Планеты солнечной системы

Планеты солнечной системы

Введение.

Солнечная система образовалась около 4,6 млрд. лет назад. Группа планет вместе с Солнцем и составляют Солнечную систему. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон, которые со своими 57 спутниками обращаются вокруг массивной звезды по эллиптическим орбитам.

Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собою горячий газовый шар. Оно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела Солнечной системы вместе взятые. Именно поэтому всё в Солнечной системе можно приближенно считать вращающимся вокруг Солнца. Землю Солнце "перевешивает" в 330 тысяч раз.

Солнце - ближайшая к Земле звезда, оно - единственная из звёзд, чей видимый диск различим невооруженным глазом. Все остальные звёзды, удалённые от нас на световые года, даже при рассмотрении в самые мощные телескопы, не открывают никаких подробностей своих поверхностей. Свет от Солнца до нас доходит за восемь с третью минут. По одной из гипотез, именно вместе с Солнцем образовалась наша планетная система, Земля, а затем и жизнь на ней.

Как и все звёзды, Солнце родилось в сжавшейся газопылевой туманности. В центральной части температура на Солнце равна 15.000.000 К, а давление достигает сотни миллиардов атмосфер.

Все планеты условно разделены на две большие группы имеющие схожий химический состав, среднюю плотность и сопоставимые размеры.

Внутренняя или земная группа (расположенные ближе к Солнцу) - в нее входят Меркурий, Венера, Земля, Марс.

Внешняя группа (планеты- гиганты) - в нее входят Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Планета Плутон, из-за своих особенностей ни входит, ни в одну из групп и рассматривается обособленно.

Меркурий

http://www.zvezdi-oriona.ru/pictures/131785/mercury_.gifМеркурий - самая маленькая планета земной группы и ближайшая к Солнцу из всех планет. На небосклоне Меркурий не отходит далеко от центрального светила - максимум  на  29°. Виден он либо перед восходом Солнца (утренняя видимость), либо после  захода (вечерняя видимость) и только вблизи (максимальных угловых  удалений от Солнца). Но даже в эти периоды увидеть  его  не  всегда  можно  из-за значительного наклона его орбиты к.  Планета  видна  невооруженным глазом в виде серпа (различимого, конечно только в телескоп или бинокль). В периоды видимости блеск Меркурия составляет в максимуме около -1. 

Общие сведения

Расстояние от Солнца - 0,39 а.е., экваториальный диаметр - 4, 8 тыс. км, в 0,4 земного, масса - 3,3. 1023 кг, 0,06 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца - 88 дней. Название свое планета получила в честь бога тогровли.

История открытий

Весьма распространена легенда о том, что Коперник так и не смог за всю жизнь увидеть Меркурий, о чем очень сокрушался. И действительно, сделать это непросто. Что ж, по иронии судьбы в день рождения Коперник имел отличную возможность посмотреть на Меркурий: на тот день прошло лишь пять дней с элонгации планеты, вечером можно было ее видеть как звезду 0,8 величины. Через месяц с небольшим наступила прекрасная утренняя видимость Меркурия! В возрасте 4-х и 5-ти месяцев Коперник пропускает еще два периода видимости Меркурия, и.т.д - в первый год жизни Коперника (в Польше) Меркурий не сильно прятался.

Если перенестись в год его возвращения на родину после образовательных мытарств по Европе, в год 1503-й, то увидим, что Меркурий был доступен наблюдениям в январе, апреле, мае, августе, сентябре, ноябре. Наугад беря 1540-й год, видим, что и здесь можно было, при желании, в мае, а особенно в октябре не остаться без увиденного Меркурия. Поэтому, позволим себе усомниться в достоверности некоторых легенд.

В 1631 году впервые наблюдалось прохождение Меркурия по диску Солнца, предсказанное Кеплером. Копернику, кстати, таких возможностей представилось только две: в 1506-м и в 1536-м годах. И, если погода подкачала, может, об этом и сокрушался великий муж? Но... рано еще было тогда для таких наблюдений, их не умели предсказывать. Первое наблюдение прохождения Меркурия по диску Солнца произошло 7-го ноября 1631-го года, спустя 88 с половиной лет после смерти Коперника.

Только в 1965 году измерен период обращения планеты вокруг оси, раньше считалось, что она всегда повернута к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле. С помощью методов радиолокации выявлено, что Меркурий, все же, быстрее делает один оборот вокруг оси, чем виток вокруг Солнца.

Венера.

http://www.zvezdi-oriona.ru/pictures/136179/venus0.gifВенера - вторая по удаленности от Солнца и по массе среди планет земной группы. Венера так же, как и Меркурий, не отходит на небе на большое расстояние от Солнца. В моменты элонгаций Венера может удалиться от нашей звезды максимум на 48°. Как и у Меркурия, у Венеры есть периоды утренней и вечерней видимости. Венера - третий по яркости объект на нашем небе. В периоды видимости ее блеск в максимуме составляет около -4,8. Снимок сделан не в видимых лучах. Изображение Венеры получено в ультрафиолетовом диапазоне 7 февраля 1974-го года "Маринером 10" Здесь отчетливо подчеркнута структура облаков планеты, неразличимая в видимом диапазоне из-за непрозрачной атмосферы.

Общие сведения

Расстояние от Солнца - 0,72 а.е., экваториальный диаметр - 12,1 тыс. км, 0,95 земного, масса - 4,9.1024 кг, 0,82 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца - 225 дней. Планета названа так в честь богини любви.

История открытий

В телескоп, даже небольшой, можно без труда увидеть и пронаблюдать изменение видимой фазы диска планеты. Их впервые наблюдал в 1610-м году Галилей. Атмосферу на Венере открыл М.В. Ломоносов 6 июня 1761-го года (по новому стилю), когда планета проходила по диску Солнца. Это очень редкое явление, ближайшее состоится в 2004 году, 8 июня, а следующее за ним - 6 июня 2012-го года.

Самые зоркие из нас, людей, могут увидеть серп Венеры и невооруженным глазом. Такие случаи документально отмечены. Чем Вы хуже?

Первые две отечественные автоматические станции "Венера", направленные к планете в 60-х годах, не смогли достигнуть цели, сойдя с траектории. Первый же успешный в истории человечества межпланетный перелет совершила "Венера 3" Она достигла Венеры 1-го марта 1966-го года. Спускаемый аппарат "Венеры 4" на высоте 23 км от поверхности планеты разрушился, не выдержав суровых условий венерианской атмосферы. Спускаемые аппараты следующих двух "Венер" приблизились к поверхности еще на 3 км. Лишь спускаемый аппарат "Венеры 7" 15-го декабря 1970-го года достиг поверхности и проработал на ней 23 минуты, успев провести массу исследований в атмосфере, измерив температуру на поверхности (около 500°С) и давление (100 атмосфер).

Впервые людям удалось увидеть поверхность Венеры 22 октября 1975-го года (в день, когда автору стукнуло 9 месяцев). Советская "Венера 9" и (позже) "Венера 10" приземлились (привенерились) и передали первые снимки. Аппараты садились на планету и раньше (первой была посадка "Венеры 7"), но тогда проводились другие исследования. Из-за высокой температуры аппаратура автоматических станций на поверхности может работать лишь несколько часов. Первую посадку на дневной стороне Венеры осуществила советская "Венера 8" (на черно-белом снимке). "Венера 13" и "Венера 14" исследовали состав венерианской поверхности, который оказался схож с химическим составом земной коры. Они же передали первые и до сих пор единственные цветные изображения поверхности Венеры.

Венера 15" и "Венера 16" в 1983-м году с помощью радиоволн произвели картографирование большей части северного полушария планеты. Американский "Магеллан" в 1990-м году произвел почти полное картографирование Венеры, более детальное. Именно полученные им данные радионабдюдений с помощью компьютеров превратили в многочисленные изображения поверхности планеты. Все они являются результатом долгих трудов сотрудников NASA, которому и принадлежит часть авторских прав на эти снимки

К Венере приближались и другие аппараты. Например, в 1984-м году "Вега 1" и "Вега 2" (международный проект с советским участием).

Наблюдения планеты в видимом диапазоне длин волн затруднен близким расположением ее к Солнцу на небосклоне, а также (и в основном) плотной атмосферой Венеры, скрывающей поверхность. Радиолокоционные исследования наиболее информативны в этом плане.

Особенности вращения Венеры

С помощью радиоволн было установлено, что Венера вращается вокруг своей оси в направлении обратном направлению вращения почти всех планет - по часовой стрелке, если смотреть с северного полюса планеты. Вращается Венера очень медленно. Если исходить из общепринятой схемы образования Солнечной системы, следует ожидать вращения планет в одну сторону как по орбитам, так и вокруг оси. Для оправдания имеющихся исключений (Венеры и Урана), предполагают, в частности, возможные столкновения этих планет на ранних стадиях их формирования с крупными небесными телами. Катастрофа такого плана могла вполне повлечь за собою изменение ориентации оси вращения планет.

Химический состав, физические условия и строение Венеры

Венера - планета, ближе всех подходящая в движении своем к Земле. По своим размерам она схожа с Землей и так же обладает обширной атмосферой, хотя Венерианская воздушная оболочка куда как внушительнее Земной. Давление вблизи поверхности планеты составляет около 95 атмосфер! Состоит эта атмосфера, в основном, из углекислого газа с примесями азота и кислорода. Углекислый газ является причиной явления, которое называется парниковым эффектом. Сущность явления состоит в том, что углекислый газ, пропуская солнечные лучи позволяет нагреваться поверхности и воздуху в близи нее, но это тепло он не выпускает обратно в космос. Из-за этого поверхность Венеры сильно разогрета. На Земле этот эффект также наблюдается, но масштабы его гораздо скромнее.

Снимок верхних облачных слоев Венеры. 21 марта, 1995-го года, HST. Этот снимок получен 24-го января 1995-го года телескопом имени Хаббла с расстояния 113,6 миллионов километров. Облака Венеры состоят, в основном, из паров серной кислоты, воды же найдено в них очень мало. Эти облака постоянно скрывают от наблюдателей поверхность планеты, изучение которой, за исключением нескольких исследований космических аппаратов отечественной серии "Венера", ведется радиолокационными методами. В ультрафиолетовых лучах облака Венеры сильно отличаются друг от друга. Вероятно, они являются отражением воздушных течений, происходящих, так же, как и на Земле из-за разницы давлений. Светлые облака вблизи полюсов Венеры вытянуты параллельно дугам широт. Яркие участки в приполярных областях, видимо, являются промежутками между большими облаками, а темные показывают на наличие большого количество диоксида серы в верхних облаках. Уже после первых полетов космических кораблей к Венере астрономы узнали, что детали венерианских облаков движутся с востока на запад с преобладающими на планете ветрами, совершая полный оборот вокруг ее оси за 4 дня. Цвета на изображении усилены с целью увеличения контрастности. Тонкая поверхностная кора когда-то делала Венеру самым активным небесным телом Солнечной системы, если говорить о поверхностях (у Солнца поверхности, напомним, нет). Радиолокационные наблюдения обнаружили на Венере множество вулканов и бывших лавовых рек.

Земля.

Земля - третья планета от Солнца и пятая по массе среди планет. При наблюдении с других планет Земля - очень яркий объекет. В лучшие дни (в противостоянии) блеск Земли составляет на Меркурии около -4,8, на Венере (не будь у нее такой плотной атмосферы) - примерно -6,4. В элонгациях на Марсе Земля сияет, как звезда -2,4 величины. При сходных условиях, с одного из спутников Юпитера можно было бы попробовать увидеть поблизости от Солнца звезду с блеском 1,5. На Сатурне (или, скажем, в его окрестностях) если и удается рассмотреть возле яркого Солнца Землю, то как звездочку третьей величины. С Луны в "полноземлие" Голубая планета по яркости достигает -16,5.

Земля удалена от Солнца на  1 а.е., диаметр планеты - 12,8 тыс. км, масса - 6.1024кг. Период обращения вокруг центрального светила - 365 с четвертью дней. Средняя температура - 288 К (+15°С). Земля - единственная планета, на которой обнаружена {:э)} жизнь.Длительное существование воды и жизни на поверхности Земли стало возможным благодаря трем основным характеристикам - ее массе, гелиоцентрическому расстоянию и быстрому вращению вокруг своей оси.

Именно эти планетарные характеристики определили единственно возможный путь эволюции живого и неживого вещества Земли в условиях Солнечной системы, итоги которого запечатлены в неповторимом облике планеты. Эти три важнейшие характеристики у других восьми планет Солнечной системы существенно отличаются от земных, что и явилось причиной наблюдаемых различий в их строении и путях эволюции.

Масса современной Земли равна 5,976 · 10 27 г. В прошлом вследствие непрерывно протекающих процессов диссипации летучих элементов и тепла она, несомненно, была больше. Масса планеты играет определяющую роль в эволюции протовещества. Шарообразная форма Земли свидетельствует о преобладании гравитационной организации вещества в теле планеты.

С ростом глубины растут давление и температура. Вещество переходит в расплавленное и даже ионизованное состояние, благодаря чему возрастает его химический потенциал. Тем самым создаются предпосылки для длительной термической и, следовательно, геологической активности планеты. Средний радиус гелиоцентрической орбиты Земли (расстояние от Солнца) равен 149,6 млн. км. Эта величина принята в качестве астрономической единицы. Почему мы выделяем этот параметр среди множества других? Дело в том, что на этом расстоянии количество солнечного тепла, достигающего поверхности Земли, таково, что выносимая из недр вода имеет возможность длительное время сохраняться в жидкой фазе, формируя обширные океанические и морские бассейны. Уже на орбите Венеры, расположенной на 50 млн. км ближе к Солнцу, и на орбите Марса, расположенного на 70 млн. км дальше от Солнца, чем Земля, таких условий нет. На Венере из-за избытка солнечного тепла вода испаряется и может существовать только в атмосфере планеты, на Марсе из-за недостатка тепла пребывает в замерзшем состоянии под грунтом планеты (возможно, в форме мерзлоты). И наконец, вращение Земли: полный оборот вокруг своей оси относительно Солнца планета делает за 24 часа, или за 86400 с; относительно звезд - за 86164 с. Благодаря столь быстрому вращению возникли динамические условия, необходимые для образования земного магнитного поля. Без магнитного экрана развитие современных форм жизни при прочих благоприятных условиях было бы невозможно. Поток солнечных частиц высоких энергий беспрепятственно достигал бы земной поверхности, неся гибель живому веществу. Жизнь в этих условиях могла бы зародиться и существовать лишь под водой или глубоко в грунте. Суша являла бы собой мертвые пустыни, лишенные растительности и каких-либо живых существ.

Суточное вращение Земли обеспечивает также попеременное нагревание и охлаждение ее поверхности. Это способствует развитию водной и воздушной циркуляции, ускорению динамики всех процессов жизнедеятельности биосферы, преобразованию вещества земной коры.

Наклон оси вращения к плоскости орбиты (23°27 ? ) приводит к периодическому (сезонному) изменению количества солнечного тепла, получаемого различными участками земной поверхности при движении планеты по гелиоцентрической орбите. Полное обращение вокруг Солнца Земля делает за 365,2564 звездных суток (сидерический год), или 365,2422 солнечных суток (тропический год).

Во многом благодаря тому, что наша планета достаточно массивна для  того, чтобы удержать возле себя атмосферу, состоящую сейчас, в основном,  из  тяжелых молекул азота и кислорода, на Земле смогла  возникнуть  жизнь.  По  самым свежим данным, это произошло 3,85 миллиарда лет тому назад, где-то через 700 млн. лет после образования самой планеты. Температура на Земле  такова,  что при разных условиях вода может находится на нашей планете в жидком, твердом и газообразном состоянии. Благодаря жидкой фазе (самой  активной)  на  Земле более быстро проходят многие химические реакции - вода прекрасный  катализатор. Это обстоятельство также сыграло немалую роль в образовании и развитии жизни на Земле. Мировой океан занимает 2/3 всей поверхности планеты. Из-за постоянного выветривания, поверхность на Земле  все время  обновляется, стираются  следы  прошлого,  разрушаются метеоритные кратеры, которых на Земле по той же причине совсем немного.  Материки и их части вовсе не неподвижны. Горы поднимаются и стираются в песок. Равнины заливаются морями и вновь предстают перед солнцем. Геологам  и  археологам,  порой,  стоит большого труда раскрыть тайны далеких времен.  Многие секреты  развития жизни на нашей планете, а также великая тайна  ее  зарождения,  пожалуй, могут навсегда остаться за надежной вуалью тысячелетий.

Влияние биосферы (в последние столетия - особенно человека) на земные  условия также велико. Появление в море и на суше растений повлекло за собою обогащение атмосферы кислородом. Появился озоновый слой, защищающий все живое от вредного влияния лучей из космоса. Живые организмы изменили состав внешних слоев земной коры, где появились нефть, уголь. Человек активно влияет на планету в целом, на климат, на состав атмосферы, ему даже под силу уничтожить Землю. Биологические процессы вполне выросли по масштабам до космически значимых.

Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы. Преобладают на нашей планете такие элементы как железо, кислород, кремний. Содержание легких элементов невелико, молекулы водорода и гелия, обладая большими  скоростями, довольно легко преодолевали притяжение скромной по сравнению с планетами-гигантами Земли. Атмосфера Земли более чем на три четверти - азот. 

Из-за того, что в начальной стадии существования Земля была частично расплавлена, в ее недрах, как и в недрах других планет земной группы, произошло расслоение веществ: самые легкие образовали атмосферу, самые тяжелые образовали ядро. У Земли ядро - железное.  На рисунке приведено строение земных недр.

Земная кора в верхней своей части образована осадочными породами, т.е. породами, являющимися результатом переработки внешними влияниями горных пород. Такое влияние оказывают выветривание, жизнедеятельность организмов, гидросфера Земли. Дальше к центру планеты земная кора состоит из различных базальтов. Вещество внешней части верхней мантии находится в расплавленном или полурасплавленном состоянии. Можно сказать, что участки земной коры, тектонические плиты, а вместе с ними и материки, как бы плавают по поверхности этого очень вязкого океана.  Внутренние слои верхней мантии - твердые. До этих слоев простираются снаружи тектонические разломы, здесь же находятся очаги землетрясений. Приближаясь мысленно к центру, мы будем наблюдать повышение плотности вещества. Тяжелые металлы, преимущественно железо, сосредоточены в ядре. К центру повышается и температура. В самом сердце Земли она выше, чем на поверхности Солнца. Так что у Земли есть и внутренний источник тепла.

Площадь поверхности Земли равна 510 млн. км 2 , средний радиус сферы - 6371 км.

Как было сказано ранее, внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл - проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным. Из-за того, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Только немногие помнят, что магнитная стрелка указывает не на истинный Северный полюс, а на Северный магнитный полюс. Он, кстати, медленно перемещается вместе с самой магнитной осью из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Земли несимметрично. 

В идеальном и гипотетическом предположении, в котором Земля была бы одинока в космическом пространстве, силовые линии магнитного поля планеты располагались бы таким же образом, как и силовые линии обычного магнита из школьного учебника физики, т.е. в виде симметричных дуг протянувшихся от южного магнитного полюса к северному. Плотность линий (напряженность магнитного поля) падала бы с удалением от планеты. На деле, магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за удаленности можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе - солнечным ветром, так не поступишь. Солнечный ветер представляет собою потоки мчащихся со скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли, сильно деформируя его, как это представлено на рисунке. Благодаря своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень вредны для всего живого. При взаимодействии упоминавшихся полей образуется граница (очерченная область в зеленых тонах), по одну сторону которой находится возмущенное (подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного ветра, по другую - возмущенное поле Земли. Эту границу стоит рассматривать как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы. Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место вытянутость до 1 000 радиусов Земли.

Страницы: 1, 2, 3, 4