонические плиты, скрытые под мантией планеты. При этом они способны перемещаться, хоть и с очень малой скоростью, что со временем вызывает изменение ландшафта. Скорость перемещения планеты по ней – 29-30 км/сек.
Наша планета из космоса
Один оборот вокруг своей оси занимает почти 24 часа, причем полное прохождение по орбите длится 365 суток, что намного больше в сравнении с ближайшими планетами-соседями. Земные сутки и год также приняты как эталон, но сделано это лишь для удобства восприятия временных отрезков на остальных планетах. У Земли имеется один естественный спутник – Луна.
Марс
Четвёртая планета от Солнца, известная своей разрежённой атмосферой. Начиная с 1960 года, Марс активно исследуется учеными нескольких стран, включая СССР и США. Не все программы исследования были успешными, но найденная на некоторых участках вода позволяет предположить, что примитивная жизнь на Марсе существует, или существовала в прошлом.
Яркость этой планеты позволяет видеть его с Земли без всяких приборов. Причем раз в 15-17 лет, во время Противостояния, он становится самым ярким объектом на небе, затмевая собой даже Юпитер и Венеру.
Радиус почти вдвое меньше земного и составляет 3390 км, зато год значительно дольше – 687 суток. Спутников у него 2 — Фобос и Деймос.
Наглядная модель Солнечной системы
Внимание ! Анимация работает только в браузерах поддерживающих стандарт -webkit (Google Chrome, Opera или Safari).
Солнце
Солнце является звездой, которая представляет собой горячий шар из раскаленных газов в центре нашей Солнечной системы. Его влияние простирается далеко за пределы орбит Нептуна и Плутона. Без Солнца и его интенсивной энергии и тепла, не было бы жизни на Земле. Существуют миллиарды звезд, как наше Солнце, разбросанных по галактике Млечный Путь.
Меркурий
Выжженный Солнцем Меркурий лишь немного больше, чем спутник Земли Луна. Подобно Луне, Меркурий практически лишен атмосферы и не может сгладить следы воздействия от падения метеоритов, поэтому он как и Луна покрыт кратерами. Дневная сторона Меркурия очень сильно нагревается на Солнце, а на ночной стороне температура падает на сотни градусов ниже нуля. В кратерах Меркурия, которые расположены на полюсах, существует лед. Меркурий совершает один оборот вокруг Солнца за 88 дней.
Венера
Венера это мир чудовищной жары (еще больше чем на Меркурии) и вулканической активности. Аналогичная по структуре и размеру Земле, Венера покрыта толстой и токсичной атмосферой, которая создает сильный парниковый эффект. Этот выжженной мир достаточно горячий, чтобы расплавить свинец. Радарные снимки сквозь могучую атмосферу выявили вулканы и деформированные горы. Венера вращается в противоположном направлении, от вращения большинства планет.
Земля — планета океан. Наш дом, с его обилием воды и жизни делает его уникальным в нашей Солнечной системе. Другие планеты, в том числе несколько лун, также имеют залежи льда, атмосферу, времена года и даже погоду, но только на Земле все эти компоненты собрались вместе таким образом, что стало возможным существование жизнь.
Марс
Хотя детали поверхности Марса трудно увидеть с Земли, наблюдения в телескоп показывают, что на Марсе существуют сезоны и белые пятна на полюсах. В течение многих десятилетий, люди полагали, что яркие и темные области на Марсе это пятна растительности и что Марс может быть подходящим местом для жизни, и что вода существует в полярных шапках. Когда космический аппарат Маринер-4, прилетел у Марсу в 1965 году, многие из ученых были потрясены, увидев фотографии мрачной планеты покрытой кратерами. Марс оказался мертвой планетой. Более поздние миссии, однако, показали, что Марс хранит множество тайн, которые еще предстоит решить.
Юпитер
Юпитер — самая массивная планета в нашей Солнечной системе, имеет четыре больших спутника и множество небольших лун. Юпитер образует своего рода миниатюрную Солнечную систему. Чтобы превратится в полноценную звезду, Юпитеру нужно было стать в 80 раз массивнее.
Сатурн
Сатурн — самая дальняя из пяти планет, которые были известны до изобретения телескопа. Подобно Юпитеру, Сатурн состоит в основном из водорода и гелия. Его объем в 755 раз больше, чем у Земли. Ветры в его атмосфере достигают скорости 500 метров в секунду. Эти быстрые ветра в сочетании с теплом, поднимающимся из недр планеты, вызывают появление желтых и золотистых полос, которые мы видим в атмосфере.
Уран
Первая планета найденная с помощью телескопа, Уран был открыт в 1781 году астрономом Уильямом Гершелем. Седьмая планета от Солнца настолько далека, что один оборот вокруг Солнца занимает 84 года.
Нептун
Почти в 4,5 млрд. километрах от Солнца вращается далекий Нептун. На один оборот вокруг Солнца у него уходит 165 лет. Он невидим невооруженным глазом из-за его огромного расстояния от Земли. Интересно, что его необычная эллиптическая орбита, пересекается с орбитой карликовой планеты Плутона из-за чего Плутон находится внутри орбиты Нептуна порядка 20 лет из 248 за которые совершает один оборот вокруг Солнца.
Плутон
Крошечный, холодный и невероятно далекий Плутон был открыт в 1930 году и долго считался девятой планетой. Но после открытий подобных Плутону миров, которые находились еще дальше, Плутон был переведен в категорию карликовых планет в 2006 году.
Планеты — гиганты
Существуют четыре газовых гиганта, располагающихся за орбитой Марса: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они находятся во внешней Солнечной системе. Отличаются своей массивностью и газовым составом.
Планеты солнечной системы, масштаб не соблюден
Юпитер
Пятая по счёту от Солнца и крупнейшая планета нашей системы. Радиус её – 69912 км, она в 19 раз больше Земли и всего в 10 раз меньше Солнца. Год на Юпитере не самый долгий в солнечной системе, длится 4333 земных суток (неполных 12 лет). Его же собственные сутки имеют продолжительность около 10 земных часов. Точный состав поверхности планеты пока определить не удалось, однако известно, что криптон, аргон и ксенон имеются на Юпитере в гораздо больших количествах, чем на Солнце.
Существует мнение, что один из четырёх газовых гигантов на самом деле – несостоявшаяся звезда. В пользу этой теории говорит и самое большое количество спутников, которых у Юпитера много – целых 67. Чтобы представить себе их поведение на орбите планеты, нужна достаточно точная и чёткая модель солнечной системы. Самые крупные из них – Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. При этом Ганимед является крупнейшим спутником планет во всей солнечной системе, радиус его составляет 2634 км, что на 8% превышает размер Меркурия, самой маленькой планеты нашей системы. Ио отличается тем, что является одним из трёх имеющих атмосферу спутников.
Сатурн
Вторая по размерам планета и шестая по счёту в Солнечной системе. В сравнении с остальными планетами, наиболее схожа с Солнцем составом химических элементов. Радиус поверхности равен 57350 км, год составляет 10 759 суток (почти 30 земных лет). Сутки здесь длятся немногим дольше, чем на Юпитере – 10,5 земных часов. Количеством спутников он ненамного отстал от своего соседа – 62 против 67. Самым крупным спутником Сатурна является Титан, так же, как и Ио, отличающийся наличием атмосферы. Немного меньше него по размеру, но от этого не менее известные – Энцелад, Рея, Диона, Тефия, Япет и Мимас. Именно эти спутники являются объектами для наиболее частого наблюдения, и потому можно сказать, что они наиболее изучены в сравнении с остальными.
Долгое время кольца на Сатурне считались уникальным явлением, присущим только ему. Лишь недавно было установлено, что кольца имеются у всех газовых гигантов, но у остальных они не настолько явно видны. Их происхождение до сих пор не установлено, хотя существует несколько гипотез о том, как они появились. Кроме того, совсем недавно было обнаружено, что неким подобием колец обладает и Рея, один из спутников шестой планеты.
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 Юпитер
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.
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.