Модель расположения солнца и планет. Что представляет собой Солнечная система

С 2005 года принято считать, что планет в Солнечной системе восемь. Это связано с открытием М. Брауни, который доказал, что Плутон - это карликовая планета. Конечно, мнения ученых разделились: одни считают, что эту планету не следует относить к карликовым, а нужно вернуть ей бывшее звание, а другие согласны с Майклом. Есть даже мнения, которые предложили увеличить количество планет до двенадцати. Из-за этих расхождений ученым пришлось составить критерии, по которым космические объекты относят к планетам:

1. Они должны совершать обороты вокруг Солнца.
2. Масса планет Солнечной системы должна быть такой, чтобы позволила объекту иметь гравитацию, удерживающую сферическую форму.
3. Объект должен очищать орбитальный путь от лишних тел.

Плутон провалился при оценке его по данным критериям, за что и был исключен из списка планет.

Меркурий

Недалеко от Солнца находится первая и самая близкая к нему планета - Меркурий. Расстояние от него до светила около 58 миллионов километров. Этот объект считается самой маленькой планетой нашей системы. Ее диаметр составляет всего чуть больше 4800 километров, а длительность одного года (по земным меркам) составляет восемьдесят семь дней, причем пятьдесят девять дней - это продолжительность одного дня на Меркурии. Масса планеты Солнечной системы составляет всего 0,055 от земной массы, т. е. 3,3011 х 10 23 кг.

Напоминает Луну. Интересный факт - у этой планеты нашей системы нет спутников.

Если человек весит на Земле пятьдесят килограммов, то на Меркурии его вес составит около двадцати. Температура колеблется в пределах от -170 до +400 °С.

Венера

Следующая планета - это Венера. Она удалена на сто восемь миллионов километров от светила. Диаметр и масса планеты Солнечной системы приближена к нашей Земле, но все же она меньше. составляет 0,81 от земной, т. е. 4,886 х 10 24 кг. Здесь год длится двести двадцать пять дней. У Венеры есть атмосфера, но она наполнена серной кислотой, азотом и углекислым газом.

Этот космический объект отчетливо виден с Земли в вечернее и утреннее время: из-за яркого свечения Венеру часто принимают за НЛО.

Земля

Наш родной дом располагается от светила на расстоянии ста пятидесяти миллионов километров. Масса планеты Солнечной системы составляет 5,97 х 10 24 кг. У нас год продолжается 365 дней. Диапазон нагрева и охлаждения поверхности планеты составляет +60 до -90 градусов Цельсия. постоянно меняется: процентное соотношение суши и воды колеблется. У нас есть спутник - Луна.

На Земле атмосфера состоит из азота, кислорода и прочих примесей. По оценкам ученых, это единственный мир, где есть жизнь.

Марс

От Солнца до Марса почти триста миллионов километров. Этот объект имеет другое название - Красная планета. Оно получено из-за красноватого оттенка поверхности, создаваемого оксидом железа. По оси наклона и вращению Марс сильно напоминает Землю: на этой планете так же формируются сезонности.

На его поверхности есть множество пустынь, вулканов, шапок изо льда, гор, долин. Атмосфера у планеты очень тонкая, температура падает до -65 градусов. Масса планеты Солнечной системы составляет 6,4171 х 10 24 кг. Вокруг светила планета совершает полный поворот за 687 земных дней: если бы мы были бы марсианами, то наш возраст был бы вдвое меньше.

По последним данным, из-за массы и размера эта планета Солнечной системы стала относиться к земным объектам.

В атмосфере нет кислорода, но есть азот, углерод и другие примеси. В почве содержится большое количество железа.

Юпитер

Это огромное тело, расположенное на расстоянии почти восьмисот миллионов километров от Солнца. Гигант крупнее Земли в 315 раз. Здесь очень сильные ветра, скорость которых достигает шестисот километров в час. Есть полярные сияния, которые почти никогда не прекращаются.

Радиус и масса планеты Солнечной системы впечатляют: она весит 1, 89 х 10 27 кг, а диаметр почти полмиллиона километров (для сравнения, диаметр Земли всего двенадцать тысяч семьсот километров).

Юпитер напоминает отдельную систему, где планета выступает светилом, а вокруг него вращаются десятки объектов. Такое впечатление создают многочисленные спутники (67) и луны. Интересный факт: если на Земле человек весит около сорока пяти килограмм, то на Юпитере его вес будет больше центнера.

Сатурн

На расстоянии почти полтора миллиарда километров от Солнца находится Сатурн. Это красивейшая планета с необычной кольцевой системой. У Сатурна имеются газовые слои, которые сконцентрированы вокруг ядра.

Масса планеты составляет 5,66 х 10 26 кг. Один оборот вокруг светила занимает почти тридцать земных лет. Несмотря на такой продолжительный год, день здесь длится всего одиннадцать часов.

У Сатурна 53 спутника, хотя ученым удалось найти еще девять, но пока они не подтверждены и не относятся к лунам Сатурна.

Уран

На дистанции почти три миллиарда километров располагается красивая планета-гигант Уран. Ее относят к ледяным газовым гигантам из-за состава атмосферы: метана, воды, аммиака и углеводородов. Большое количество метана придает голубизну.

Год на Уране длится восемьдесят четыре земных года, а вот продолжительность дня короткая, всего восемнадцать часов.

Уран - это четвертая по массе планета Солнечной системы: она весит 86, 05х 10 24 кг. У имеется двадцать семь спутников, имеется небольшая кольцевая система.

Нептун

На удалении четырех с половиной миллиардов километров от Солнца располагается Нептун. Это еще один ледяной газовый гигант. У планеты имеются спутники и слабая кольцевая система.

Масса планеты 1, 02 х 10 26 кг. Вокруг солнца Нептун пролетает за сто шестьдесят пять лет. День длится здесь всего шестнадцать часов.

На планете имеется вода, метан, аммиак, гелий.

У Нептуна имеется тринадцать спутников и еще один пока не получил статус луны. В кольцевой системе ученые выделяют шесть формирований. До этой планеты смог долететь только один искусственный спутник - "Вояджер-2", запущенный в космос многие годы назад.

Газовые ледяные гиганты очень холодные, здесь температура опускается до -300 градусов и ниже.

Плутон

Бывшая Плутон смогла удерживать свой статус планеты на протяжении долгого столетия. Однако в 2006 году ее перевели в статус Об этом объекте пока мало что известно. Ученые пока не могут точно сказать, сколько здесь длится год: его открыли в 1930 году и по сей день он прошел только треть орбитального пути.

У Плутона имеются спутники - их пять. Диаметр планеты всего 2300 километров, но здесь очень много воды: по подсчетам ученых, ее в три раза больше, чем на Земле. Поверхность Плутона полностью покрыта льдами, среди которых виднеются хребты и темные небольшие участки.

Рассмотрев размеры и массы можно сделать выводы о том, какие они разные. Есть крупные объекты, а есть и маленькие, выглядящие муравьями возле бейсбольных мячей.

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

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

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

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

Во Вселенной существует множество галактик различного размера и формы.

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

Всего же Галактика Млечный Путь содержит около 100 млрд звезд.

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

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

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

Рис. 1. Основные линии небесной сферы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 2. Летне-осенние созвездия

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

Состав солнечной системы

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

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

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

Рис. 3. Состав Солнечной систем

Солнце

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

Рис. 4. Химический состав Солнца

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

Таблица 1. Общие сведения о Солнце

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

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

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

Рис. 5. Строение Солнца

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

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

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

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

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

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

Солнечными факелами называют яркие поля, окружающие солнечные пятна.

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

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

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

Рис. 6. Строение внешних слоев Солнца

Хромосферу окружает солнечная корона — внешний слой атмосферы Солнца.

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

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

В середине XIX в. швейцарский астроном Рудольф Вольф (1816-1893) (рис. 7) вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний И-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним циклом протекает вековой, точнее 80-90-летний, цикл солнечной активности. Несогласованно накладываясь друг на друга, они вносят заметные изменения в процессы, совершающиеся в географической оболочке Земли.

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

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

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

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

Планеты земной группы

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

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

Рис. 9. Планеты Солнечной системы

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

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

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

Планеты-гиганты

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

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

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

Быстрый ответ: 8 планет.

Солнечная система — это планетарная система, которая включает в себя центральную звезду, коей является Солнце, а также все остальные естественные космические объекты, которые в свою очередь вращаются вокруг Солнца.

Что интересно, большая часть всей массы солнечной системы приходится на само , в то время как остальная часть приходится на 8 планет. Да-да, в солнечной системе насчитывается 8 планет, а не 9, как считают некоторые люди. Почему они так считают? Одна из причин — они принимают Солнце за еще одну планету, но на самом деле это единственная звезда, входящая в солнечную систему. А на деле все проще — Плутон раньше считался планетой, а сейчас считается карликовой планетой.

Начнем обзор планет, начиная с самой близко расположенной к Солнцу.

Меркурий

Это планета была названа в честь древнеримского бога торговли - быстроногого Меркурия. Дело в том, что она движется значительно быстрее, нежели другие планеты.

Меркурий полностью обращается вокруг Солнца за 88 земных суток, в то время как продолжительность одних звездных суток на Меркурии составляет 58,65 от земных.

О планете известно сравнительно немного и одна из причин — слишком близкое расположение Меркурия к Солнцу.

Венера

Венера является второй так называемой внутренней планетой солнечной системы, которая была названа в честь богини любви Венеры. Стоит отметить, что это единственная планета, которая получила свое название в честь женского божества, а не мужского.

Венера очень похожа на Землю, причем не только размерами, но и составом и даже силой тяжести.

Считается, что некогда на Венере было множество океанов, подобных тем, что есть у нас. Однако некоторое время назад планета так сильно разогрелась, что вся вода испарилась, оставив после себя лишь скалы. Водяной же пар был отнесен в космическое пространство.

Земля

Третья планета — это Земля. Является самой крупной планетой среди планет земной группы.

Была образована примерно 4,5 миллиарда лет назад, после чего к ней практически сразу примкнул ее единственный спутник, коим является Луна. Считается, что жизнь на Земле появилась около 3,9 миллиардов лет назад и со временем ее биосфера начала меняться в лучшую сторону, что позволило сформировать озоновый слой, увеличить рост аэробных организмов и т.д. Все это в том числе позволяет нам существовать и сейчас.

Марс

Марс замыкает четверку планет земной группы. Планета названа в честь в древнеримского бога войны Марса. Еще эту планету называют красной, так как ее поверхность обладает красноватым оттенком из-за оксида железа.

У Марса давление поверхности в 160 раз меньше земного. На поверхности находятся кратеры на подобии тех, что можно наблюдать на Луне. Также здесь имеются вулканы, пустыни, долины и даже ледниковые шапки.

Марс обладает двумя спутниками: Деймосом и Фобосом.

Юпитер

Это пятая планета от Солнца и первая среди планет-гигантов. К слову, самая крупная в солнечной системе, получившая свое название в честь древнеримского верховного бога-громовержца.

Юпитер известен с давних пор, что нашло свое отражение в древних мифах и легендах. Имеет очень большое количество спутников — 67, если быть точным. Интересно, что некоторые из них были открыты несколько столетий назад. Так, сам Галилео Галилей открыл 4 спутника в 1610 году.

Иногда Юпитер можно увидеть невооруженным глазом, как это было в 2010 году.

Сатурн

Сатурн — вторая по размерам планета солнечной системы. Назван был в честь римского бога земледелия.

Известно, что Сатурн состоит из водорода с признаками воды, гелия, аммиака, метана и прочих тяжелых элементов. На планете замечена необычная скорость ветра — порядка 1800 километров в час.

Сатурн обладает заметными кольцами, которые по большей части состоят изо льда, пыли и прочих элементов. Также Сатурн обладает 63 спутниками, один из которых, Титан, по своим размерам превосходит даже Меркурий.

Уран

Седьмая планета по удаленности от Солнца. Была открыта относительно недавно (в 1781 году) Уильямом Гершелем и была названа в честь бога неба.

Уран является первой планетой, которая была обнаружена с помощью телескопа в период между средневековьем и новейшим временем. Интересно, что несмотря на то, что планету иногда можно увидеть невооруженным глазом, до ее открытия было принято считать, что это тусклая звезда.

На Уране много льда, при этом отсутствует металлический водород. Атмосферу планеты составляют гелий и водород, а также метан.

У Урана сложная система колец, также имеется сразу 27 спутников.

Нептун

Наконец, мы добрались до восьмой и последней планеты солнечной системы. Планета названа в честь римского бога морей.

Нептун был открыт в 1846 году, причем, что интересно, не с помощью наблюдений, а благодаря математическим расчетам. Изначально был открыт только один его спутник, хотя остальные 13 не были известны вплоть до 20 столетия.

Атмосфера Нептуна состоит из водорода, гелия и, возможно, азота. Здесь бушуют самые сильные ветры, скорость которых достигает фантастические 2100 км/ч. В верхних слоях атмосферы температура составляет порядка 220°C.

У Нептуна есть слаборазвитая система колец.

От поверхности к ядру: восемь путешествий по недрам планет Солнечной системы.

Восемь планет нашей Солнечной системы принято разделять на внутренние (Меркурий, Венера, Земля, Марс), расположенные ближе к звезде, и внешние (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Отличаются они не только расстоянием до Солнца, но и рядом других характеристик. Внутренние планеты − плотные и каменистые, небольших размеров; внешние − газовые гиганты. У внутренних совсем немного естественных спутников, или нет вовсе; у внешних их десятки, а у Сатурна есть еще и кольца.

Сравнительные размеры планет (слева направо: Меркурий, Венера, Земля, Марс)

NASA

Базовая «анатомия» внутренних планет Солнечной системы проста: все они состоят из коры, мантии и ядра. Кроме того, у некоторых ядро разделяется на внутреннее и внешнее. Например, как устроена Земля? Твердая кора покрывает полурасплавленную мантию, а в центре находится «двухслойное» ядро − жидкое внешнее и твердое внутреннее. Кстати, именно наличие жидкого металлического ядра создает на планете глобальное магнитное поле. На Марсе, к примеру, все немного иначе: твердая кора, твердая мантия, твердое ядро − он напоминает цельный бильярдный шар, и никакого магнитного поля у него нет.

Газовые гиганты − Сатурн и Юпитер − сложены совершенно иначе. Из самого названия этого типа планет понятно, что они представляют собой огромные шары газа, не имеющие твердой поверхности. Если б кому-нибудь довелось спускаться на одну из таких планет, он падал бы и падал к ее центру, где расположено небольшое твердое ядро. На Уране и Нептуне аммиак, метан и другие знакомые нам газы могут существовать лишь в твердой форме, поэтому две дальние планеты представляют собой огромные шары из льда и твердых фрагментов − ледяные гиганты. Впрочем, давайте рассмотрим их все по порядку, одну за другой.

Меркурий: громадное ядро

Ближайшая к Солнцу планета − одна из самых плотных в нашем списке: будучи чуть меньше спутника Сатурна Титана, она более чем вдвое тяжелее его. Плотнее Меркурия только Земля, но Земля достаточно велика для того, чтобы ее уплотняла еще и собственная гравитация, а если б этот эффект не проявлялся, то Меркурий был бы чемпионом.

Здесь царит тяжелое железо-никелевое ядро. Оно исключительно велико для планеты таких размеров − по некоторым предположениям, ядро может занимать основную часть объема Меркурия и иметь радиус около 1800-1900 км, примерно с Луну. Зато окружающие его кремниевые мантия и кора сравнительно тонки, не более 500-600 км в толщину. Судя по тому, что планета вращается слегка неравномерно (как сырое яйцо), ядро ее расплавлено и создает на планете глобальное магнитное поле.

Происхождение большого, плотного, исключительно богатого железом ядра Меркурия остается загадкой. Возможно, некогда Меркурий был в несколько раз крупнее, и ядро его не было чем-то аномальным, но в результате столкновения с неизвестным телом от него «отвалился» изрядный кусок коры и мантии. К сожалению, подтвердить эту теорию пока не удается.

1. Кора, толщина — 100-300 км. 2. Мантия, толщина — 600 км. 3. Ядро, радиус — 1800 км.

Joel Holdsworth

Венера: толстая кора

Самая беспокойная и горячая планета Солнечной системы. Ее чрезвычайно плотная и бурная атмосфера состоит из углекислого газа, метана и сероводорода, который выбрасывают многочисленные активные вулканы. Поверхность Венеры на 90% покрыта базальтовой лавой, здесь имеются обширные возвышенности на манер земных материков − жаль, что вода в жидком виде здесь существовать не может, вся она давно испарилась.

Внутреннее строение Венеры изучено плохо. Считается, что ее толстая силикатная кора уходит в глубину на несколько десятков километров. Судя по некоторым данным, 300-500 млн лет назад планета полностью обновила кору в результате катастрофических масштабов вулканизма. Предположено, что тепло, которое вырабатывается в недрах планеты из-за радиоактивного распада, не может на Венере «стравливаться» постепенно, как на Земле, посредством тектоники плит. Тектоники плит здесь нет, и энергия эта накапливается подолгу, и время от времени «прорывается» такими глобальными вулканическими «бурями».

Под корой Венеры начинается 3000-километровый слой расплавленной мантии неустановленного состава. А раз Венера относится к тому же типу планет, что и Земля, у нее предполагается и наличие железо-никелевого ядра диаметром около 3000 км. С другой стороны, наблюдения не обнаружили у Венеры собственного магнитного поля. Это может означать, что заряженные частицы в ядре не двигаются, и оно находится в твердом состоянии.

Возможное внутреннее строение Венеры

Wikimedia/ Vzb83

Земля: всё идеально

Наша любимая родная планета изучена, конечно, лучше всех, в том числе и геологически. Если двигаться от ее поверхности в глубину, твердая кора будет тянуться до примерно 40 км. Резко отличаются континентальная и океаническая кора: толщина первой может доходить до 70 км, а второй − практически не бывает более 10 км. Первая содержит немало вулканических пород, вторая покрыта толстым слоем осадочных.

Кора, как потрескавшаяся сухая грязь, разделена на литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Судя по современным данным, тектоника плит − уникальное в Солнечной системе явление, которое обеспечивает постоянное и некатастрофическое, в целом спокойное обновление ее поверхности. Очень удобно для всех!

Ниже начинаются слои мантии: верхняя (40-400 км), нижняя (до 2700 км). На мантию приходится львиная доля массы планеты − почти 70%. По объему мантия еще внушительнее: если не считать атмосферу, она занимает около 83% нашей планеты. Состав мантии, скорее всего, напоминает состав каменистых метеоритов, она богата кремнием, железом, кислородом, магнием. Несмотря на постоянное перемешивание, не стоит считать мантию жидкой в привычном понимании этого слова. Из-за огромного давления почти все ее вещество находится в кристаллическом состоянии.

Наконец, мы попадем в железо-никелевое ядро: расплавленное внешнее (на глубине до 5100 км) и твердое внутреннее (вплоть до 6400 км). На ядро приходится почти 30% массы Земли, а конвекция жидкого металла во внешнем ядре создает на планете глобальное магнитное поле.

Общая структура планеты Земля

Wikimedia/ Jeremy Kemp

Марс: застывшие плиты

Хотя сам Марс заметно меньше Земли, интересно, что площадь его поверхности примерно равна площади земной суши. Но перепады высот здесь куда заметнее: на Красной планете расположены самые высокие в Солнечной системе горы. Местный Эверест − Олимпус Монс − поднимается на высоту 24 км, а громадные горные хребты выше 10 км могут тянуться на тысячи километров.

Покрытая базальтовыми породами кора планеты в северном полушарии имеет толщину около 35 км, а в южном − аж до 130 км. Считается, что некогда на Марсе также существовало движение литосферных плит, однако с какого-то момента они остановились. Из-за этого вулканические точки перестали менять свое расположение, и вулканы стали расти и расти сотни миллионов лет, создавая исключительно могучие горные вершины.

Средняя плотность планеты довольно невелика − видимо, из-за небольших размеров ядра и наличия в нем немалого (до 20%) количества легких элементов − скажем, серы. Судя по имеющимся данным, ядро Марса имеет радиус около 1500-1700 км и остается жидким лишь частично, а значит − способно создавать на планете лишь очень слабое магнитное поле.

Сравнение строения Марса и других планет земной группы

NASA

Юпитер: сила тяжести и легкие газы

Сегодня не существует технических возможностей исследовать строение Юпитера: слишком уж велика эта планета, слишком сильна ее гравитация, слишком плотна и неспокойна атмосфера. Впрочем, где здесь кончается атмосфера и начинается сама планета, сказать трудно: этот газовый гигант, по сути, не имеет никаких четких внутренних границ.

По существующим теориям, в центре Юпитера имеется твердое ядро по массе в 10-15 раз больше Земли и в полтора раза крупнее ее по размерам. Впрочем, на фоне планеты-великана (масса Юпитера больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых) эта величина совсем незначительна. Вообще же Юпитер состоит на 90% из обычного водорода, а на оставшиеся 10% − из гелия, с некоторым количеством простых углеводородов, азота, серы, кислорода. Но не стоит думать, что из-за этого структура газового гиганта «проста».

При колоссальном давлении и температуре водород (а по некоторым данным, и гелий) здесь должен существовать, в основном, в необычной металлической форме − этот слой, возможно, тянется на глубину в 40-50 тыс. км. Здесь электрон отрывается от протона и начинает вести себя свободно, как в металлах. Такой жидкий металлический водород, естественно, является отличным проводником и создает на планете исключительно мощное магнитное поле.

Модель внутренней структуры Юпитера

NASA

Сатурн: саморазогревающаяся система

Несмотря на все внешние различия, отсутствие знаменитого Красного пятна и наличие еще более знаменитых колец, Сатурн очень похож на соседний Юпитер. Он состоит из водорода на 75%, и на 25% из гелия, со следовым количеством воды, метана, аммиака и твердых веществ, в основном сосредоточенных в горячем ядре. Как и на Юпитере, здесь имеется толстый слой металлического водорода, создающий мощное магнитное поле.

Пожалуй, главным отличием двух газовых гигантов являются теплые недра Сатурна: процессы в глубине поставляют планете уже больше энергии, чем солнечное излучение − он излучает в 2,5 раза больше энергии сам, чем получает от Солнца.

Этих процессов, видимо, два (отметим, что и на Юпитере они также работают, просто на Сатурне имеют большее значение) − радиоактивный распад и механизм Кельвина − Гельмгольца. Работу этого механизма можно представить довольно легко: планета охлаждается, давление в ней падает, и она немного сжимается, а сжатие создает дополнительное тепло. Впрочем, нельзя исключать и наличие других эффектов, создающих энергию в недрах Сатурна.

Внутреннее строение Сатурна

Wikimedia

Уран: лед и камень

А вот на Уране внутреннего тепла явно недостаточно, причем настолько, что это до сих пор требует специального объяснения и озадачивает ученых. Даже Нептун, на Уран очень похожий, излучает тепло в разы больше, Уран же мало того, что получает от Солнца совсем немного, так и отдает порядка 1% этой энергии. Это самая холодная планета Солнечной системы, температура здесь может падать до 50 Кельвин.

Считается, что основная масса Урана приходится на смесь льдов − водного, метанового и аммиачного. Вдесятеро меньше по массе здесь водорода с гелием, и еще меньше твердых пород, скорее всего, сосредоточенных в сравнительно небольшом каменном ядре. Основная доля приходится на ледяную мантию. Правда, этот лед − не совсем та субстанция, к которой мы привыкли, он текуч и плотен.

Это означает, что у ледяного гиганта тоже нет никакой твердой поверхности: газообразная, состоящая из водорода и гелия атмосфера без явной границы переходит в жидкие верхние слои самой планеты.

Внутреннее строение Урана

Wikimedia/ FrancescoA

Нептун: алмазный дождь

Как и у Урана, у Нептуна атмосфера особенно заметна, она составляет 10-20% всей массы планеты и простирается на 10-20% расстояния до ядра в ее центре. Состоит она из водорода, гелия и метана, который придает планете голубоватый цвет. Опускаясь сквозь нее вглубь, мы заметим, как атмосфера постепенно уплотняется, медленно переходя в жидкую и горячую электропроводящую мантию.

Мантия Нептуна в десяток раз тяжелее всей нашей Земли и богата аммиаком, водой, метаном. Она действительно горяча − температура может достигать тысяч градусов − но традиционно вещество это называют ледяным, а Нептун, как и Уран, относят к ледяным гигантам.

Существует гипотеза, согласно которой ближе к ядру давление и температура достигают такой величины, что метан «рассыпается» и «спрессовывается» в кристаллы алмазов, которые на глубине ниже 7000 км образуют океан «алмазной жидкости», который проливается «дождями» на ядро планеты. Железо-никелевое ядро Нептуна богато силикатами и лишь немногим больше земного, хотя давление в центральных областях гиганта намного выше.

1. Верхняя атмосфера, верхние облака 2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана 3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда 4. Железо-никелевое ядро

Naked Science

http://naked-science.ru/article/nakedscience/kak-ustroeny-planety

Солнечная система — крошечная структура в масштабах Вселенной. При этом ее размеры для человека поистине грандиозны: каждый из нас, проживая на пятой по величине планете, с трудом может оценить даже масштабы Земли. Скромные габариты нашего дома, пожалуй, ощущаются, только когда смотришь на него из иллюминатора космического корабля. Похожее чувство возникает и во время просматривания снимков телескопа "Хаббл": Вселенная огромна и Солнечная система занимает лишь малый ее участок. Однако именно ее мы можем изучать и исследовать, используя полученные данные для интерпретации феноменов дальнего космоса.

Вселенские координаты

Расположение Солнечной системы ученые определяют по косвенным признакам, поскольку мы не можем наблюдать строение Галактики со стороны. Наш кусочек Вселенной размещается в одном из спиральных рукавов Млечного Пути. Рукав Ориона, названный так потому, что проходит вблизи одноименного созвездия, считается ответвлением одного из основных галактических рукавов. Солнце расположено ближе к краю диска, нежели к его центру: расстояние до последнего составляет примерно 26 тысяч

Ученые предполагают, что местоположение нашего кусочка Вселенной имеет одно преимущество перед прочими. В целом Галактика Солнечной системы, обладает звездами, которые в силу особенностей своего движения и взаимодействия с другими объектами то погружаются в спиральные рукава, то выныривают из них. Однако есть небольшая область, называемая коротационным кругом, где скорость звезд и спиральных рукавов совпадает. Размещенные здесь не подвергаются воздействию бурных процессов, характерных для рукавов. К коротационному кругу относится и Солнце с планетами. Подобное положение считается одним из условий, способствовавших появлению жизни на Земле.

Схема Солнечной системы

Центральное тело любого планетарного сообщества — это звезда. Название Солнечной системы дает исчерпывающий ответ на вопрос, вокруг какого светила движется Земля и ее соседи. Солнце — звезда третьего поколения, находящаяся на середине своего жизненного цикла. Оно светит уже более 4,5 млрд лет. Примерно столько же вокруг него обращаются планеты.

Схема Солнечной системы сегодня включает восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (о том, куда делся Плутон, чуть ниже). Они условно поделены на две группы: планеты земного типа и газовые гиганты.

«Родственники»

Первый тип планет, как понятно из названия, включает и Землю. Кроме нее к нему принадлежат Меркурий, Венера и Марс.

Все они обладают набором схожих характеристик. Планеты земной группы в основном состоят из силикатов и металлов. Их отличает высокая плотность. Все они имеют схожее строение: железное ядро с примесью никеля обернуто силикатной мантией, верхний слой — кора, включающая соединения кремния и несовместимые элементы. Подобное строение нарушается только у Меркурия. Самая маленькая и не обладает корой: она разрушена метеоритными бомбардировками.

Группы — это Земля, за ней следует Венера, затем Марс. Существует определенный порядок Солнечной системы: планеты земной группы составляют ее внутреннюю часть и отделяются от газовых гигантов астероидным поясом.

Большие планеты

В число газовых гигантов входят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все они гораздо крупнее объектов земной группы. Гиганты обладают более низкой плотностью и, в отличие от планет предыдущей группы, состоят из водорода, гелия, аммиака и метана. Планеты-гиганты не имеют как таковой поверхности, ею считается условная граница нижнего слоя атмосферы. Все четыре объекта очень быстро вращаются вокруг своей оси, обладают кольцами и спутниками. Самая внушительная по размерам планета — Юпитер. Он сопровождается наибольшим числом спутников. При этом самые впечатляющие кольца - у Сатурна.

Характеристики газовых гигантов взаимосвязаны. Если бы они по размерам приближались к Земле, то имели бы иной состав. Легкий водород может удержать только планета, обладающая достаточно большой массой.

Карликовые планеты

Самое время для изучения того, что представляет собой Солнечная система, — 6 класс. Когда сегодняшние взрослые были в этом возрасте, космическая картина выглядела для них несколько иначе. Схема Солнечной системы на тот момент включала девять планет. Последним в списке значился Плутон. Так было до 2006 года, когда собрание МАС (Международный астрономический союз) приняло определение планеты и Плутон перестал ему соответствовать. Один из пунктов звучит так: «Планета доминирует на своей орбите». Плутона засорена другими объектами, превосходящими в общей сложности бывшую девятую планету по массе. Для Плутона и еще нескольких объектов было введено понятие «карликовая планета».

После 2006 года все тела в Солнечной системе были, таким образом, поделены на три группы:

планеты — объекты достаточно крупные, сумевшие расчистить свою орбиту;

малые тела Солнечной системы (астероиды) — объекты, обладающими столь небольшими размерами, что не могут достичь гидростатического равновесия, то есть принять округлую или приближенную к ней форму;

карликовые планеты, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими типами: они достигли гидростатического равновесия, но не очистили орбиту.

Последняя категория сегодня официально включает пять тел: Плутон, Эрида, Макемаке, Хаумеа и Церера. Последняя относится к поясу астероидов. Макемаке, Хаумеа и Плутон принадлежат поясу Койпера, а Эрида — рассеянному диску.

Астероидный пояс

Своеобразная граница, отделяющая планеты земной группы от газовых гигантов, на протяжении своего существования подвергается воздействию Юпитера. Из-за присутствия огромной планеты астероидный пояс имеет ряд особенностей. Так, его изображения создают впечатление, то это очень опасная для космических аппаратов зона: корабль может быть поврежден астероидом. Однако это не совсем верно: воздействие Юпитера привело к тому, что пояс представляет собой довольно разреженное скопление астероидов. Причем тела, составляющие его, имеют достаточно скромные размеры. В процессе формирования пояса гравитация Юпитера оказывала влияние на орбиты крупных космических тел, скопившихся здесь. В результате постоянно происходили столкновения, приведшие к появлению небольших осколков. Значительная часть этих обломков под воздействием все того же Юпитера была выдворена за пределы Солнечной системы.

Общая масса тел, составляющих Астероидный пояс, равна всего 4 % от массы Луны. Состоят они в основном из горных пород и металлов. Самым крупным телом на этом участке является карликовая за ней следуют Веста и Гигея.

Пояс Койпера

Схема Солнечной системы включает и еще один участок, заселенный астероидами. Это пояс Койпера, расположенный за орбитой Нептуна. Объекты, размещающиеся здесь, в том числе и Плутон, получили название транснептуновых. В отличие от астероидов пояса, пролегающего между орбитами Марса и Юпитера, они состоят из льда - водяного, аммиачного и метанового. Пояс Койпера в 20 раз шире астероидного и значительно массивнее его.

Плутон по своему строению представляет собой типичный объект пояса Койпера. Он является наиболее крупным телом области. Здесь же размещаются еще две карликовые планеты: Макемаке и Хаумеа.

Рассеянный диск

Размеры Солнечной системы не ограничиваются поясом Койпера. За ним располагается так называемый рассеянный диск и гипотетическое облако Оорта. Первый частично пересекается с поясом Койпера, но пролегает значительно дальше его в космосе. Это место, где зарождаются короткопериодические кометы Солнечной системы. Для них характерен орбитальный период менее 200 лет.

Объекты рассеянного диска, в том числе и кометы, как и тела из пояса Койпера, состоят преимущественно из льда.

Облако Оорта

Пространство, где зарождаются долгопериодические кометы Солнечной системы (с периодом в тысячи лет), называется облаком Оорта. На сегодняшний день нет прямых доказательств его существования. Тем не менее обнаружено множество фактов, косвенно подтверждающих гипотезу.

Астрономы предполагают, что внешние границы облака Оорта удалены от Солнца на расстояние от 50 до 100 тысяч астрономических единиц. По своем размерам оно больше в тысячу раз пояса Койпера и рассеянного диска вместе взятых. Внешняя граница облака Оорта считается и границей Солнечной системы. Расположенные здесь объекты подвергаются воздействию ближайших звезд. В результате этого образуются кометы, орбиты которых проходят через центральные части Солнечной системы.

Уникальная структура

На сегодняшний день Солнечная система — единственная известная нам часть космоса, где есть жизнь. Не в последнюю очередь на возможность ее появления оказала влияние структура планетной системы и ее размещение в коротационной окружности. Земля, располагающаяся в «зоне жизни», где солнечный свет становится не столь губительным, могла быть такой же мертвой, как ее ближайшие соседи. Кометы, возникающие в поясе Койпера, рассеянном диске и облаке Оорта, а также крупные астероиды могли погубить не только динозавров, но и даже саму вероятность возникновения живой материи. От них нас защищает огромный Юпитер, притягивая к себе подобные объекты или изменяя их орбиту.

Во время изучения структуры Солнечной системы трудно не подпасть под влияние антропоцентризма: кажется, будто Вселенная сделала все только для того, чтобы люди смогли появиться. Вероятно, это не совсем так, однако огромное количество условий, малейшее нарушение которых привело бы к гибели всего живого, упорно склоняют к подобным мыслям.