Планеты и их спутники
Тамилин О.Б. социально-экономический факультет 1МОЭ
Институт экономики и права
Кафедра философии и политологии
Контрольная работа по
“Коцепции современного естествознания”
ТЕМА: “Планеты и их спутники”
Выполнил:
г. Севастополь, 2005
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ -1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О
ПЛАНЕТАХ И СПУТНИКАХ
1.1 Понятие о возникновении планетных
систем.
1.2 Ранние стадии развития планет.
1.3 Понятие о спутниках планет.
1.4 Общая характеристика спутников планет
гигантов.
РАЗДЕЛ -2. ОБЗОР ПЛАНЕТ И СПУТНИКОВ СОЛНЕЧНОЙ
СИСТЕМЫ
2.1 Общая характеристика планет земной группы
2.2 Общая характеристика планет гигантов
2.3 Химический состав тел
РАЗДЕЛ -3. Отличия в движении внутренних и внешних планет, парад планет.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
Наша Солнечная Система – не единственная во Вселенной. Элементы этой теории используются в современной космогонии.
Основной целью данной контрольной работы является наиболее полное отражение понятий, определённых многими поколениями ученых различных стран мира, о планетной системе вообще и конкретно в нашей Солнечной Системе.
Изучение модели планетной системы на примере Солнечной Системы есть на данный момент правильным решением, так как человечество за такой непродолжительный (по астрономическим меркам) период времени, не достигло такого уровня технологий, чтобы с большой степенью вероятности определять местонахождение в галактическом пространстве подобных планетных систем.
Однако, на основе многочисленных наблюдений, расчетов и составления компьютерных моделей – учеными было установлено (и из года в год их уверенность в этом возрастает), что подобные системы в бесчисленных Галактиках наверняка существуют.
При рассмотрении вопросов, связанных с образованием планет, их траекторий движения вокруг звезды планетной системы, обязательным критерием является изучение возникновения их спутников, их количества, в зависимости от размера и массы данной планеты, а также их околопланетных орбит.
РАЗДЕЛ-1
1.1 Понятие о возникновении планетных систем
Возникновение и развитие планетной системы.
Астрономы прошлого предложили множество теорий образования Солнечной системы, а в сороковых годах ХХ века советский астроном Отто Шмидт предположил, что Солнце, вращаясь вокруг центра Галактики, захватило облако пыли. Из вещества этого огромного холодного пылевого облака сформировались холодные плотные допланетные тела – планетезимали.
Согласно компьютерным расчетам, первоначальная масса газопылевого облака, в котором образовалась Солнечная система, была более 104М. Первоначальный размер облака существенно превышал размеры Солнечной системы, а его состав был аналогичен тому, что наблюдается в плотных холодных межзвездных туманностях, то есть 99 % межзвездного газа и 1 % межзвездной пыли. У нескольких десятков звезд в настоящее время обнаружены планетные системы. Телескопом им. Кека на Гавайских островах была исследована молодая звезда HR 4796. На полученных изображениях в инфракрасном диапазоне вокруг нее виден диск радиусом примерно 200 а.е. Центральная часть диска свободна от пыли. Считают, что в центральной области из пыли уже сформировались крупные планетные тела, а во внешней части продолжают формироваться кометы. В настоящее время общепризнанной является теория формирования планетной системы в четыре этапа. Планетная система формируется из того же протозвездного пылевого вещества, что и звезда, и в те же сроки. Первоначальное сжатие протозвездного пылевого облака происходит при потере им устойчивости. Центральная часть сжимается самостоятельно и превращается в протозвезду. Другая часть облака с массой, примерно в десять раз меньше центральной части, продолжает медленно вращаться вокруг центрального утолщения, а на периферии каждый фрагмент сжимается самостоятельно. При этом стихает первоначальная турбулентность, хаотичное движение частиц. Газ конденсируется в твердое вещество, минуя жидкую фазу. Образуются более крупные твердые пылевые крупинки – частицы. Чем крупнее образовавшиеся крупинки, тем быстрее они падают на центральную часть пылевого облака. Часть вещества, обладающая избыточным моментом вращения, образует тонкий газопылевой слой – газопылевой диск. Вокруг протозвезды формируется протопланетное облако – пылевой субдиск. Протопланетное облако становится все более плоским, сильно уплотняется. Из-за гравитационной неустойчивости в пылевом субдиске образуются отдельные мелкие холодные сгустки, которые, сталкиваясь друг с другом, образуют все более массивные тела – планетезимали. В процессе формирования планетной системы часть планетезималей разрушилась в результате столкновений, а часть объединилась. Образуется рой допланетных тел размером около 1 км, количество таких тел очень велико – миллиарды. Затем допланетные тела объединяются в планеты. Аккумуляция планет продолжается миллионы лет, что очень незначительно по сравнению со временем жизни звезды. Протосолнце становится горячим. Его излучение нагревает внутреннюю область протопланетного облака до 400 К, образовав зону испарения. Под действием солнечного ветра и давления света легкие химические элементы (водород и гелий) оттесняются из окрестностей молодой звезды. В далекой области, на расстоянии свыше 5 а.е., образуется зона намерзания с температурой примерно 50 К. Это приводит к различиям в химическом составе будущих планет.
Эволюция Солнечной системы.
Как только масса пропланеты достигает 1–2 масс Земли, она способна захватывать атмосферу. Протоюпитер буквально за сотню лет увеличил свою массу за счет захвата газов в десятки раз. Затем скорость аккреции падает, т.к. весь газ непосредственно на пути планеты уже вобран, а снаружи он поступает достаточно медленно (за счет диффузии). В нашей Солнечной системе на периферии образовались планеты-гиганты, способные удержать возле себя газовые оболочки. Сначала сформировались ядра планет-гигантов, а затем планеты «нарастили» себе оболочку из водорода и гелия. Двухступенчатая модель образования гигантов подтверждается фактами. Массы ядер планет-гигантов примерно одинаковы и равны 15–20 М. Количество водорода уменьшается с увеличением расстояния. Чем больше масса планеты, тем быстрее идет аккреция газа на нее. По современным расчетам, рост Юпитера продолжался десятки миллионов лет, а рост Сатурна – сотни миллионов. У планет-гигантов возникли собственные минидиски из газа и пыли, из которых затем сформировались кольца и многочисленные спутники. При формировании Юпитера именно в районе его орбиты проходила граница конденсации водяных паров. По современным расчетам, на более близких расстояниях, в поясе астероидов, летучие вещества находились в газообразном состоянии. Это привело к тому, что рост допланетных тел в районе будущего Юпитера ускорился, а в районе пояса астероидов замедлился. Именно поэтому массивный Юпитер обогнал по скорости роста протопланету, более близкую к Солнцу. Но после своего «рождения» Юпитер стал тормозить образование этой планеты в поясе астероидов. Разогнанные тяготением планет-гигантов сгустки вещества выбрасывались на окраину Солнечной системы, где становились кометами. Гравитационные возмущения со стороны Юпитера и сейчас сильно воздействуют на астероиды. Уран и Нептун росли еще медленнее. К тому времени газа в Солнечной системе из-за действия солнечного ветра осталось еще меньше, поэтому Уран и Нептун содержат меньше водорода в процентном содержании, чем Юпитер. Основными составляющими этих планет-гигантов являются вода, метан и аммиак. В центре Солнечной системы сформировались менее массивные планеты. Здесь солнечный ветер выдул мелкие частицы и газ. А вот более тяжелые частицы, наоборот, стремились к центру. Рост Земли продолжался сотни миллионов лет. Ее недра прогрелись до 1000–2000 К благодаря гравитационному сжатию и участвовавшим в аккумуляции крупным телам (до сотен километров в поперечнике). Падение таких тел сопровождалось образованием кратеров с очагами повышенной температуры под ними. Другой и основной источник тепла Земли – распад радиоактивных элементов, в основном, урана, тория и калия. В настоящее время температура в центре Земли достигает 5000 К, что гораздо выше, чем в конце аккумуляции. Солнечные приливы затормозили вращение близких к Солнцу планет – Меркурия и Венеры. С появлением радиологических методов был точно определен возраст Земли, Луны и Солнечной системы – около 4,6 млрд. лет. Компьютерные эксперименты продемонстрировали замечательное свойство нашей планетной системы: пролет звезды с массой порядка 0,1 массы Солнца через ее внешние области мало изменит орбиты планет земной группы. Этого нельзя сказать об удаленных объектах, расположенных в облаке Оорта, для которых расстояние от Солнца в сотни раз больше, чем радиус орбиты Земли. Гравитационное поле Галактики возмущает орбиты малых тел на окраине Солнечной системы и даже вызывает их появление внутри орбиты Земли. Что касается Солнца, центрального тела Солнечной системы, то это – типичная звезда главной последовательности, равновесие которой обусловлено равенством сил газового давления и гравитации. Солнце существует 5 миллиардов лет и еще столько же будет излучать практически неизменный поток энергии вследствие протекающих в его недрах ядерных реакций. Затем, в соответствии с законами звездной эволюции, Солнце превратится в красный гигант, и его радиус значительно увеличится, станет больше орбиты Земли. После этого газовая оболочка рассеется, и на месте Солнца останется белый карлик. Этот остаток нашего бывшего светила будет высвечивать запасы тепловой энергии в течение миллиардов лет, постепенно превращаясь в невидимый холодный объект. При этом температура на Земле сначала увеличится до 10 000°C, а затем уменьшится практически до абсолютного нуля. Современная планетная космогония встречается со многими вопросами, которые требуют строгого решения. Один из таких вопросов – парадокс вращательного момента. Протопланетные диски имеют небольшую массу, в 10–100 раз меньшую центральной звезды. Так, например, в Солнечной системе 99,8 % массы заключается в Солнце. Тем не менее, основной вращательный момент приходится именно на планеты. Поэтому вопрос о перераспределении вращательного момента из центральной части конденсирующегося газопылевого облака к периферии очень актуален и до сих пор не решен. Астрономы древности полагали, что Вселенная и Солнечная система существовали вечно и будут существовать еще столько же в неизменном виде. С появлением христианства возраст Солнечной системы значительно уменьшился. Джордано Бруно первым предположил, что звезды, подобно Солнцу, окружены планетными системами, которые непрерывно рождаются и умирают. В 1745 году французский ученый Бюффон высказал гипотезу, что планеты образовались из вещества, выброшенного из Солнца после столкновения Солнца с кометой. Немецкий философ Иммануил Кант в 1755 году впервые изложил идею о возникновении Солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в хаотическом движении. Планеты по Канту формируются из того же газопылевого облака, что и Солнце. В 1796 году французский ученый Пьер Симон Лаплас описал образование Солнца и Солнечной системы из медленно вращающейся раскаленной газовой туманности. Под действием гравитации центральная часть протосолнца сжималась, скорость его вращения увеличивалась, поэтому оно приобретало сплюснутую форму. Сгустки отделялись от протосолнца и затем охлаждались. Вещество, из которого образовались планеты, первоначально по Лапласу было в горячем, расплавленном состоянии. Но потом стало ясно, что Земля никогда не была ни газовой, ни раскаленной.
Гипотеза Джинса образования планет Солнечной системы.
Предложенная в 1916 году Джеймсом Джинсом новая теория, согласно которой вблизи Солнца прошла звезда и ее притяжение вызвало выброс солнечного вещества, из которого в последующем образовались планеты, должна была объяснить парадокс распределения момента импульса. Однако в настоящее время специалисты не поддерживают эту теорию. В 1935 году Рассел предположил, что Солнце было двойной звездой. Вторая звезда была разорвана силами гравитации при тесном сближении с другой, третьей звездой. Девятью годами позже Хойл высказал теорию, что Солнце было двойной звездой, причем вторая звезда прошла весь путь эволюции и взорвалась как сверхновая, сбросив всю оболочку. Из остатков этой оболочки и образовалась планетная система. В сороковых годах ХХ века советский астроном Отто Шмидт предположил, что Солнце захватило при обращении вокруг Галактики облако пыли. Из вещества этого огромного холодного пылевого облака сформировались холодные плотные допланетные тела – планетезимали. Элементы многих из перечисленных выше теорий использует современная космогония.
1.2 Ранние стадии развития планет
Для первых сотен миллионов лет в истории
Солнечной системы решающим фактором
формирования планет и спутников была
астероидная и кометная бомбардировка.
Достаточно сказать, что современное «лежачее»
положение Урана, ось вращения которого
наклонена к эклиптике на 980, по-видимому,
является результатом столкновения с
достаточно крупным телом.
В этот период на Земле и других планетах
земного типа формировалась первичная
кора. В настоящее время на нашей планете
не сохранилось каких-либо следов той
эпохи. Вместе с тем, на малых телах, в том
числе и на Луне, остановившихся на ранних
стадиях своего развития, можно обнаружить
хорошо отождествляемые признаки первичной
коры.
Если говорить о возрасте и продолжительности
в млрд. лет глобальных вулканических
и тектонических процессов на поверхности
Луны и планет земной группы, характеризующих
историю эволюции этих тел, то для Земли
и Луны временные границы эпох определены
по измеренным значениям возраста образцов
пород, относящихся к соответствующим
периодам. Возраст соответствующих формаций
на Марсе определен по кратерной статистике.
При этом рассматривались только глобальные
образования. Такие отдельные формы рельефа,
как, например, гора Олимп имеют более
молодой возраст — несколько сотен миллионов
лет. Шкала абсолютного возраста для планетарных
формаций на Меркурии получена также по
кратерной статистике в предположении
соответствия метеоритного потока на
поверхность Меркурия и на поверхность
Луны в аналогичные геологические эпохи.
Следы наиболее ранних процессов планетной
эволюции, протекавших более 4,0 млрд. лет
назад, проявляются в древних формах рельефа
на Меркурии, Луне и Марсе. По современным
представлениям механизм переноса тепла
в недрах Луны, Меркурия и Марса в основном
происходил в виде конвекции. Наглядным
примером является многофазное формирование
лунной коры, при котором более поздние
слои выплавлялись из мантии в виде глобальных
лавовых потоков, перекрывая уже существовавшие
формы рельефа. При весьма близком внешнем
сходстве Луны и Меркурия (сильно кратерированная
поверхность, лавовые поля и т.п.), должно
существовать принципиальное отличие
в глобальных процессах, поскольку установлено,
что по внутреннему строению Меркурий
отличается от Луны огромным ядром. Радиус
ядра Меркурия составляет около 75% от радиуса
планеты, что соответствует 42% объема (у
Луны ядро занимает только 4% объема). В
сочетании с высокой средней плотностью
Меркурия (5,3 г/см3) это отличие пока ждет своего объяснения.
Процессы глобальной эндогенной (внутренней)
активности на Меркурии и Луне прекратились
на рубеже 3,0 — 2,5 млрд. лет назад, на Марсе
они продолжались еще около одного миллиарда
лет.
Процессы формирования вторичной планетной
коры можно проследить по их следам на
Луне, где вторичная кора образовалась
в результате плавления пород верхней
и средней мантии. Несмотря на то, что по
объему вторичная кора на Луне составляет
лишь 1% от общего объема современной лунной
коры, эта структура хорошо выражена в
глобальных формах рельефа.
1.3 Понятие о спутниках планет
Спутники планет Солнечной системы имеют разную природу образующего их вещества. За исключением нашей Луны, средняя плотность которой 3,34 г/см3, и спутников Юпитера Ио и Европа (плотность которых 3,57 и 2,97 г/см3, соответственно), большинство спутников планет-гигантов состоят изо льда с различными по массе примесями силикатных пород и характеризуются плотностью 1 — 2 г/см3. Резким исключением выглядят и спутники Марса, массы и размеры которых более соответствуют астероидам, чем типичным спутникам больших планет. Возможно, Фобос и Деймос были захвачены Марсом из пояса астероидов.
1.4 Общая характеристика спутников планет гигантов.
Система спутников Юпитера напоминает
Солнечную систему в миниатюре. Четыре
спутника, открытые Галилеем, называют
галилеевыми спутниками. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Самый большой из них - Ганимед - превосходит
по размерам Меркурий (но вдвое уступает
этой планете по массе). Пролетая вблизи
спутников Юпитера (а потом Сатурна), американские
автоматические межпланетные станции
"Пионер" и "Вояджер" передали
на Землю фотографии с изображением их
поверхностей, которые напоминают поверхности
Луны и планет земной группы.
Особенно похож на Луну Ганимед. Кроме
кратеров, на Ганимеде много длинных хребтов
и полос, образующих своеобразные ветвящиеся
пучки.
Уникальна поверхность Ио, на которой
открыты действующие вулканы, и она буквально
вся залита продуктами их извержения.
Очень много кратеров на Каллисто. На фотографиях
этого спутника видна многокольцевая
структура ("Бычий глаз") диаметром
600 км с системой концентрических колец
(до 2600 км в диаметре), вероятно, порожденная
ударом метеорита.
Поверхность Европы, испещрена тянущимися
на несколько тысяч километров темными
и светлыми трещинами (шириной 20-40 км).
Самый близкий к Юпитеру спутник Амальтея,
а также все далекие спутники, находящиеся
за пределами орбит галилеевых спутников,
имеют неправильную форму и этим напоминают
малые планеты Солнечной системы (астероиды).
Сфотографированы с близкого расстояния
и некоторые спутники Сатурна. На поверхности
этих небесных тел тоже обнаружено много
кратеров. Некоторые из них очень велики
(диаметр кратера на спутнике Тефия около
400 км, а на спутнике Мимас около 130 км).
Из спутников Сатурна особый интерес представляет
Титан, который обладает атмосферой. Она
почти целиком состоит из азота, причем
плотность и давление атмосферы у поверхности
Титана превосходят соответствующие параметры
атмосферы Земли. Масса Титана почти в
2 раза, а радиус (около 2580 км) в 1,5 раза больше
соответственно массы и радиуса Луны.
Следовательно, Титан, как и Ганимед, радиус
которого около 2640 км, - очень крупный спутник.
Один из интереснейших спутников Урана
- Миранда.
Замечателен и Тритон - самый большой спутник
Нептуна. Диаметр Тритона 2705 км. На Тритоне
имеется и атмосфера, в основном состоящая
из азота. Как и многие другие спутники
планет-гигантов, Тритон - силикатно-ледяное
небесное тело. На нем обнаружены кратеры,
полярные шапки (из замерзшего азота и,
возможно, водного льда) и даже газовые
гейзеры.
РАЗДЕЛ-2
2.1 Общая характеристика планет земной группы
Планеты, относящиеся к земной группе
- Меркурий, Венера, Земля, Марс,
Плутон - имеют небольшие размеры и массы, средняя
плотность этих планет в несколько раз
превосходит плотность воды; они медленно
вращаются вокруг своих осей; у них мало
спутников (у Меркурия и Венеры их вообще
нет, у Марса - два, у Земли - один).
Сходство планет земной группы
не исключает и некоторого различия.
Например, Венера, в отличие от других
планет, вращается в направлении, обратном
ее движению вокруг Солнца, причем в 243
раза медленнее Земли.. Период обращения
Меркурия (т. е. год этой планеты) только
на 1/3 больше периода его вращения вокруг
оси.
Углы наклона осей к плоскостям их орбит
у Земли и у Марса примерно одинаковы,
но совсем иные у Меркурия и Венеры. Такие
же, как у Земли, времена года есть, следовательно,
на Марсе, хотя почти в два раза продолжительнее,
чем на Земле.
Возможно к планетам земной группы отнести
и далекий Плутон - самую
маленькую из 9 планет. Средний диаметр
Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше
диаметр Харона - спутника Плутона. Поэтому
не исключено, что система Плутон - Харон,
как и система Земля - Луна, представляет
собой "двойную планету".
Сходства и различия обнаруживаются также
в атмосферах планет земной группы. В отличие
от Меркурия, который, как и Луна, практически
лишен атмосферы, Венера и Марс обладают
ею.. Венера имеет очень плотную атмосферу,
в основном состоящую из углекислого газа
и сернистых соединений. Атмосфера Марса
наоборот чрезвычайно разрежена и также
бедна кислородом, азотом. Давление у поверхности
Венеры почти в 100 раз больше, а у Марса
почти в 150 раз меньше, чем у поверхности
Земли.
Температура у поверхности Венеры очень
высокая (около 500°С) и остается все время
почти одинаковой. Высокая температура
поверхности Венеры обусловлена парниковым
эффектом. Густая плотная атмосфера пропускает
лучи Солнца, но задерживает инфракрасное
тепловое излучение, идущее от нагретой
поверхности.. Газ в атмосферах планет
земной группы находится в непрерывном
движении. Нередко во время пылевых бурь,
которые длятся по нескольку месяцев,
огромное количество пыли поднимается
в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы
в атмосфере Венеры на высотах, где расположен
облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью
планеты), но вблизи поверхности этой планеты
скорость ветра достигает всего лишь нескольких
метров в секунду.
Планеты земной группы, подобно Земле
и Луне, имеют твердые поверхности. Поверхность
Меркурия, изобилующая кратерами, очень
напоминает лунную. "Морей" там меньше,
чем на Луне, причем они небольшие. Как
и на Луне, большинство кратеров образовались
в результате падений метеоритов. Там,
где кратеров немного, мы видим сравнительно
молодые участки поверхности.
Каменистая пустыня и множество отдельных
камней видны на первых фототелевизионных
панорамах, переданных с поверхности Венеры
автоматическими станциями серии "Венера"..
Радиолокационные наземные наблюдения
обнаружили на этой планете множество
неглубоких кратеров, диаметры которых
от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась
наиболее гладкой из всех планет земной
группы, хотя и на ней есть большие горные
массивы и протяженные возвышенности,
вдвое превышающие по размерам земной
Тибет.
Почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны,
но на поверхности Венеры и Меркурия воды
нет.
Изобилует кратерами и поверхность
Марса. Особенно много их в южном полушарии
планеты. Темные области, занимающие значительную
часть поверхности планеты, получили название
морей. Диаметры некоторых морей превышают
2000 км. Возвышенности, напоминающие земные
континенты, представляющие собой светлые
поля оранжево-красного цвета, названы
материками. Как и на Венере, здесь есть
огромные вулканические конусы. Высота
наибольшего из них - Олимпуса - превышает
25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания
этой гигантской конусообразной горы
более 500 км. О том, что миллионы лет назад
на Марсе происходили мощные вулканические
извержения и смещались поверхностные
пласты, свидетельствуют остатки лавовых
потоков, огромные разломы поверхности
(один из них - Маринер - тянется на 4000 км),
многочисленные ущелья и каньоны.
2.2 Общая характеристика планет гигантов
В группу планет гигантов входят: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Все эти планеты (и особенно Юпитер) имеют
большие размеры и массы. Например, по
объему Юпитер превосходит Землю почти
в 1320 раз, а по массе - в 318 раз.
Планеты-гиганты очень быстро вращаются
вокруг своих осей; менее 10 ч требуется
огромному Юпитеру, чтобы совершить один
оборот. Причем экваториальные зоны планет-гигантов
вращаются быстрее, чем полярные, т. е.
там, где максимальны линейные скорости
точек в их движении вокруг оси, максимальны
и угловые скорости. Результат быстрого
вращения - большое сжатие планет-гигантов
(заметное при визуальных наблюдениях).
Разность экваториального и полярного
радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера
она равна 4400 км.
Планеты-гиганты находятся
далеко от Солнца, и независимо от
характера смены времен года на них всегда
господствуют низкие температуры. На Юпитере
вообще нет смены времен года, поскольку
ось этой планеты почти перпендикулярна
к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит
смена времен года и на планете Уран, так
как ось этой планеты наклонена к плоскости
орбиты под углом 8°.
Планеты-гиганты отличаются
большим числом спутников; у Юпитера
к середине 2001 года их обнаружено уже 28,
Сатурна - 30, Урана - 21 и только у Нептуна
- 8. Замечательная особенность планет-гигантов
- кольца, которые открыты не только у Сатурна,
но и у Юпитера, Урана и Нептуна.
Важнейшая особенность строения планет-гигантов
заключается в том, что эти планеты не имеют твердых
поверхностей. Такое представление
хорошо согласуется с малыми средними
плотностями планет-гигантов, их химическим
составом (они состоят в основном из легких
элементов - водорода и гелия), быстрым
зональным вращением и некоторыми другими
данными. Следовательно, все, что удается
рассмотреть на Юпитере и Сатурне (на более
далеких планетах детали вообще не видны),
происходит в протяженных атмосферах
этих планет. На Юпитере даже в небольшие
телескопы заметны полосы, вытянутые вдоль
экватора. В верхних слоях водородно-гелиевой
атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются
химические соединения (например, метан
и аммиак), углеводороды (этан, ацетилен),
а также различные соединения (в том числе
содержащие фосфор и серу), окрашивающие
детали атмосферы в красно-коричневые
и желтые цвета. Таким образом, по своему
химическому составу планеты-гиганты
резко отличаются от планет земной группы.
Это отличие связано с процессом образования
планетной системы.
На фотографиях, переданных с борта американских
АМС "Пионер" и "Вояджер", отчетливо
видно, что газ в атмосфере Юпитера участвует
в сложном движении, которое сопровождается
образованием и распадом вихрей. Предполагается,
что наблюдаемое на Юпитере около 300 лет
Большое Красное Пятно (овал с полуосями
15 и 5 тыс. км) тоже представляет собой огромный
и очень устойчивый вихрь. Потоки движущегося
газа и устойчивые пятна видны и на снимках
Сатурна, переданных автоматическими
межпланетными станциями.
"Вояджер-2" дал возможность рассмотреть
и детали атмосферы Нептуна.
Вещество, находящееся под облачным слоем
планет-гигантов, недоступно непосредственному
наблюдению. О его свойствах можно судить
по некоторым дополнительным данным. Например,
предполагают, что в недрах планет-гигантов
вещество должно иметь высокую температуру.
Как же такой вывод был сделан? Во-первых,
зная расстояние Юпитера от Солнца, вычислили
количество теплоты, которое Юпитер от
него получает. Во-вторых, определили отражательную
способность атмосферы, что позволило
узнать, сколько солнечной энергии планета
отражает в космическое пространство.
Наконец, вычислили температуру, которую
должна иметь планета, находящаяся на
известном расстоянии от Солнца. Она оказалась
близкой к -160 ˚С. Но температуру планеты можно
определить и непосредственно, исследуя
ее инфракрасное излучение с помощью наземной
аппаратуры или приборов, установленных
на борту АМС. Такие измерения показали,
что температура Юпитера близка к -130 С,
т. е. выше расчетной. Следовательно, Юпитер
излучает энергии почти в 2 раза больше,
чем получает от Солнца. Это и позволило
сделать вывод о том, что планета обладает
собственным источником энергии.
Совокупность всех имеющихся сведений
о планетах-гигантах дает возможность
построить модели внутреннего строения
этих небесных тел, т. е. рассчитать, каковы
плотность, давление и температура в их
недрах. Например, температура вблизи
центра Юпитера достигает нескольких
десятков тысяч Кельвинов.
В отличие от планет земной группы, обладающих
корой, мантией и ядром, на Юпитере газообразный
водород, входящий в состав атмосферы,
переходит в жидкую, а затем и в твердую
(металлическую) фазу. Появление таких
необычных агрегатных состояний водорода
(в последнем случае он становится проводником
электричества), связано с резким увеличением
давления по мере погружения в глубину.
Так, на глубине, несколько большей 0.9 радиуса
планеты, давление достигает 40 млн. атмосфер.
Возможно, что с быстрым вращением проводящего
ток вещества, находящегося в центральных
областях планет-гигантов, связано существование
значительных магнитных полей этих планет.
Особенно велико магнитное поле Юпитера.
Оно во много раз превосходит магнитное
поле Земли, причем полярность его обратна
земной (у Земли вблизи северного географического
полюса расположен южный магнитный). Магнитное
поле планеты улавливает летящие от Солнца
заряженные частицы (ионы, протоны, электроны
и др.), которые образуют вокруг планеты
пояса частиц высоких энергий, называемые
радиационными поясами. Такие пояса из
всех планет земной группы есть только
у нашей планеты. Радиационный пояс Юпитера
простирается на расстояние до 2,5 млн.
км. Он в десятки тысяч раз интенсивнее
земного. Электрически заряженные частицы,
движущиеся в радиационном поясе Юпитера,
излучают радиоволны в диапазоне дециметровых
и декаметровых волн. Как и на Земле, на
Юпитере наблюдаются полярные сияния,
связанные с прорывом заряженных частиц
из радиационных поясов в атмосферу, а
также мощные электрические разряды в
атмосфере (грозы).
2.3 Химический состав тел Солнечной системы
Вещества, из которых сложены тела Солнечной
системы, можно условно разделить на три
группы. Во-первых, это горные породы, состоящие
из различных минералов, которые нам хорошо
известны на Земле. Современные знания
позволяют прогнозировать характер глубинных
пород, из которых состоят земные недра.
Анализ доступного в настоящее время внеземного
вещества показал его общее подобие веществу
земному по химическому и минералогическому
составу. Основными минералообразующими
элементами во всех случаях являются кремний,
железо, алюминий, магний и титан в окисленном
состоянии, то есть при значительном включении
кислорода в химические соединения. Средняя
температура плавления этих материалов
достигает около 2000 К. Условно эту группу
можно назвать «земным веществом».
Углерод, азот, кислород и в меньшем количестве
водород, входящий в некоторые химические
соединения, составляют распространенную
группу планетных летучих веществ. В виде
газов эти элементы образуют атмосферы
отдельных планет или крупных спутников.
Но чаще летучие компоненты вещества Солнечной
системы существуют при температурах
ниже 273 К в твердом состоянии, то есть
в виде льда. Поэтому эту группу назовем
условно «льдами».
Наконец, такие газы, как водород и гелий,
наиболее обильно встречающиеся на Солнце,
с небольшими примесями неона, аргона
и некоторых других элементов отнесем
к группе «солнечного вещества». Температура
кипения подобной смеси составляет около
15 К.
В химическом составе основных тел Солнечной
системы и Луны «земное вещество» составляет
99% и более, оно образует планеты земного
типа, астероиды и отдельные спутники.
Большая часть спутников, относящихся
к системам планет-гигантов состоят в
основном из «льдов» (группа 2) с некоторой
примесью «земного вещества». Те же составляющие,
но в другой пропорции, характерны для
комет. Юпитер и Сатурн в основном состоят
из «солнечного вещества» (группа 3), с
примесями «льдов» и «земного вещества».
РАЗДЕЛ-3
Отличия в движении внутренних и внешних планет, парад планет
Планеты Солнечной системы делятся на
внутренние, орбиты которых находятся внутри орбиты Земли, и внешние,
орбиты которых больше орбиты Земли. Для
наблюдений легко доступны Меркурий и
Венера (внутренние) и Марс, Юпитер, Сатурн
(внешние).
Наблюдая за внутренней планетой с Земли,
мы можем заметить следующие моменты.
Соединение, когда планета находится за
Солнцем и не видна. Через какое-то время
планета (как и Луна после новолуния) выходит
слева из-за Солнца и становится доступной
для наблюдений на западе в лучах вечерней
зари.
Постепенно планета достигает наибольшего
удаления от Солнца (восточной элонгации),
при которой условия вечерней видимости
наиболее благоприятны, а затем начинает,
двигаясь относительно Солнца слева направо,
приближаться к Солнцу и вновь вступает
в соединение с Солнцем, находясь перед
ним. Если бы плоскости их орбит совпадали
с плоскостью орбиты Земли, то в этот момент
планета проектировалась бы на диск Солнца
и могла быть видима в виде черного пятнышка.
Обычно же планета проходит выше или ниже
Солнца и в соединении не наблюдается.
После соединения планета оказывается
справа от Солнца, достигает западной
элонгации, проходя фазы от узкого серпа
до половины диска, и видна на востоке
по утрам. Затем движение меняется на обратное,
справа - налево, планета перемещается
к Солнцу, уменьшаясь в угловых размерах
и приближаясь к полной фазе.
После выхода из-за Солнца планета видна
в полной фазе, в восточной элонгации видна
половина освещенного диска, затем фаза
начинает уменьшаться, но угловые размеры
серпа увеличиваются, так как планета
приближается к Земле.
Внутренние планеты не отходят далеко
от Солнца и всегда наблюдаются в лучах
утренней или вечерней зари.
Величина элонгации Меркурия невелика
- не более 28°, остальное время Меркурий
постоянно скрывается в лучах Солнца и
доступен наблюдениям только вблизи элонгаций.
Венера отходит от Солнца на 45 - 48° и легко
наблюдается в виде "утренней" или
"вечерней звезды" как самый яркий
объект на сумеречном небе. Примерно через
полтора года положения Венеры повторяются.
Внешние планеты отходят от Солнца на
любое расстояние и всегда видны в полной
фазе. Когда внешняя планета видна после
захода Солнца на западе, она перемещается
среди звезд прямым движением, то есть
с запада на восток, как и Солнце. Но скорость
ее движения меньше, Солнце постепенно
нагоняет планету, и она перестает быть
видимой в лучах Солнца, вступая в соединение.
Затем, когда Солнце обгонит планету, она
становится видимой на востоке перед восходом
Солнца. Скорость прямого движения постепенно
уменьшается, планета останавливается
и затем начинает перемещаться среди звезд
попятным движением с востока на запад,
описывая замкнутую петлю или просто зигзаг.
Через некоторое время планета снова останавливается,
меняет направление своего движения на
прямое, снова ее с запада нагоняет Солнце,
и она перестает быть видимой.
Из-за большого расстояния от Солнца внешние
планеты почти не имеют фаз и всегда видны
полным диском. В середине дуги своего
попятного движения планеты находятся
в созвездии, противоположном тому, в котором
находится Солнце и доступны для наблюдений
всю ночь. Планеты движутся всегда по зодиакальным
созвездиям вблизи эклиптики, так как
углы наклона их орбит не превышают 2 -
3° (у Меркурия 7°). Наиболее быстро относительно
звезд перемещаются Венера и Марс, медленнее
Юпитер и еще медленнее Сатурн.
Видимым парадом планет называется планетная конфигурация,
когда пять ярких планет Солнечной системы
(Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн)
в своем движении по небосводу подходят
друг к другу на близкое расстояние и становятся
видны в одно время в небольшом секторе
(10 - 40 градусов) неба.
Для того, чтобы все пять ярких планет
были видимы одновременно, непременно
должно быть выполнено условие, чтобы
Марс, Юпитер и Сатурн имели примерно одинаковую
долготу и были видимы около внутренних
планет, а Меркурий и Венера находились
в восточной элонгации от Солнца весной,
и в западной элонгаци, осенью (для северного
полушария Земли и для средних широт).
Именно в такие элонгации Меркурий, может
быть наблюдаем достаточно продолжительное
время. Менее жесткие условия видимости
у Венеры, т.к. ее максимальная элонгация
составляет 48 градусов (у Меркурия она
составляет 28 градусов).
Из выше описанного видно, что парад планет
можно наблюдать, либо вечером, либо утром.
Мини-парад планет с участием четырех
планет происходит чаще, а мини-парады
планет с участием трех планет можно наблюдать,
ежегодно (или даже два раза в году), однако
условия их видимости не одинаковы для
различных широт Земли. Так, например,
замечательный парад из 4 ярких планет
в середине мая 2011 года, когда планеты
соберутся в секторе 7 градусов(!), можно
будет наблюдать в экваториальных областях
и южном полушарии Земли, а для жителей
средних широт северного полушария парад
практически не будет виден, т.к. планеты
будут восходить одновременно с Солнцем.
В утренние часы середины октября у горизонта
можно будет найти Меркурий, чуть выше
Марс, намного выше и правее Юпитер, и еще
выше и правее (на юге) Сатурн. Карту видимости
вы можете найти в рубрике в разделе События
месяца. Следите за данной рубрикой. В
ней вы ежемесячно можете узнавать об
основных астрособытиях текущего месяца!
Следующий мини-парад планет из 4 ярких
планет (сектор 65 градусов) состоится в
августе 2008 года (сектор 20 градусов). Видимые
парады планет с участием пяти ярких планет
происходят не чаще чем раз в 18-20 лет и
следующий тесный парад из 5 планет в секторе
38 градусов, состоится в марте 2022 года,
но условия видимости его будут неблагоприятны
для жителей России. Но зато уже в июне
2022 года жителям России все таки повезет,
и они увидят все пять планет одновременно,
но расположенных уже в секторе 115 градусов,
а располагаться они будут Меркурий, Венера,
Марс, Юпитер, Сатурн. Такое сочетание
случается еще реже, чем парад 5 планет.
Парадом планет называется, так же, конфигурация
планет Солнечной системы, когда планеты,
в том числе и невидимые невооруженным
глазом, "выстраиваются" по одну сторону
от Солнца в небольшом секторе. В такой
конфигурации Меркурий и Венера могут
быть не видимы с Земли, т.к. находятся
в нижнем соединении с Солнцем, но зато
внешние планеты видимы, практически,
в одном направлении. Ближайшая такая
конфигурация (исключая Плутон) ожидается
через 170 лет.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Таким образом, рассмотрев закономерности и принципы возникновения, строения Солнечной Системы, можно сделать вывод, что планеты в данной системе можно разделить на две группы – планеты –гиганты(Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) и планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон). К главным особенностям планет-гигантов можно отнести то, что они отличаются большим числом спутников, находятся далеких орбитах от Солнца, а также эти планеты не имеют твердых поверхностей. Планеты земной группы - имеют твердые поверхности, имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды, они медленно вращаются вокруг своих осей, у них мало или вообще нет спутников.
Изучив спутники планет Солнечной Системы, я также пришел к выводу, что их легко можно разделить на две группы. Семь из них можно назвать «гигантскими лунами». Их диаметры заключены в пределах 3000–6000 км, т. е. по величине эти спутники сравнимы с планетой Меркурий. Все остальные спутники, напротив, совсем крошечные — обычно меньше 1000 км в поперечнике. Диаметры многих из них составляют всего несколько десятков километров. Астрономы иногда даже называют их «летающими горами». Интересно заметить, что шесть из семи «гигантских лун» принадлежат трем крупнейшим планетам: Юпитеру, Сатурну и Нептуну. Эти три планеты настолько громадны, что по сравнению с ними даже самые большие их спутники кажутся крошечными. Характерно, что массы этих шести лун обычно меньше 0,001 массы планеты, вокруг которой они обращаются. Седьмая «гигантская луна» обращается вокруг Земли, которая принадлежит к числу самых малых планет в Солнечной системе. Поэтому Земля и ее спутник — Луна — не очень сильно отличаются по размеру и массе. Действительно, Земля только в 81 раз массивнее Луны. Это необычное явление, так как большинство других спутников в Солнечной системе является просто карликами по сравнению с их родительскими планетами. Земля и Луна вполне сравнимы по своим размерам. Поэтому Землю и ее спутник, строго говоря, можно назвать двойной планетой.
По моему мнению, все вышеописанные явления являются ничем иным, как установленным всеми существующими физическими природными законами, балансом в Солнечной Системе. Все эти законы уже неоднократно просчитывались и доказывались учеными-астрономами.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бронштэн В. А. Планеты и их
наблюдения. М. , 1979
2. Кауфман У. Планеты и луны. М. , 1982
3. Ксанфомалити Л. В. Парад планет. М. , 1997
4. Маров М. Я. Планеты Солнечной системы.
М. , 1986
5. Уипл Ф. Л. Семья Cолнца. М. , 1984
6. Шевченко В. В. Луна и ее наблюдение. М.
, 1983
