Планет солнечной системы 11: состав, строение, объекты, небесные тела, названия планет и их расположение в Солнечной системе
состав, строение, объекты, небесные тела, названия планет и их расположение в Солнечной системе
Солнечная система — звёздная система в галактике Млечный Путь, включающая Солнце и естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него: планеты, их спутники, карликовые планеты, астероиды, метеороиды, кометы и космическую пыль.
Строение Солнечной системы
В состав солнечной системы входит восемь основных планет и пять карликовых, вращающихся приблизительно в одной плоскости. По своим физическим свойствам планеты делятся на земную группу и планеты-гиганты.
Планеты земной группы относительно небольшие и плотные, состоят из металлов и минералов. К ним относятся:
- Меркурий,
- Венера,
- Земля,
- Марс.
Планеты-гиганты во много раз больше других планет, они состоят из газов и льда. Это:
- Юпитер,
- Сатурн,
- Уран
- Нептун.
Орбита Земли делит солнечную систему на две условные области.
Во внутренней находятся ближайшие к Солнцу планеты — Меркурий и Венера. Во внешней области — более удалённые от Солнца, чем Земля: Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Пространство между орбитами Марса и Юпитера, а также за Нептуном (пояс Койпера) занимают малые небесные тела: малые планеты и астероиды. Также по пространству Солнечной системы курсируют кометы и потоки метеороидов.
Рассмотрим планеты солнечной системы по порядку.
Состав Солнечной системы
Объекты Солнечной системы в сравнительном масштабеИсточник: livejournal.com
Солнце
Источник: stock.adobe.com
Звезда класса «жёлтый карлик». 98% массы Солнца приходится на водород и гелий, но в нём также содержатся все известные химические элементы. Солнце ярче, чем 85% звёзд в галактике, а температура его поверхности превышает 5 700°C.
Солнце почти в 110 раз больше Земли, а его масса в тысячу раз превосходит массу всех планет, вместе взятых. Именно благодаря солнечному свету и теплу на Земле существует жизнь.
<<Форма демодоступа>>
Меркурий
Самая близкая к Солнцу и самая маленькая планета солнечной системы — Меркурий лишь немного больше Луны. Меркурий получает в семь раз больше тепла и света, чем Земля, поэтому температура его поверхности колеблется от +430°C днём до −190°C ночью. Это самый большой температурный перепад в солнечной системе.
Несмотря на то что люди наблюдали Меркурий на небе с древнейших времён, известно о нём немного. Первый снимок его поверхности был получен только в 1974 году. Она оказалась покрыта многочисленными кратерами и скалами.
Источник: mks-onlain.ru
Атмосфера практически отсутствует — возможно, причиной тому солнечное излучение, а может быть, небесное тело такого размера просто не в состоянии удерживать плотную газовую оболочку.
Поскольку для оборота вокруг Солнца Меркурию нужно пройти гораздо меньшее расстояние, чем Земле, год на нём значительно короче — всего 88 земных суток.
За один меркурианский день успевает пройти более двух местных лет. Поскольку ось вращения планеты почти не наклонена, год на ней не делится на сезоны.
Меркурий назван по имени древнеримского бога торговли и хитрости.
Венера
Венера — вторая планета от Солнца и ближайшая к Земле. Венеру иногда называют «близнецом» нашей планеты: её размеры и масса очень близки к земным. Однако на этом сходство заканчивается.
Венера окутана очень плотным слоем облаков, за которыми невозможно разглядеть поверхность. Из-за парникового эффекта она нагревается до 480°C — абсолютный рекорд для солнечной системы. Облака проливаются кислотными дождями и пропускают только 40% солнечного света, поэтому на планете царит вечный сумрак.
Из-за сильнейшего атмосферного давления (как на глубине 900 метров в земных океанах) ни один исследовательский аппарат, отправленный на Венеру, не просуществовал дольше двух часов. Тем не менее учёным удалось узнать, что атмосфера планеты на 94% состоит из углекислого газа, а состав грунта не отличается от других планет земной группы.
На Венере много вулканов, но почти нет кратеров — все метеориты сгорают в плотной атмосфере.
Источник: mks-onlain.ru
День на Венере длится дольше, чем на любой другой планете — около 243 земных суток. Продолжительность года чуть уступает дню — 225 земных суток. Как и на Меркурии, сезонов на Венере нет.
Облака Венеры хорошо отражают солнечный свет, поэтому на земном небе планета светится ярче других. Возможно, именно поэтому древние римляне связали её с богиней красоты и любви. Примечательно, что Венера — одна из двух планет солнечной системы, вращающихся вокруг оси по часовой стрелке.
Земля
Земля — третья планета от Солнца и крупнейшая в земной группе. Уникальные условия Земли позволили развиться на планете жизни.
Атмосфера Земли состоит из азота (78%), кислорода (21%), углекислого и других газов (1%). Кислород и азот — необходимые вещества для строительства ДНК. Озоновый слой атмосферы поглощает солнечную радиацию.
Кислород на Земле синтезируют растения из углекислого газа. Не будь их, наша планета напоминала бы Венеру. С другой стороны, некоторое количество CO2 в атмосфере обеспечивает на Земле комфортную для жизни температуру.
70% поверхности Земли покрыты водой. В отличие от Луны и Меркурия, на Земле очень мало кратеров. Учёные считают, что они исчезли под воздействием ветра и эрозии почвы.
Из-за наклона Земной оси (23,45°) на Земле хорошо различимы сезоны года. Для оборота вокруг своей оси Земле требуется чуть менее 24 часов — это самый короткий день среди планет земной группы.
Земля имеет спутник — Луну. Её размер составляет ¼ земного диаметра, что довольно много для спутника. Притяжение Луны влияет на земную воду, вызывая приливы и отливы. Вращение Луны вокруг своей оси и вокруг Земли синхронно, поэтому Луна всегда обращена к Земле только одной стороной.
Восход Земли над Луной. Фото астронавта Уильяма Андерса, 1968Источник: wikipedia.org
Земля — единственная планета, название которой не связано с мифологией.
И русское «земля», и английское «earth», и латинское «terra» обозначают почву или сушу.
Марс
Марс — четвертая планета от Солнца — меньше Земли почти в два раза. Долгое время считалось, что на красной планете существует жизнь. Люди наблюдали на его поверхности объекты, казавшиеся им постройками, дорогами и даже гигантскими скульптурами. Однако на поверку марсианская цивилизация оказалась обманом зрения. Многочисленные исследовательские миссии пока тоже не подтвердили наличие какой-либо жизни на поверхности планеты.
Фото с поверхности Марса, выполненное марсоходом «Curiosity», 2017Источник: nasa.gov
Атмосфера Марса по составу напоминает венерианскую — 95% углекислого газа. Но поскольку она очень тонкая и разреженная, парникового эффекта не возникает, поэтому максимальная температура поверхности планеты — около 0°C, а атмосферное давление в 160 раз меньше, чем на Земле. В составе марсианской атмосферы есть водяной пар, а на полюсах лежат шапки ледников, но жидкой воды на поверхности нет.
И всё же учёные считают Марс самой перспективной планетой для освоения, поскольку погодные условия на ней довольно приемлемы для человека. Если не считать низкое содержание кислорода в атмосфере, радиацию и пылевые бури, длящиеся по несколько месяцев. На Марсе находится самая высокая гора в солнечной системе — вулкан Олимп, высота которого 27 километров. Это в три раза выше Эвереста, высочайшей горы Земли.
Из-за удалённости от Солнца год на Марсе почти в два раза длинней земного. Скорость вращения вокруг своей оси почти такая же, как на Земле, так что сутки длятся 24 часа 40 минут. Наклон оси Марса составляет 25,2°, а значит, на нём, как и на Земле, существуют сезоны.
Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, представляющие собой бесформенные каменные глыбы сравнительно небольших размеров. Из-за красного цвета древние римляне назвали планету именем бога войны.
Юпитер
Юпитер, самая большая из планет-гигантов, отделена от Марса поясом астероидов. Масса Юпитера в два раза больше, чем масса всех остальных планет, лун, комет и астероидов системы вместе взятых.
По яркости на земном небе он уступает только Венере. Люди наблюдали его с древнейших времён и связывали с сильнейшими богами своих пантеонов. Юпитер — имя римского царя богов.
Юпитер является газовым гигантом. Коричневые и белые полосы — это облака соединений серы, которые движутся в атмосфере планеты с чудовищной скоростью. Большое красное пятно Юпитера — гигантский вихрь. С момента его обнаружения в 1664 году он стал заметно меньше, но и теперь в несколько раз превосходит Землю по размерам.
О структуре планеты учёные пока только догадываются. Предположительно она состоит из газов, плавно переходящих в металлическое состояние по мере приближения к ядру. Считается, что ядро Юпитера каменное. Сильнейшее в системе магнитное поле Юпитера воздействует на частицы в миллионах километрах вокруг и даже достигает орбиты Сатурна. Это одна из причин огромного числа спутников у планеты.
Крупнейшие спутники Юпитера.Источник: mks-onlain.ru
В 1610 году астроном Галилео Галилей обнаружил четыре крупнейших спутника Юпитера.
В наше время известно 79 объектов, вращающихся вокруг планеты. Некоторые из них напоминают Луну, другие выглядят как большие астероиды. Особый интерес представляет Ио — планета с мощнейшими в системе вулканами. Более мелкие частицы образуют вокруг Юпитера кольца, хотя они не так заметны, как у соседнего Сатурна.
Сатурн
Шестая планета от Солнца. Как и спутники Юпитера, Сатурн был обнаружен Галилеем в начале XVII века. На сегодняшний день эта планета остаётся одной из наименее изученных.
Атмосфера Сатурна состоит из водорода (96%) и гелия (4%) с незначительными вкраплениями других газов. Скорость ветра на Сатурне достигает 1 800 км/ч — это самые сильные ветра в системе. Облака в его атмосфере тоже образуют полосы и пятна гигантских вихрей, хоть и менее заметные, чем на Юпитере.
О происходящем за атмосферным слоем планеты известно мало. Предположительно, в центре находится металлосиликатное ядро, окружённое спрессованными до состояния металла газами, плотность которых уменьшается по мере удаления от ядра.
Планета находится в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля, и делает оборот вокруг звезды за 29,5 земных лет. Наклон оси Сатурна напоминает земной. По скорости вращения вокруг своей оси Сатурн уступает только Юпитеру. Как и у других газовых гигантов, скорость вращения на разных широтах у планеты разная. Это происходит потому, что поверхность Сатурна текучая, а не твёрдая. Плотность Сатурна так мала, что он мог бы плавать на поверхности воды.
Главная особенность Сатурна — впечатляющая система из семи колец. Они состоят из миллиардов ледяных осколков, которые отлично отражают свет, а потому хорошо заметны. Радиус колец огромен — 73 000 километров, а толщина — всего 1 километр. Считается, что эти кольца — осколки спутника, разрушенного гравитацией планеты.
Недавние исследования показали, что вокруг Сатурна вращаются 82 спутника — на данный момент это рекорд солнечной системы (до 2016 года лидером считался Юпитер). Все спутники покрыты льдом. Крупнейший, Титан, имеет плотную азотистую атмосферу и озёра жидкого метана на поверхности.
На другом спутнике, Энцеладе, обнаружена жидкая вода, выталкиваемая на поверхность гейзерами. Это делает его крайне интересным объектом для изучения.
Сатурн назван именем древнеримского бога времени, отца Юпитера.
Уран
Седьмая планета от Солнца. Уран был открыт сравнительно недавно — в 1781 году. В 1986 году его достиг единственный космический аппарат — «Вояджер-2».
Атмосфера планеты окрашена в однородный сине-зелёный цвет. Учёные предполагают, что такой её делает метан. Ядра Урана и Нептуна предположительно состоят изо льдов, поэтому их называют «ледяными гигантами». Уран — самая холодная планета в системе: средняя температура его поверхности составляет −224°C. Скорость ветра на Уране достигает 900 км/ч. Солнечный свет летит до Урана чуть менее трёх часов, а год на планете равен 84 земным.
Как и Сатурн, Уран окружён кольцами. Они не столь яркие и расположены под углом около 90° к орбите, в то время как сама планета вращается «на боку» (угол отклонения оси — 99°).
В результате половину уранианского года на южном полушарии длится день, а на южном — ночь. А следующие полгода — наоборот.
Подобно Венере, Уран вращается вокруг своей оси по часовой стрелке. На настоящий момент известно 23 спутника Урана, все покрыты льдом. Уран назван именем древнегреческого бога неба, отца Сатурна, и продолжает «семейную» линию.
Нептун
Нептун находится так далеко, что его нельзя увидеть с Земли невооружённым глазом. Он был открыт в 1846 году, когда астрономы искали планету, вызывающую орбитальные отклонения Урана.
Достоверные данные о Нептуне получены «Вояджером-2» в 1989 году. Верхние слои его атмосферы состоят из водорода (80%), гелия (19%) и метана (1%). Именно обилием метана объясняется сине-голубое свечение планеты.
Раз в несколько лет в атмосфере планеты появляются и исчезают тёмные пятна штормов. Предположительно в центре Нептуна — ледяное ядро, а мантия состоит из жидкой смеси воды и аммиака. Средняя температура поверхности — −214°С.
Солнечный свет достигает Нептуна почти за 5 часов, а нептунианский год равен 165 земным. Полный оборот вокруг своей оси планета делает довольно быстро — сутки длятся всего 17 часов. Наклон оси Нептуна близок к земному — 28°.
На настоящий момент учёные знают о 14 спутниках Нептуна, лишь один из которых (Тритон) обладает сферической формой. Это единственный в системе крупный спутник с обратным вращением. У Нептуна есть три кольца, хотя выражены они слабо.
За глубокий синий цвет планета была названа именем древнеримского бога морей.
Учите астрономию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду
ASTRO10112021 вы получите бесплатный доступ на одну неделю к курсу астрономии за 10 и 11 классы.Другие объекты Солнечной системы
Помимо планет и их спутников, в солнечную систему входит множество малых небесных тел — карликовых планет, астероидов, комет и метеороидов.
Большинство астероидов сосредоточено в поясе между орбитами Марса и Юпитера..jpg)
Это объекты неправильной формы, состоящие из металлов и силикатов. Хотя некоторые астероиды даже имеют собственные спутники, их масса слишком мала, чтобы удерживать атмосферу. Крупнейшие — карликовая планета Церера, астероиды Паллада, Веста и Гигея.
Источник: wikipedia.org
За орбитой Нептуна расположен пояс Койпера — средоточие ещё почти неизученных объектов. Самым крупным из них являются карликовая планета Плутон со спутником Хароном.
Фото поверхности Плутона, выполненное аппаратом New Horizons, 2015Источник: wikipedia.org
Под действием гравитации планет орбиты астероидов могут меняться и пересекаться. Иногда это приводит к столкновению. Планеты притягивают метеорные тела — обломки небесных тел. Если атмосфера планеты плотная — они сгорают при падении, но самые крупные всё же достигают поверхности, образуя кратеры. Последний известный случай падения метеорита на Землю произошёл в Челябинской области в 2013 году.
Кометы — малые небесные тела, движущиеся по вытянутым орбитам. Они состоят из замёрзших газов и космической пыли. По мере приближения к Солнцу частицы вещества нагреваются, образуя горящую голову и хвост кометы. Самая известная комета — Галлея — обращается вокруг Солнца за 76 лет.
Постепенно кометы разрушаются, превращаясь в поток более мелких частиц — метеороидов. Из-за небольших размеров они легко притягиваются планетами, но сгорают в плотной атмосфере. Горящие метеоры выглядят с Земли как падающие звёзды. Поэтому метеорный поток в просторечии называют звездопадом.
Движение объектов солнечной системы
Все объекты солнечной системы вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Наиболее близкую к Солнцу точку орбиты называют перигелием, а самую удалённую — афелием.
Орбиты планет расположены приблизительно в одной плоскости, поэтому периодически на Земном небе можно наблюдать Парад планет — явление, при котором несколько небесных тел будто бы выстраиваются в одну линию на небольшом угловом расстоянии друг от друга.
Межпланетное пространство
Планеты вращаются не в абсолютной пустоте — пространство между ними заполнено малыми небесными телами, вращающимися по собственным орбитам, блуждающими кометами, потоками метеорных тел и космической пылью.
Кроме того, Солнце излучает мощнейший поток заряженных частиц, называемый «солнечным ветром». Он распространяется по системе с чудовищной скоростью — до 1 200 км/с. Именно солнечный ветер порождает магнитные бури, полярные сияния и радиационные пояса планет.
Расположение Солнечной системы в Галактике
Положение Солнечной системы в Галактике
Солнце — одна из 200 миллиардов звёзд Млечного Пути, оно находится в одном из его спиральных рукавов — рукаве Ориона — на расстоянии 27 000 световых лет от центра Галактики.
Как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг центра Галактики. Солнечная система движется сквозь космическое пространство со скоростью в 250 км/с — это в сотни тысяч раз быстрее самого мощного сверхзвукового самолёта.
Полный оборот вокруг центра Млечного Пути солнечная система совершает за 226 миллионов лет — эта величина называется галактическим годом.
Изучение Солнечной системы
Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет.
В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями.
Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик.
Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей.
Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.
В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения.
В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун.
В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы.
В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну.
В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году.
В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.
Сколько планет в Солнечной системе по последним данным
Опубликовано:
Два столетия назад ученые считали, что в Солнечной системе 11 планет. Двадцать лет назад их было уже девять. Сегодня эта цифра снова отличается. Наука развивается, открывая для нас новый взгляд на мир. Дадим ответ на интересующий вопрос и расскажем все самое интересное о планетах нашей системы.
Сколько планет в Солнечной системе?
Долгое время считалось, что Солнечная система насчитывает девять планет. Однако в 2006 году ситуация поменялась: согласно определению Международного астрономического союза, в Солнечной системе ровно восемь планет. Назовем их в порядке удаленности от Солнца:
- Меркурий;
- Венера;
- Земля;
- Марс;
- Юпитер;
- Сатурн;
- Уран;
- Нептун.
Какую планету исключили из Солнечной системы? До 2006-го девятым считался Плутон. Его открыли еще в 1930-м, и с тех пор его статус не менялся. Однако в начале нового тысячелетия ученые пересмотрели определение термина «планета». Чтобы называться таковой, небесное тело должно соответствовать трем параметрам. Их называет доктор Корнеллского университета Дэйв Корнрайх:
- Тело независимо вращается вокруг звезды (по этой причине спутники, такие как Луна, не могут считаться планетой).
- Имеет круглую или почти круглую форму, возникшую благодаря действию собственной гравитации.
- Доминирует на своей орбите, то есть вблизи нет подобных крупных тел.
Плутон недостаточно велик, чтобы гравитацией очищать свою орбиту от других крупных тел. Он составляет всего 0,07 массы, сосредоточенной на его орбите. Для сравнения: Земля в 1,7 миллионов раз тяжелее всего, что попадается на ее пути.
Для подобных объектов придумали новый термин — «карликовая планета». Кроме Плутона, такими официально признаны Эрида, Макемаке, Хаумеа и Церера. Все они входят в состав пояса Койпера — особого скопления космических объектов, похожего на пояс астероидов, но в 20 раз шире и тяжелее. 2019-м также была открыта шестая карликовая планета Солнечной системы — Гигея, считавшаяся астероидом.
В 2016 году исследователи из Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун выдвинули гипотезу о девятой планете Солнечной системы. Предполагается, что у нее диаметр в несколько раз больше, чем у Земли, и вытянутая орбита с периодом обращения приблизительно 15 тысяч земных лет. Однако на данный момент поиски девятой планеты не увенчались успехом.
Какие планеты входят в Солнечную систему?
Планеты Солнечной системы делятся на группы:
- Земная группа: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты состоят преимущественно из горных пород и находятся ближе к Солнцу.
- Газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они удалены от Солнца, состоят из газа и куда более массивные, чем планеты земного типа.
Все восемь планет Солнечной системы довольно хорошо изучены:
- Меркурий — самая маленькая, но самая приближенная к Солнцу планета нашей системы. Полный оборот вокруг звезды у него занимает всего 87,97 земных суток. Здесь нет воды, а температура скачет от –173 °C до +427 °C.
- Венера — вторая по удаленности от Солнца. Во многом она похожа на Землю, вот только атмосферное давление здесь в 92 раза больше, а атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа. Венера выделяется еще и тем, что вращается в противоположном направлении, а не так, как большинство планет.
- Третья планета системы — Земля. Она обладает мощной гравитацией и магнитным полем. На данный момент это единственная известная планета во Вселенной, на которой есть жизнь.
- Марс наделен небольшими размерами и разреженной атмосферой. После того как здесь была найдена вода, ученые предположили, что миллиарды лет назад на Красной планете могла существовать жизнь. У Марса есть два естественных спутника — Фобос и Деймос.
- Юпитер — самая крупная планета Солнечной системы. Его размеры превосходят земные в 1300 раз. Кроме того, долгое время он был лидером по количеству лун: человечеству известны 79 спутников Юпитера. Самый большой их них — Ганимеда — считается самым крупным спутником Солнечной системы.
- Сатурн известен своими кольцами, но это не все. Сатурн обогнал Юпитер по количеству спутников. Их у него насчитывается 82. Самый большой из них — Титан — наделен водой и плотной атмосферой.
- Уран называют ледяным гигантом. Его недра состоят в основном изо льда, а температура достигает –224 °C.
- Нептун в настоящий момент считается самой удаленной от Солнца планетой системы. Его относят к ледяным гигантам, а следы метана в атмосфере объясняют, почему у планеты синий цвет.
Впрочем, впервые рассмотреть Нептун вблизи человечество смогло только в 1989-м, когда мимо пролетал аппарат «Вояджер-2».
Рано говорить, что Солнечная система полностью изучена. Как бы далеко ни шагнула наука, какие бы уголки Вселенной ни открывали ученые, наша родная система продолжает удивлять. Возможно, через годы в ней снова появится девятая планета.
Оригинал статьи: https://www.nur.kz/family/school/1626464-skolko-planet-v-solnechnoy-sisteme/
Подробно | Наша Солнечная система – Исследование Солнечной системы НАСА
Введение
Планетарная система, которую мы называем домом, расположена во внешнем спиральном рукаве галактики Млечный Путь.
Наша солнечная система состоит из нашей звезды, Солнца, и всего, что связано с ним гравитацией – планет Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун; карликовые планеты, такие как Плутон; десятки лун; и миллионы астероидов, комет и метеороидов.
За пределами нашей Солнечной системы планет больше, чем звезд на ночном небе. К настоящему моменту мы обнаружили тысячи планетных систем, вращающихся вокруг других звезд Млечного Пути, и обнаружили еще больше планет. Считается, что у большинства из сотен миллиардов звезд в нашей галактике есть собственные планеты, а Млечный Путь — всего лишь одна из, возможно, 100 миллиардов галактик во Вселенной.
Хотя наша планета в каком-то смысле всего лишь точка в огромном космосе, у нас там много компании. Кажется, что мы живем во вселенной, заполненной планетами — сетью бесчисленных звезд, сопровождаемых семействами объектов, возможно, некоторые из них имеют собственную жизнь.
Тёзка
Тёзка
Во Вселенной есть много планетных систем, подобных нашей, с планетами, вращающимися вокруг звезды-хозяина.
Размер и расстояние
Размер и расстояние
Наша солнечная система простирается намного дальше, чем восемь планет, вращающихся вокруг Солнца. Солнечная система также включает пояс Койпера, который находится за орбитой Нептуна. Это малозаселенное кольцо ледяных тел, почти все меньше самого популярного объекта пояса Койпера — карликовой планеты Плутон.
Космический корабль НАСА «Новые горизонты» сделал этот цветной снимок Плутона в высоком разрешении 14 июля 2015 года. Предоставлено: NASA/JHUAPL/SwRI | Полная подпись и изображение За границами пояса Койпера находится Облако Оорта. Эта гигантская сферическая оболочка окружает нашу Солнечную систему. Его никогда не наблюдали напрямую, но его существование предсказано на основе математических моделей и наблюдений за кометами, которые, вероятно, происходят оттуда.
Облако Оорта состоит из ледяных кусков космического мусора, некоторые из которых больше, чем горы, вращающихся вокруг нашего Солнца на расстоянии 1,6 световых года от нас. Эта оболочка из материала имеет толщину от 5 000 до 100 000 астрономических единиц. Одна астрономическая единица (или а.е.) — это расстояние от Солнца до Земли, или около 93 миллиона миль (150 миллионов километров). Облако Оорта — это граница гравитационного влияния Солнца, где находящиеся на орбите объекты могут развернуться и вернуться ближе к нашему Солнцу.
Гелиосфера Солнца простирается не так далеко. Гелиосфера — это пузырь, созданный солнечным ветром — потоком электрически заряженного газа, выдуваемого от Солнца во всех направлениях. Граница, на которой солнечный ветер резко замедляется из-за давления межзвездных газов, называется конечным скачком. Этот край находится между 80-100 астрономическими единицами.
Два космических корабля НАСА, запущенных в 1977 году, пересекли конечный толчок: «Вояджер-1» в 2004 году и «Вояджер-2» в 2007 году. «Вояджер-1» вышел в межзвездное пространство в 2012 году, а «Вояджер-2» присоединился к нему в 2018 году. Но пройдет много тысяч лет, прежде чем два «Вояджера» выйти из Облака Оорта.
Луны
Луны
В нашей Солнечной системе известно более 200 лун, и еще несколько ожидают подтверждения открытия. Из восьми планет только Меркурий и Венера не имеют спутников. Планеты-гиганты Юпитер и Сатурн лидируют по количеству лун в нашей Солнечной системе. В некотором смысле рои лун вокруг этих миров напоминают мини-версии нашей Солнечной системы. Плутон, который меньше нашей Луны, имеет на своей орбите пять спутников, включая Харон, спутник настолько большой, что Плутон колеблется. Даже крошечные астероиды могут иметь спутники. В 2017 году ученые обнаружили у астероида 3122 Флоренция две крошечные луны.
Эти шесть узкоугольных цветных изображений были сделаны из первого в истории «портрета» Солнечной системы, сделанного «Вояджером-1», который находился на расстоянии более 4 миллиардов миль от Земли и примерно в 32 градусах над эклиптикой. Предоставлено: Планетарный фотожурнал НАСА.Формация
Формация
Наша Солнечная система сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад из плотного облака межзвездного газа и пыли. Облако рухнуло, возможно, из-за ударной волны соседней взорвавшейся звезды, называемой сверхновой. Когда это пылевое облако разрушилось, оно образовало солнечную туманность — вращающийся диск из вещества.
В центре гравитация притягивала все больше и больше материала. В конце концов, давление в ядре стало настолько велико, что атомы водорода начали объединяться и образовывать гелий, высвобождая огромное количество энергии. С этим родилось наше Солнце, и в итоге оно собрало более 99% доступной материи.
Материя дальше по диску тоже слипалась. Эти глыбы врезались друг в друга, образуя все более и более крупные объекты. Некоторые из них выросли настолько, что их гравитация превратила их в сферы, став планетами, карликовыми планетами и большими лунами. В других случаях планеты не формировались: пояс астероидов состоит из кусочков ранней Солнечной системы, которые никогда не могли собраться вместе в планету. Другие более мелкие оставшиеся части стали астероидами, кометами, метеороидами и маленькими спутниками неправильной формы.
Структура
Структура
Порядок и расположение планет и других тел в нашей Солнечной системе обусловлены тем, как сформировалась Солнечная система. Ближайший к Солнцу только скалистый материал мог выдержать жару, когда Солнечная система была молода. По этой причине первые четыре планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — являются планетами земной группы. Все они небольшие, с твердой каменистой поверхностью.
Между тем материалы, которые мы привыкли видеть в виде льда, жидкости или газа, осели во внешних областях молодой Солнечной системы. Гравитация стянула эти материалы вместе, и именно там мы находим газовых гигантов Юпитера и Сатурна, а также ледяных гигантов Урана и Нептуна.
Как образовалась Солнечная система?
Художественное изображение крупнейших тел Солнечной системы (не в масштабе). (Изображение предоставлено НАСА/JPL)Формирование Солнечной системы началось примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда гравитация стянула облако пыли и газа вместе, чтобы сформировать нашу Солнечную систему.
Ученые не могут напрямую изучить, как сформировалась наша Солнечная система, но объединение наблюдений за молодыми звездными системами в диапазоне длин волн с компьютерным моделированием привело к моделированию того, что могло произойти много лет назад.
Как образовалось солнце?
Художественное изображение газа и пыли, окружающих молодую звезду. (Изображение предоставлено НАСА)Солнечная система опирается на наше Солнце.
Еще до появления Солнечной системы огромная концентрация межзвездного газа и пыли создала молекулярное облако, которое стало местом рождения Солнца. Низкие температуры заставляли газ слипаться, становясь все более плотным. Самые плотные части облака начали разрушаться под действием собственной гравитации, возможно, из-за взрыва соседней звезды, образуя множество молодых звездных объектов, известных как протозвезды.
Гравитация продолжала обрушивать материал на зарождающуюся солнечную систему, создавая звезду и диск из материала, из которого должны были сформироваться планеты. В конце концов, по данным НАСА, новорожденное солнце охватило более 99% массы Солнечной системы . Когда давление внутри звезды стало настолько сильным, что начался синтез, превращающий водород в гелий, звезда начала извергать звездный ветер, который помог убрать обломки и предотвратить их падение внутрь.
Хотя газ и пыль окутывают молодые звезды в видимом диапазоне длин волн, инфракрасные телескопы исследовали множество облаков в галактике Млечный Путь, чтобы изучить окружение других новорожденных звезд. Ученые применили то, что они видели в других системах, к нашей собственной звезде.
Как образовались планеты?
Планеты, луны, астероиды и все остальное в Солнечной системе образовались из небольшой части материала в регионе, который не был включен в молодое солнце. Этот материал сформировал массивный диск вокруг молодой звезды, который окружал ее около 100 миллионов лет — мгновение ока по астрономическим меркам.
За это время из диска образовались планеты и луны. Ученые утверждают, что среди планет Юпитер, вероятно, сформировался первым, возможно, уже через миллион лет жизни Солнечной системы .
Ученые разработали три разные модели, чтобы объяснить, как могли формироваться планеты в Солнечной системе и за ее пределами. Первая и наиболее широко принятая модель, аккреция ядра, хорошо работает с образованием каменистых планет земной группы, но имеет проблемы с планетами-гигантами. Второй, аккреция гальки, может позволить планетам быстро формироваться из мельчайших материалов. Третий, метод нестабильности диска, может объяснить создание планет-гигантов.
Модель аккреции ядра
Приблизительно 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система представляла собой облако пыли и газа, известное как солнечная туманность. Гравитация разрушила материал сам по себе, когда он начал вращаться, образуя солнце в центре туманности.
С восходом солнца оставшийся материал начал слипаться. Согласно модели аккреции ядра, мелкие частицы стягивались вместе, связанные силой гравитации, в более крупные частицы. Солнечный ветер унес более легкие элементы, такие как водород и гелий, из близлежащих регионов, оставив только тяжелые каменистые материалы для создания земных миров. Но дальше солнечные ветры оказывали меньшее влияние на более легкие элементы, позволяя им сливаться в газовых гигантов. Таким образом были созданы астероиды, кометы, планеты и луны.
Некоторые наблюдения за экзопланетами подтверждают, что аккреция ядра является доминирующим процессом формирования. Звезды с большим количеством «металлов» — термин, который астрономы используют для обозначения элементов, отличных от водорода и гелия, — имеют в своих ядрах больше планет-гигантов, чем их бедные металлами собратья. По данным НАСА , аккреция ядра предполагает, что маленькие каменистые миры должны быть более распространены, чем большие газовые гиганты.
Открытие в 2005 году планеты-гиганта с массивным ядром, вращающейся вокруг солнцеподобной звезды HD 149026 является примером экзопланеты, которая помогла укрепить аргументы в пользу аккреции ядра. Ученые обнаружили, что ядро планеты примерно в 70 раз массивнее Земли; они считают, что он слишком велик, чтобы образоваться из коллапсирующего облака, согласно заявлению НАСА об исследовании .
Аккреция гальки
Самая большая проблема для аккреции ядра — это время — создание массивных газовых гигантов достаточно быстро, чтобы захватить более легкие компоненты их атмосферы. В исследовании, опубликованном в 2015 году, изучалось, как более мелкие объекты размером с гальку сливаются вместе, создавая планеты-гиганты в 1000 раз быстрее, чем предыдущие исследования.
«Это первая известная нам модель, в которой вы начинаете с довольно простой структуры солнечной туманности, из которой формируются планеты, и заканчиваете системой планет-гигантов, которую мы видим», — ведущий автор исследования Гарольд Левисон. — сказал тогда астроном из SwRI Space.com.
В 2012 году исследователи Михиль Ламбрехтс и Андерс Йохансен из Лундского университета в Швеции предположили, что крошечные обломки, однажды списанные, содержат ключ к быстрому строительству гигантских планет. «Они показали, что оставшиеся от этого процесса формирования камешки, которые ранее считались неважными, на самом деле могут стать огромным решением проблемы формирования планет», — сказал Левисон.
В симуляциях, разработанных Левисоном и его командой, более крупные объекты действовали как хулиганы, выхватывая камешки из масс среднего размера, чтобы расти гораздо быстрее. «Более крупный парень в основном запугивает меньшего, поэтому они могут сами съесть всю гальку, и они могут продолжать расти, формируя ядра планет-гигантов», — сказала Space.com соавтор исследования Кэтрин Кретке, также из SwRI. .
Модель нестабильности диска
Другие модели пытаются объяснить образование газовых гигантов. Согласно моделям аккреции ядра, этот процесс занял бы несколько миллионов лет, дольше, чем легкие газы были доступны в ранней Солнечной системе.
«Планеты-гиганты формируются очень быстро, за несколько миллионов лет», — сказал Space.com Кевин Уолш, исследователь из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) в Боулдере, штат Колорадо. «Это создает ограничение по времени, потому что газовый диск вокруг Солнца существует всего от 4 до 5 миллионов лет».
Эта проблема решается относительно новой теорией нестабильности диска. В модели нестабильности диска формирования планет сгустки пыли и газа связаны вместе на ранних этапах жизни Солнечной системы. Со временем эти глыбы медленно сжимаются в гигантскую планету.
Согласно моделям, планеты могут формироваться таким образом всего за 1000 лет, что позволяет им улавливать быстро исчезающие более легкие газы. Они также быстро достигают массы, стабилизирующей орбиту, которая удерживает их от смертельного марша к солнцу.
По мере того, как ученые продолжают изучать планеты внутри Солнечной системы, а также вокруг других звезд, они будут лучше понимать, как образовались газовые гиганты.
Планеты в движении
Первоначально ученые думали, что планеты формируются в их нынешних местах в Солнечной системе. Но открытие экзопланет всколыхнуло ситуацию, показав, что по крайней мере некоторые из самых массивных миров могут мигрировать через свои окрестности.
В 2005 году три статьи, опубликованные в журнале Nature , изложили идею, которую исследователи назвали моделью Ниццы , в честь города во Франции, где они впервые ее обсудили. Эта модель предполагает, что в первые дни существования Солнечной системы планеты-гиганты вращались по почти круговым орбитам, гораздо более компактным, чем сегодня. Их окружал большой диск из камней и льдов, простирающийся примерно в 35 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца, сразу за нынешней орбитой Нептуна.
Когда планеты взаимодействовали с меньшими телами, они рассеивали большинство этих объектов по направлению к Солнцу. Этот процесс заставил массивные планеты обмениваться энергией с более мелкими объектами, отправив Сатурн, Нептун и Уран дальше в Солнечную систему. В конце концов маленькие объекты достигли Юпитера, что отправило их на край Солнечной системы или полностью за ее пределы.
Движение между Юпитером и Сатурном заставило Уран и Нептун выйти на еще более эксцентричные орбиты, отправив пару через оставшийся ледяной диск. Часть материала была отброшена внутрь, где он врезался в планеты земной группы во время поздней тяжелой бомбардировки. Другой материал был выброшен наружу, создавая пояс Койпера.
Медленно продвигаясь наружу, Нептун и Уран поменялись местами. В конце концов, взаимодействие с оставшимися обломками привело к тому, что пара стала двигаться по более круговым траекториям, когда они достигли своего нынешнего расстояния от солнца.
По пути наша солнечная система могла потерять членов: возможно, одна или даже две другие планеты-гиганты были выброшены из окрестностей всем этим движением. Астроном Дэвид Несворни из SwRI смоделировал раннюю Солнечную систему в поисках подсказок, которые могли бы привести к пониманию ее ранней истории.
«Раньше Солнечная система была совсем другой, с большим количеством планет, возможно, таких же массивных, как Нептун, формирующихся и разбросанных по разным местам», — сказал Несворный Space.com
Где вода?
Даже после того, как сформировались планеты, сама Солнечная система была не совсем узнаваема. Земля выделяется среди планет из-за высокого содержания воды, что, как подозревают многие ученые, способствовало эволюции жизни.
Но нынешнее местоположение планеты было слишком теплым для сбора воды в ранней Солнечной системе, что позволяет предположить, что живительная жидкость могла быть доставлена после формирования Земли.
Одна загвоздка: ученые до сих пор не знают, откуда взялась эта вода. Первоначально исследователи подозревали, что его принесли на Землю кометы, но несколько миссий, в том числе шесть миссий, пролетевших с кометой Галлея в 1980-х годах, и более поздний космический корабль Европейского космического агентства «Розетта», показали, что состав ледяного материала с окраин Солнечной системы не не совсем соответствуют земным.
Пояс астероидов — еще один потенциальный источник воды. Несколько метеоритов продемонстрировали признаки изменения, изменения, произошедшие в начале их жизни, которые намекают на то, что вода в той или иной форме взаимодействовала с их поверхностью. Удары метеоритов могут стать еще одним источником воды для планеты.
Недавно некоторые ученые даже поставили под сомнение мнение о том, что ранняя Земля была слишком горячей для сбора воды. Они утверждают, что если бы планета сформировалась достаточно быстро, она могла бы собрать необходимую воду из ледяных крупинок до того, как они испарились.
Какой бы процесс ни принес воду на Землю, вероятно, это произошло и с Венерой и Марсом. Но повышение температуры на Венере и истончение атмосферы на Марсе не позволили этим мирам сохранить свою воду, что привело к появлению сухих планет, которые мы знаем сегодня.
Дополнительные ресурсы
- Прочтите описание НАСА (откроется в новой вкладке) о том, как образовалась Солнечная система, или посмотрите анимацию (откроется в новой вкладке) на эту тему.
- Прочитайте описание (откроется в новой вкладке) того, как формируются звезды и планеты с помощью ALMA, специализирующегося на наблюдении за дисками, из которых рождаются планеты.
- Ученые узнали о формировании планет, сравнив миры в нашей Солнечной системе с экзопланетами.
Следуйте за нами в Twitter @ Spacedotcom и в Facebook .
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома.