Сонце і сонячна система
Короткі відомості про Сонце і про походження планет сонячної системи. Сонце - відносно невелика зірка спектрального класу G, такі зірки називають жовтими карликами. Але за земними мірками - ϶ᴛᴏ величезний розпечений плазмовий куля, його радіус становить приблизно 7 # 8729, 10 8 м, що приблизно в 109 разів більше земного радіуса. Незважаючи на те, що на (98 ... 99)% Сонце складається з легких атомів водню і гелію, його маса в 330 тис. Разів перевищує масу Землі і становить близько 2 # 8729, 10 30 кг при середній щільності 1,41 г / см 3.
Спектр випромінювання Сонця (як і будь-якого нагрітого тіла) є суцільним. Знаючи довжину хвилі, відповідну максимуму спектрального распредел ?? ення теплового випромінювання, можна визначити температуру поверхні, що випромінює (закон зміщення Віна). У разі Сонця говорити про випромінюючої поверхні складно, тому що в створенні потоку випромінюваної енергії бере участь не тільки т.зв. фотосфера (товщина цього нижнього шару сонячної''атмосфери'' ** становить 200 - 300 км), а й інші верстви зовнішньої області Сонця. Проте, поняття''еффектівная температура поверхні Солнца'' широко використовується, її величина Теффі ≈ 6000 К. У центральній же області Сонця, там, де йдуть реакції ядерного синтезу, величину температури оцінюють цифрами 10 ... 15 МК.
Температура Т поверхні будь-якого випромінює тіла визначає не тільки форму спектрального распредел ?? ення, а й щільність потужності випромінювання, яка відповідно до закону Стефана-Больцмана пропорційна Т 4. Згідно з розрахунками, сумарна потужність сонячного випромінювання становить близько 4 # 8729, 10 26 Вт , а щільність потужності цього випромінювання біля поверхні Землі (над атмосферою) становить близько 1,4 кВт / м 2.
Вважається, що вік Сонця близький до 5 млрд. Років, це означає, що наше світило є зіркою 2-го (або ще більш пізнього) покоління. Вважається також, що Сонце (як і інші зірки) утворилося з повільно обертається хмари міжзоряного газу і пилу, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ сжа-лось під впливом власної ваги. Центральна область сжимающегося хмари поступово ставала вс ?? е щільніше і гаряче, утворюючи т.зв. протозірку, яка продовжувала-ла стискатися і нагріватися до тих пір, поки в її ядрі не розпочалася реакція синтезу ядер гелію з протонів.
Сьогодні немає загальновизнаних гіпотез, що пояснюють утворення планет і планетних систем. Згідно найбільш поширеним уявленням, планетні системи формуються з матеріалу тих же газово-пилових туманностей, що і самі зірки. У міру стиснення протозвездной хмари швидкість його обертання навколо власної осі збільшується (відповідно до закону збереження моменту імпульсу), при цьому зростають радіальні відцентрові сили, під дією яких відбувається витікання речовини з екваторіальній області і освіту т.зв. газових дисків. Разом з масою зірка втрачає момент кількості руху, що дещо прискорює процес стиснення її центрального згущення, а розсіяне в екваторіальній площині речовина є джерелом протопланетного матеріалу. Спочатку в міру остигання шляхом конденсації газу утворюються тверді частинки, з яких згодом утворюються згустки речовини - як протопланети, так і деякі''зародиші'' інших космічних тіл.
На користь подібної гіпотези свідчить той факт, що орбіти нд ?? ех планет Сонячної системи лежать в площинах, близьких до екваторіальній площині Сонця, крім того, нд ?? е планети рухаються навколо Сонця в одному напрямку. Більш важкі елементи, такі, як жел ?? ЕЗО і кремній, сконденсировались ближче до Сонця і сфор-мировалось внутрішні планети, в той час як більш легкі елементи, включаючи частинки льоду, ос-талісь на зовнішньої околиць ?? е диска і сформі- ровали зовнішні планети. В кінці ХХ ст. було твердо встановлено, що Сонце - далеко не єдина зірка, навколо якої обертаються планети. За різними оцінками відсоток зірок, що мають планетні системи, становить від 10 до 50.
Сонце грає виняткову роль в житті Землі. Весь органічний світ нашої планети зобов'язаний Сонцю своїм існуванням. Сонце - не тільки джерело світла і тепла, але і первинне джерело більшості інших відомих видів енергії (енергії нафти, вугілля, води, вітру та ін.).
Будова сонячної системи. У сонячну систему, крім Сонця і планет зі своїми супутниками, входять астероїди, комети і метеорні тіла. Крім цього, в міжпланетному просторі містяться дуже дрібні частинки (пил), окремі атоми і молекули, а також вс ?? евозможние елементарні частинки. Сумарна маса планет і вс ?? ех інших тіл сонячної системи становить близько 0,14% маси Сонця, в зв'язку з цим рух тіл сонячної системи майже вс ?? егда визначається тільки силою тяжіння до Сонця.
Термін''планета'' походить від грецького слова''planetes''. що означає -''блуждающій'': ще в незапам'ятні часи люди помітили, що п'ять світлих точок на нічному небокраї регулярно переміщуються (блукають) на тлі практично нерухомого візерунка, утвореного безліччю інших зірок. Сучасні назви п'яти планет (Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн), видимих з Землі неозброєним оком, відповідають іменам головних божеств римської міфології. Ще три планети (Уран, Нептун і Плутон), відкриті послідовно в 1781, 1846 і 1930 роках, отримали свої назви також відповідно до цієї ж міфологічною традицією.
Перш ніж розглядати властивості планет, охарактеризуємо коротко інші тіла сонячної системи, які, як вважають, складені з того ж матеріалу, з якого свого часу сформувалися планети. Найбільші з цих тіл - астероїди - мають жел ?? ЕЗО-кам'яний склад, їх загальна кількість за оцінками на початок 3-го тисячел ?? етія перевищує 10 6. Астероїдів з присвоєними номерами більше 4000, найбільші з них мають імена, такі астероїди часто називають малими планетами. На відміну від планет, астероїди представляють із себябесформенние тіла. Розміри найбільшого з астероїдів (планета Церера) складають близько 1000 км в поперечнику. Переважна більшість астероїдів рухається в широкому проміжку між орбітами Марса Юпітера.
Метеорні тіла, перетинаючи орбіту Землі, бувають захоплені її полем тяжіння, при цьому вони або повністю згоряють в атмосфері (метеори), або досягають її поверхні (метеорити). При зіткненні метеорита з поверхнею Землі утворюється воронка в формі кратера. Метеорити бувають трьох типів: жел ?? езние, кам'яні і жел ?? ЕЗО-кам'яні. Кількість метеорних тіл, які можуть рухатися як поодинці, так і "роями" (метеоритний дощ), не піддається обчисленню. Число падінь метеоритів на Землю, які вдалося спостерігати, більше 700, деякі зі знайдених метеоритів мають досить значні розміри.
Краткаяхарактерістіка планет сонячної системи. Вос ?? Сім планет сонячної системи утворюють дві істотно відмінні одна від одної групи - по 4 планети в кожній групі. Найближчі до Сонця планети за своїми властивостями (розміри, щільність і хімічний склад речовини, наявність твердої кори і ін.) Схожі на Землю і в зв'язку з цим їх називають планетами земної групи. Основні загальні властивості цих планет - порівняно малі розміри і висока щільність речовини. Разом з тим, ці планети близькі за хімічним складом і особливостям рельєфу поверхні. Розглянемо деякі особливості планет земної групи.
Меркурій. Період обертання Меркурія навколо осі (зоряна доба) на третину коротше його року. У зв'язку з цим тривалість меркуріанський доби, складова 176 земних, вдвічі більше року (88 земних діб), так що схід Сонця на Меркурії спостерігач зміг би побачити тільки один раз в два роки. Нахил екватора до орбіти планети становить нд ?? його 2 градуси, в зв'язку з цим''клімат'' в обох півкулях планети однаковий. Поверхня Меркурія порита численними кратерами, його ландшафт дуже схожий ландшафт Місяця. Через малу сили тяжіння на Меркурії практично немає атмосфери. З цієї причини ?? е (а також через близькість Сонця) перепад температур на поверхні планети дуже великий - від +420 до -200 градусів за Цельсієм. Висока середня щільність речовини Меркурія (5,43 г / см 3) говорить про те, що ця планета має жел ?? езное ядро.
Венера. Період орбітального руху Венери становить близько 225 земних діб, а її орбіта майже не відрізняється від кола (ексцентриситет становить нд ?? його 0,007). Необхідно відзначити, що за своїми розмірами та масою Венера, яка є найближчою до нас планетою, також дуже схожа на землі. Але в багатьох інших відносинах Венера істотно відрізняється і від Землі, і від інших планет сонячної системи. Навколо своєї осі, яка, як і у Меркурія, майже перпендикулярна площині сонячного екватора, Венера обертається дуже повільно і, на відміну більшості інших планет, в зворотному напрямку. Іншим істотною відмінністю Венери є наявність дуже щільною (тиск на поверхні майже в 100 разів більше, ніж на Землі) газової оболонки, що містить 96% вуглекислого газу і 4% азоту.
Сонце освітлює поверхню Венери лише вдвічі сильніше, ніж Землю, крім того, істотна частина сонячної енергії відбивається суцільним хмарним покривом, що складається з дрібних крапель ?? ек сірчаної кислоти. Проте, температура на поверхні Венери в будь-який її точці становить близько 480 о С (при такій температурі вночі грунт починає світитися темно-оранжевим світлом). Настільки висока величина температури пояснюється парниковим ефектом (поверхня планети вкрита шаром СО2. Як грядки в парнику - поліетиленовою плівкою), а відсутність перепаду температури по поверхні пов'язано як з високою теплопровідністю щільної атмосфери, так і з конвекційними явищами в атмосфері. У верхніх шарах атмосфери швидкість безперервно дме вітру настільки велика, що облетіти Венеру на повітряній кулі можна було б менше, ніж за тиждень.
Марс. На поверхні Марса, добре помітною крізь розріджену атмосферу, в тел ?? ескоп можна побачити білі полярні шапки, світлі помаранчеві плями, обрисами схожі на материки, темний екваторіальний пояс і схожі на моря окремі темні плями. Марсіанські добу лише на 40 хвилин триваліший земних, а кут між віссю обертання і нормаллю до площини орбіти, що становить близько 25 °, майже такий же, як у Землі. З цієї причини дуже довгий час свої надії виявити позаземне життя земляни пов'язували саме з Марсом.
Сила тяжіння на Марсі точно така ж, як на Меркурії, але атмосфера в багато разів щільніша, що пов'язано з тим, що Марс, на відміну від Меркурія, дуже холодна планета. В марсіанській атмосфері, щільність якої порівнянна з щільністю земної стратосфери, міститься 95% вуглекислого газу, 2,5% азота͵ 1,6% аргону, в незначній кількості присутні пари води. Лише поблизу екватора влітку в околополуденное час температура на поверхні Марса досягає невеликих плюсових значень (5 - 10 градусів), після заходу Сонця поверхню швидко остигає до - 50 о С, а взимку морози досягають - 120 о С.
Рідкої води (морів, річок, озер і т.п.) на поверхні Марса немає і бути не може - надто низькі значення тиску і температури. Лід, а також тверда вуглекислота містяться в полярних шапках і, можливо, в глибин ?? е марсіанських пісків. При цьому вивчення рельєфу поверхні показало, що колись на Марсі існували досить повноводні і бурхливі річки, в порівнянні з якими навіть Волга могла б здатися звичайною річечкою.
У 1877 ᴦ. у Марса були виявлені два супутники - Фобос і Деймос, їх максимальні розмір становлять відповідно 22 км і 13 км. Супутники отримали імена синів грецького бога війни Ареса (у римлян - Марс), в перекладі ці імена означають Страх і Жах.
Планети-гіганти. Газові гіганти (Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун), що становлять другу групу планет в Сонячній системі, має істотно більші розміри, ніж планети земної групи, в зв'язку з цим їх частіше нд ?? його називають планетами-гігантами. За своїм хімічним складом, який, як вважають, відповідає складу міжзоряного середовища 5 млрд. Років тому, ці планети набагато ближче до Сонця, ніж до планет земної групи. Середня щільність речовини планет-гігантів лежить в межах (0,7. 1,5) г / см 3. що істотно менше, ніж у планет земної групи. Атмосфера будь-який з газових планет є безперервним продовженням її''тела'', ці планети не мають твердих оболонок, відповідно немає і різкого розмежування між атмосферою і тілом планети.
Ще одним істотним відмітною ознакою планет-гігантів є велика кількість супутників у кожної з них: у Юпітера - 16 супутників, у Сатурна - 30, у Урана - 20, у Нептуна - 8. Наведене число супутників відповідає даним на початок 3-го тисячел? ? етія, час від часу виявляються (і ще будуть виявлятися) нові, нд ?? е більш дрібні супутники. Деякі з супутників планет-гігантів, такі як Каллісто і Ганімед у Юпітера, Титан у Сатурна, мають досить значні розміри, співмірні з розмірами Марса. На відміну самих газових планет їх супутники мають тверду поверхню, Найчастіше нд ?? його ця поверхня закута в крижаний панцир багатокілометрової товщини.
Планети-гіганти - ϶ᴛᴏ дуже холодні планети, температура їх хмарних шарів оцінюється величинами від -120 ° С у Юпітера до -220 ° С у Нептуна. По орбітах навколо цих планет звертаються не тільки супутники, в екваторіальній площині кожної з них рухається сила-силенна малорозмірних тел, що утворюють своєрідні кільця. Найбільш відомі кільця Сатурна - їх можна побачити в аматорський тел ?? ескоп. Кільце Юпітера складається з пилинок з розмірами не більше 100 мкм, це кільце прозоріше скла і побачити його вдається лише з дуже близької відстані. Кільця Урана і Нептуна можна розгледіти з Землі, але детально вивчити їх вдалося лише за допомогою міжпланетних зондів.
Юпітер - найбільша з планет-гігантів, його маса приблизно в 2,5 рази перевищує сумарну масу нд ?? ех інших планет сонячної системи. Сильне гравітаційне поле Юпітера (сила тяжіння на''поверхності'' Юпітера в 2,5 рази більше, ніж на Землі) грає роль своєрідного щита для інших планет, знижуючи інтенсивність їх бомбардування астероїдами і метеорними тілами. Надра Юпітера знаходяться в рідкому стані, за винятком, як вважають, невеликого ядра з металевого водню.
Сатурн, який є другою за величин ?? е планетою сонячної системи, у багатьох відношеннях схожий на Юпітер.
Уран був відкритий англійським астрономом-аматором ?? їм У. Гершель ?? їм, (хоча він і прийняв виявлене пляма спочатку за комету). Дивно, але він же через 6 років виявив і перші два супутники цієї нової планети. Унікальна особливість Урана складається по суті в тому, що він''лежіт на боку'' - вісь його обертання розташована майже в площині орбіти. З цієї причини екватор ділить майже всю поверхню Урана на дві полярні області, навіть на широті 30 про полярні день і ніч там тривають по 14 років (одну шосту частину року на Урані.). Уран нд ?? його в 4 рази більша за Землю, але його, як і схожий з ним за своїми розмірами Нептун, відносять до планет-гігантів, тому що за своєю структурою, за хімічним складом і по щільності речовини ці планети істотно ближче до Юпітера і Сатурну, ніж до планет земної групи.