Общая характеристика планет реферат

Обновлено: 02.07.2024

С самых Древних времен небо притягивало взгляды людей, показывая им лишь облака, солнце, непроглядную голубую лазурь. Вопрос о том, что находится за пределами неба, интересует нас и по сей день. Только лишь в прошлом столетии за синим воздушным покровом побывали первые космонавты, увидевшие собственными глазами нашу планету в непроглядном космосе, ее спутник, кометы и прочие небесные тела. Среди этого большого разнообразия неизученных объектов были и другие планеты, в последствии их разделили на планеты земной и неземной группы.

Какие планеты относятся к земной группе планет

Солнечная система включает в себя 8 планет, все они имеют разный размер, степень удаленности от Солнца, и групповую принадлежность. Несмотря на то, что Космос еще мало изучен, планеты были разделены между собой по 2-м категориям: земные и неземные. В земную планетную группу входят первые 4 планеты, которые ближе всего расположены к Солнцу. Это Земля, Марс, Венера и Меркурий.

Все они похожи между собой по строению, в центре каждой планеты находится ядро, мантия, а поверхность выслана корой. К слову, прочная верхняя поверхность среди земной планетной группы, есть не у всех. В результате метеоритной бомбардировки она отсутствует у Меркурия. Из-за этого космические экспедиции так и не смогли сделать высадку.

В изученном ныне Космосе есть пара планет, которые отдаленно схожи с планетами земной группы из-за особенностей своей плотности. К таким относятся карликовые планеты Церера и Плутон. Дело в том, что гипотетически, эти объекты имеют плотный покров, на них можно приземлиться, но литосферная поверхность представляет собой лед. Остальные планеты, не вошедшие в земноподобную группу, отличаются своим строением. Вместо силикатных и железных пород, их наполняет пыль, ледяные осколки, газ (водород, гелий, метан и пр.). За эту особенность удаленные планеты называют Газовыми Гигантами.

Основные характеристики планет

Планеты земной группы имеют много общего. Помимо того, что все они находятся в непосредственной близости друг от друга, вращаются вокруг Солнца, они схожи по строению, внешнему облику и некоторым свойствам:

Расположение. Планеты земной группы находятся во внутренней части нашей Солнечной системы, иногда ученые называют это пространство первым уровнем. Все эти планеты располагаются до пояса астероидов;

Размер планет — Земля, Марс, Венера и Меркурий относятся к планетам малого размера, в свою очередь планеты, располагающиеся после пояса астероидов причисляют к планетам-гигантам. Планеты земной группы имеют примерно одинаковый размер;
Строение: все 4 планеты имеют схожее строение. Внутри каждой из них располагается ядро, мантия и кора. Верхний слой отсутствует лишь у Меркурия. Это объясняется тем, что в результате формирования внешнего планетного облика астероиды разбивали поверхность литосферы, тем самым, пробивая ее до мантии. Этому свидетельствует застывший поверхностный слой. Еще одной из подходящих гипотез в пользу отсутствия твердой поверхности у Меркурия является вулканическая деятельность, которая разрушила со временем поверхность планеты;

Химический состав. Планеты земной группы схожи по внутреннему строению, также они имеют похожий состав элементов. Среди пород в большинстве представлены соединением кремния (силикатов) и железа;
Атмосфера. С точностью можно сказать, что у первой четвёрки планет есть своя атмосфера. У кого-то из планет её плотность меньше, у кого-то больше. К примеру, у Меркурия атмосфера практически отсутствует, она отдалённо напоминает атмосферу Луны. Однако у Марса и Венеры атмосфера довольно плотная, она содержит углекислый газ и примеси водяного пара, чем напоминает земную газовую оболочку;

Спутники. Планеты земной группы отличаются малым количеством спутников. У Земли он один, у Марса два, но очень крохотных. За эту особенность первую четвёрку планет называют спутниками Солнца, т.к. все они вращаются вокруг большой звезды, как спутники;
Вращение. Траектория вращения планет земной группы разнится. Земля и Венера вращается практически по чёткой окружности, в то время как Марс и Меркурий имеют вытянутую орбиту.

Характеристики спутников планет

Планеты земного типа слишком малы, у них практически нет спутников, в отличие от планет-гигантов. В настоящее время известно, что спутники есть у Земли (Луна) и Марса (Фобос, Деймос). Наиболее известный спутник для жителей нашей планеты Луна. Это небесное тело нам видно из окна, его воздействие мы ощущаем на Мировом океане и именно этот объект был исследован в космосе лучше всего.

Земля вот уже много столетий находится под наблюдением астрономов. Еще издревна ученые высказывали точку зрения о том, что на Землю влияет некоторое небесное тело, которое контролирует приливы и отливы, участвует в затмениях. Теоретически все эти предположения оказались верными. Этим самым контроллером оказался естественный спутник Земли — Луна. Пока это один официально подтвержденный спутник.

Иногда астрономы разделяются во мнении, высказывая точки зрения о наличии других спутников, спутав из с квазиспутниками, астероидами и другими околоземными объектами, которые могут сходиться в орбитальном пространстве. При этом, все эти тела вращаются вокруг Солнца, а Луна, по-прежнему вертится вокруг Земли.

Как и Земля, Луна имеет в своем строение ядро, сверху спутник покрывает три слоя мантии и лунная кора. Поверхность Луны неоднородная, и это видно даже с Земли при помощи самого обычного телескопа. Из-за отсутствия у земного спутника атмосферного слоя его поверхность подвержена метеоритным атакам. Если бы плотная воздушная оболочка покрывала Луну, то метеориты попросту сгорали в атмосфере.

В июле 1969 года американские астронавты высадились на Луну и обнаружили, что ее поверхность покрыта пылью, породами железа, базальта, кремния, и другими элементами, представленными в меньшинстве. Видимые темные вкрапления со стороны Земли были названы морями, это большие кратеры и разломы после метеоритного вторжения. Светлые части были обозначены как горы, т.к. они возвышаются над метеоритными впадинами. В 1651 году Джованни Раччиоли составил карту Луны, где обозначил лунные моря.

Луна в несколько раз меньше Земли. Эти факты мы можем наблюдать в ниже представленной таблице. Несмотря на разницу в массе, можно отметить, что у Луны тоже наблюдается движение поверхности. Из-за лунотрясения образуются новые швы, которые можно увидеть на снимках исследовательских луноходов. Максимальная шкала лунотрясения — 5.5 баллов, средняя продолжительность — 10 минут. В то время как землетрясение при такой магнитуде продолжается максимум 2-3 минуты.

Фобос и Деймос

Сначала был обнаружен Деймос. Согласно одной из теорий, Фобос и Деймос представляют собой ранее захваченные астероиды, которые оказались на одной орбите с Марсом. Также ученые высказывают предположения о том, что пыль и небольшие астероиды с радиусом 50-100 метров, находящиеся между спутниками, могут тоже иметь прямое отношение к Красной планете, но прямых доказательств пока не существует.

Поверхность спутников представляет собой монолиты. Причем, Фобос имеет более слабую гравитацию, что подтверждается его низкой плотностью. Ученые в ходе исследований выявили, что первые 100 м спутниковой поверхности покрывает реголит. По составу оба космических тела схожи на 95% с астероидами. Что примечательно, Фобос и Деймос имеют абсолютно неправильную форму, в отличие от привычной круглой Луны, эти два тела схожи с морской галькой, испещренной кратерами.

Из-за столь быстрого вращения Фобос медленно, но верно приближается к Марсу. Предположительно, в последствии, приливные силы планеты разорвут спутник и оставят на красной поверхности еще один кратер.

Цель данной курсовой работы – выявить основные характеристики планет солнечной системы.
Для достижения поставленной цели был поставлен ряд задач:
рассмотреть происхождение Солнечной системы исходя из главных космогонических гипотез;
изучить строение Солнечной системы;
выявить общие характеристики планет Солнечной системы, а также отличительные черты планет земной группы и планет-гигантов; дать характеристику отдельных планет данных групп.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….…..3
ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ И СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ…. 5
Образование Солнечной системы…………………………..……..….……5
Строение солнечной системы…..……………………………..………9

ГЛАВА 2. ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ……..……………………..….12
2.1Основные характеристики планеты Земля………..…………. ……12
2.2 Основные характеристики планеты Меркурий…..………. ….……17
Основные характеристики планеты Венера..…………………. ….19
2.4Основные характеристики Марса…………………….…………..…..21

ГЛАВА 3. ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ……………………..………. …………….. 24
3.1 Основные характеристики Юпитера……………….……….……….24
3.2 Основные характеристики Сатурна…………………………. ……..28
3.3 Основные характеристики Урана…………………………………. …….30
3.4 Основные характеристики Нептуна…………………………………. ….32

Вложенные файлы: 3 файла

Planety_Solnechnoy_sistemy_Voytovich_O.docx

ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ И СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ…. 5

Образование Солнечной системы…………………………..……..….……5
Строение солнечной системы…..……………………………..………9

ГЛАВА 2. ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ……..……………………..….12

2.1Основные характеристики планеты Земля………..…………. ……12

2.2 Основные характеристики планеты Меркурий…..………. ….……17

2.4Основные характеристики Марса…………………….…………..…..21

ГЛАВА 3. ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ……………………..……….. .…………….. 24

3.1 Основные характеристики Юпитера……………….……….……….24

3.2 Основные характеристики Сатурна…………………… ……. ……..28

3.3 Основные характеристики Урана… ………………………………. …….30

3.4 Основные характеристики Нептуна…………………………………. ….32

Мы живём на планете Земля, которая обращается вокруг Солнца: без этого светила жизнь на Земле была бы невозможна.

Солнечная система состоит из центрального небесного тела — звезды Солнца, 8 планет (Плутон уже не включают в список планет), обращающихся вокруг него, их спутников, множества малых планет — астероидов, многочисленных комет и межпланетной среды. Большие планеты располагаются в порядке удаления от Солнца следующим образом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Один из важных вопросов, связанных с изучением нашей планетной системы – проблема ее происхождения. Решение данной проблемы имеет естественно-научное, мировоззренческое и философское значение. На протяжении веков и даже тысячелетий ученые пытались выяснить прошлое, настоящее и будущее Вселенной, в том числе и Солнечной системы. Однако возможности планетной космологии и по сей день остаются весьма ограниченными – для эксперимента в лабораторных условиях доступны пока лишь метеориты и образцы лунных пород. Ограничены и возможности сравнительного метода исследований: строение и закономерности других планетных систем пока еще недостаточно изучены.

Объект исследования – планеты Солнечной системы.

Предмет исследования – основные характеристики и отличительные особенности планет Солнечной системы.

При выполнении работы в качестве основных методов были использованы: анализ и обобщение литературных источников, тематических ресурсов сети Интернет. Также были использованы методы систематизации современных данных о планетах, метод сравнений и аналогий, метод обобщений.

При написании работы использована современная литература по теме исследования таких авторов, как Савцова Т.М., Мартынов Д.Я. и др., а также информационные тематические ресурсы сети Интернет.

Цель данной курсовой работы – выявить основные характеристики планет солнечной системы.

Для достижения поставленной цели был поставлен ряд задач:

рассмотреть происхождение Солнечной системы исходя из главных космогонических гипотез;
изучить строение Солнечной системы;
выявить общие характеристики планет Солнечной системы, а также отличительные черты планет земной группы и планет-гигантов; дать характеристику отдельных планет данных групп.

ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ И СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

За всю историю человечества было выдвинуто множество гипотез об образовании Солнечной системы. Великие умы бились над этой загадкой. Рассмотрим несколько основных гипотез:

1. Гипотеза Канта-Лапласа. Это была первая серьезная попытка создать картину происхождения Солнечной системы с научной точки зрения. Она связана с именами французского математика Пьера Лапласа и немецкого философа Иммануила Канта, работавших в конце XVIII века. Они полагали, что прародительницей Солнечной системы является раскаленная газово-пылевая туманность, медленно вращавшаяся вокруг плотного ядра в центре. Под влиянием сил взаимного притяжения туманность начала сплющиваться у полюсов и превращаться в огромный диск. Плотность его не была равномерной, поэтому в диске произошло расслоение на отдельные газовые кольца. В дальнейшем каждое кольцо начало сгущаться и превращаться в единый газовый сгусток, вращающийся вокруг своей оси. Впоследствии сгустки остыли и превратились в планеты, а кольца вокруг них – в спутники. Основная часть туманности осталась в центре, до сих пор не остыла и стала Солнцем. Уже в XIX веке обнаружилась недостаточность этой гипотезы, так как она не всегда могла объяснить новые данные в науке, но ценность ее все еще велика [4].

2. Гипотеза О.Ю. Шмидта. Советский геофизик О.Ю. Шмидт несколько иначе представлял себе развитие Солнечной системы, работая в первой половине XX века. Согласно его гипотезе, Солнце, путешествуя по Галактике, проходило сквозь газопылевое облако и увлекло часть его за собой. Впоследствии твердые частицы облака подверглись слипанию и превратились в планеты, изначально холодные. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли

Из лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу, которая еще не содержала кислорода. Больше половины объема первичной атмосферы составляли пары воды, а температура ее превышала 100°С. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров, что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4,5 – 5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши, которая представляет собой утолщенные, относительно легкие части литосферных плит, поднимающихся выше уровня океана [4].

3. Гипотеза Ж. Бюффона. Далеко не все были согласны с эволюционным сценарием происхождения планет вокруг Солнца. Еще в XVIII веке французский естествоиспытатель Жорж Бюффон высказал предположение, поддержанное и развитое американскими физиками Чемберленом и Мультоном. Суть этих предположений такова: когда-то в окрестностях Солнца пронеслась другая звезда. Ее притяжение вызвало на Солнце огромную приливную волну, вытянувшуюся в пространстве на сотни миллионов километров. Оторвавшись, эта волна стала закручиваться вокруг Солнца и распадаться на сгустки, каждый из которых сформировал свою планету [4].

4. Гипотеза Ф. Хойла (XX век). Английским астрофизиком Фредом Хойлом была предложена своя гипотеза. Согласно ей у Солнца была звезда-близнец, которая взорвалась. Большая часть осколков унеслась в космическое пространство, меньшая – осталась на орбите Солнца и образовала планеты.

Конечно, это не все гипотезы. Все они по-разному трактуют происхождение Солнечной системы и родственные связи между Землей и Солнцем, но они едины в том, что все планеты произошли из единого сгустка материи, а дальше судьба каждой из них решалась по-своему. Земле предстояло пройти путь в 5 млрд. лет, испытать ряд фантастических превращений, прежде чем мы увидели ее в современном облике. Однако необходимо заметить, что гипотезы, не имеющей серьезных недостатков и отвечающей на все вопросы о происхождении Земли и других планет Солнечной системы, пока еще нет. Но можно считать установленным, что Солнце и планеты образовались одновременно (или почти одновременно) из единой материальной среды, из единого газово-пылевого облака [4].

Общую схему развития нашей планетной системы можно описать следующим образом.

Около 5 млрд лет назад в протяженном газопылевом облаке, пронизанном магнитными силовыми линиями, образовалось центральное сгущение – протосолнце, которое медленно сжималось. Другая часть облака, массой в 10 раз меньшей, медленно вращалась вокруг него. В результате столкновения атомов, молекул и пылинок туманность постепенно сплющивалась и разогревалась. Так вокруг Солнца образовался протяженный газопылевой диск. Его магнитное поле, "наматываясь" на протосолнце, способствовало передаче момента внешним слоям диска.

По одному из вариантов эволюции протопланетного облака, рассмотренному В. С. Сафроновым, вначале в этом облаке произошло деление компонентов – газа и пыли. Оседание пыли к центральной плоскости произошло примерно за 1000 оборотов облака вокруг Солнца. Одновременно протекал процесс роста пылинок до к 1 см.

Под действием светового давления легкие химические элементы водород и гелий "выметались" из близких окрестностей Солнца. И, наоборот, попадая на пылинки, световые лучи тормозили их движение вокруг Солнца. При этом пылевые частицы теряли свой орбитальный момент количества движения и приближались к Солнцу. Этот механизм торможения "работает" даже в случае, если размеры частицы достигают нескольких метров. В конечном итоге это и привело к существенному различию в химическом составе планет, их разделению на две группы. Таким образом, вблизи экваториальной плоскости Солнца образовался слой пыли повышенной плотности. Как только плотность этого слоя достигла критического значения, в нем возникла гравитационная неустойчивость. Вначале образовались кольца, которые быстро распались на отдельные сгущения. Их исходные размеры и массы на расстоянии в одну астрономическую единицу от Солнца достигали 40 км и 5*1013 кг, а на расстоянии Юпитера – соответственно 105 км и 1019кг. За счет собственной тяжести происходило дальнейшее сжатие сгустков, их уплотнение, рост больших и разрушение малых. Превращение сгущенной пыли в отдельные твердые тела продолжалось всего 10 000 лет на расстоянии в 1 а.е. и около 1 млн лет на расстоянии Юпитера от Солнца.

Далее в результате взаимных столкновений происходило слипание отдельных пылинок и образование твердых тел. Расчеты показывают, что эффективность взаимных столкновений пропорциональна четвертой степени радиуса сгущения (планетезимали). Это привело к быстрому росту размеров наибольших из них. В результате столкновений их орбиты приближались к круговым, а сами они превращались в зародыши планет. Со временем выживали лишь те из них, орбиты которых с учетом их взаимного притяжения оказались устойчивыми.

Подобно планетам земной группы, формировались зародыши планет-гигантов – Юпитера и Сатурна, хотя время их конденсации было в несколько раз большим. В данном случае, как только масса протопланеты достигала величины двух-трех масс Земли, начиналась интенсивная аккреция газа, входящего в протопланетное облако. Зародыши планет-гигантов не только препятствовали формированию планеты в зоне астероидов между Марсом и Юпитером, но привели и к значительному уменьшению конечной массы планеты Уран [5, с.312] (Приложение А).

В процессе образования планет их деление на две группы обусловливается тем, что в далеких от Солнца частях облака температура была низкой и все вещества, кроме водорода и гелия, образовали твердые частицы. Среди них преобладал метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В составе самых массивных планет – Юпитера и Сатурна, кроме того, оказалось значительное количество газов. В области планет земной группы температура была значительно выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) остались в газообразном состоянии, и, следовательно, в состав планет не вошли. Планеты этой группы сформировались в основном из силикатов и металлов [7, с.119].

Планеты расположены от Солнца в такой последовательности: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Все они имеют общие свойства и особенности. К общим свойствам можно отнести:

Мы с вами уже говорили о том, что движение звёзд на небе привлекало людей с древних времён. Ещё древние греки — как и многие другие народы до и после них — проводили различие между Землёй, которую они считали центром Вселенной, и планетами. Сегодня мы точно знаем, что Земля не является не то что центром Вселенной, но даже не центром Солнечной системы. Но что же такое Солнечная система? В ходе этого урока мы найдём ответ на этот вопрос. Также мы познакомимся с основными физическими характеристиками больших планет. Узнаем, по каким характеристикам принято деление планет на две группы. А также рассмотрим основные этапы происхождения и ранней эволюции Солнечной системы.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Общие характеристики планет. Строение Солнечной системы"

Мы с вами уже говорили о том, что движение звёзд на небе привлекало людей с древних времён. Ещё древние греки — как и многие другие народы до и после них — проводили различие между Землёй, которую они считали центром Вселенной, и планетами. А планетами они называли маленькие светящиеся точки в небе, которые вращались вокруг Земли.

Сегодня мы точно знаем, что Земля не является не то что центром Вселенной, но даже не центром Солнечной системы.

Но что же такое Солнечная система? В современном понимании под Солнечной системой понимается всё космическое пространство и вся материя, находящаяся в сфере притяжения Солнца.

То есть Солнце — это самый главный и самый массивный объект Солнечной системы, который занимает в ней центральное положение. Вокруг Солнца вращается огромное количество небесных тел. Но самыми значительными из них являются большие планеты. Они представляют собой тела, имеющие форму, близкую к сферической, движущиеся вокруг звезды в её гравитационном поле, светящиеся отражённым от звезды светом и расчистившие область своей орбиты от других мелких объектов.

На начало две тысячи семнадцатого года в Солнечной системе выделяют восемь больших планет, удалённых от Солнца в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Например, уже хорошо известный нам Иоганн Кеплер, который всю жизнь занимался поисками гармонии планетных движений, первым обратил внимание на то, что между орбитами Марса и Юпитера наблюдается пустая зона, тянущаяся на 550 миллионов километров. При этом между орбитами других известных на то время планет это расстояние не превышало 80 миллионов.

То есть, по логике, там должна была бы находиться планета. И примерно через два столетия в этом самом месте была обнаружена малая планета, которая по размерам оказалась в 3,4 раза, а по объёму в 40 раз меньше нашей Луны. Найденное небесное тело назвали в честь древнеримской богини урожая и плодородия Церерой.

Второй пояс астероидов был открыт сравнительно недавно на окраинах нашей планетной системы — это пояс Койпера. И хотя он похож на главный пояс астероидов, но примерно в 20 раз его шире и в 20—200 раз массивнее.

20 января 2016 года астрономы из Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун на основании математического моделирования особенностей движения некоторых наиболее удалённых объектов высказали гипотезу о возможном существовании девятой планеты, находящейся примерно в 20 раз дальше от Солнца, чем Нептун. По предварительным оценкам, масса планеты Икс примерно в 10 раз превышает массу Земли, а радиус — в 3,66.

Но мы немного отвлеклись. Итак, все большие планеты обращаются вокруг Солнца почти по круговым орбитам в одну и ту же сторону — с запада на восток. Такое направление движения в астрономии принято называть прямым движением.

Солнце вращается вокруг своей оси в ту же сторону, в какую движутся планеты вокруг Солнца. Вращение планет вокруг своих осей также совпадает с направлением их обращения вокруг Солнца. Исключение составляют Венера и Уран, которые вращаются в противоположную сторону. Причём ось вращения Урана почти лежит в плоскости орбиты планеты.

Восемь больших планет принято делить на две группы: планеты земной группы и планеты-гиганты.

К планетам земной группы относятся четыре ближайшие к Солнцу планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Их размеры относительно небольшие, но их средняя плотность почти в 5 раз больше плотности воды. Объясняется это тем, что большая часть массы планет земной группы приходится на долю твёрдых веществ — оксидов и других соединений тяжёлых химических элементов.

Оставшиеся четыре планеты — это планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Они намного массивнее планет земной группы и очень сильно превосходят их по объёму. Однако их средняя плотность невелика. А, например, Сатурн, если конечно найти бассейн огромных размеров, мог бы даже плавать в воде.

Малая плотность планет-гигантов обусловлена в первую очередь тем, что в их составе преобладают водород и гелий, которые находятся в жидком и газообразном состояниях.

Отличия между планетами двух групп проявляются и в том, что планеты-гиганты быстрее вращаются вокруг оси. Например, Юпитер совершает один оборот вокруг своей оси за 9,925 земных часов, в то время как Венере на это требуется 243,02 земных суток.

Вокруг планет, кроме Меркурия и Венеры, обращаются спутники, которых на 2017 год насчитывалось 175. Причём на долю планет земной группы приходится лишь три спутника: Луна у Земли, а также Фобос и Деймос у Марса.

Столь значительные различия планет двух групп можно объяснить лишь на основании современных представлений о формировании Солнечной системы. Для её построения учёным необходимо было знать возраст небесных тел. Так, возраст найденных древнейших пород на Земле достигает 4 миллиардов 640 миллионов лет. Возраст лунных пород оценивается от 2 до 4,5 миллиардов лет, а каменных и железных метеоритов — от 0,5 до 5 миллиардов лет. Возраст нашего светила, который определяется на основании теории строения и эволюции звёзд, также оценивается примерно в 5 миллиардов лет. Всё это позволяет выдвинуть предположение о том, что формирование планет и Солнца произошло из одного и того же газопылевого облака.

Впервые эта идея была выдвинута ещё Иммануилом Кантом в 1755 году. Он предполагал, что Солнце и планеты возникли из горячего и быстро вращающегося газопылевого облака, которое под действием гравитации сжималось и распадалось на фрагменты. Но эта теория оказалась несостоятельной из-за множества возникших противоречий.

Лишь в 1944 году советский учёный (уроженец города Могилёва (ныне Республика Беларусь)) Отто Юльевич Шмидт разработал теорию о происхождении Солнечной системы. Эта теория развивается и по сей день.

Согласно этой теории, около 5 миллиардов лет назад недалеко от места рождения Солнечной системы произошёл взрыв сверхновой звезды. Он не только наполнил газопылевое облако, состоящее в основном из водорода и гелия, железом и ураном, но и определил его будущее, поскольку фронт ударной волны сжал облако газа до критической массы. Эта масса под действием гравитационных сил начала сжиматься. В быстро сжимающемся облаке газ и пыль уплотнились во множество комков, каждый из которых стал яслями для будущих звёзд. Сегодня примерно то же самое мы можем наблюдать в созвездии Ориона, через которое на сотни световых лет протянулось гигантское молекулярное облако.

Вначале сжатие облака гравитационными силами привело к образованию центрального горячего тела — про́тозвезды́ — будущего Солнца. Молодое Солнце интенсивно поглощало газ и пыль. Это привело к тому, что большая их часть (около 90 %) оказалась на Солнце. А из мизерных остатков космической пыли образовались зародыши планет — планетезимали. Считается, что число таких допланетных тел достигало многих миллионов.

Во внешней области Солнечной системы образовалась снеговая линия. В ней летучие вещества (в основном водород, гелий, вода, метан и аммиак) намерзали на твёрдые частицы. Здесь процесс образования планет шёл гораздо быстрее. Ядра будущих планет-гигантов росли быстро, захватывая окружающий газ и превращаясь в планеты-гиганты. Например, считается, что Юпитер набрал около 90 % своей массы в течение не более 100 тысяч лет. А в течение следующих нескольких миллионов лет дорос до теперешних размеров.

Спутники планет образовывались в результате тех же процессов, что и сами планеты.

Также у планет гигантов есть образования из мелких частиц — это кольца, которые отсутствуют у планет земной группы. Считается, что это остатки околопланетного облака.

В самой холодной внешней части диска конденсирующее вещество почти всё было ледяным. Множество отдельных ледяных планетезималий и глыб породили ядра комет и ледяные астероиды.

1. Строение и состав солнечной системы. Под Солнечной системой понимается всё космическое пространство и вся материя, находящаяся в сфере притяжения Солнца. Солнечная система включает в себя: звезду Солнце, расположенную в центре системы; планеты со спутниками; карликовые планеты; малые тела (астероиды, кометы, метеоритные и метеорные тела), а также межпланетную пыль, плазму и физические поля в указанных границах.

В Солнечной системе находится 8 больших планет. По мере удаления от Солнца они расположены в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун .

Планетой называют небесное тело, движущееся вокруг звезды в её гравитационном поле, имеющее форму, близкую к сферической, светящееся отражённым от звезды светом и расчистившее область своей орбиты от других мелких объектов. Выделяют планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Массы планет слишком малы, чтобы внутри них могли протекать характерные для звёзд ядерные реакции. Вокруг планет, кроме Меркурия и Венеры, обращаются спутники, которых известно уже больше 170.

По гелиоцентрическим орбитам движутся карликовые планеты, астероиды и метеоритные тела. Кроме того, по сильно вытянутым орбитам движутся ледяные тела — кометы.

Планеты и другие тела Солнечной системы при движении по орбитам сталкиваются с метеорными телами, межпланетной пылью; взаимодействуют с электромагнитным излучением Солнца и плазмой, исходящей от Солнца.

2. Особенности строения Солнечной системы. Характерные черты строения Солнечной системы, известные по астрономическим наблюдениям и космическим исследованиям, заключаются в следующем.

1. Основная масса вещества Солнечной системы сосредоточена в Солнце, которое представляет собой рядовую звезду. На массу всех других составляющих системы приходится 1/750 часть массы Солнца (рис. 49). Таким образом, доминирующим в Солнечной системе является гравитационное поле Солнца.

2. Орбиты планет и большинства астероидов лежат почти в одной плоскости, незначительно наклонённой к плоскости солнечного экватора. Наклон эклиптики к плоскости солнечного экватора составляет 7°15′. Орбиты планет почти круговые, т. е. их эксцентриситеты мало отличаются от нуля.

3. Все планеты и астероиды обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении. Вращение Солнца вокруг своей оси происходит в ту же сторону, что и движение планет вокруг Солнца. Планеты вращаются вокруг своих осей в направлении, совпадающем с направлением их обращения вокруг Солнца. Исключение составляют Венера и Уран, которые вращаются в противоположную сторону. Причём ось вращения Урана почти лежит в плоскости орбиты планеты. Наклон оси вращения других планет не превышает 60° к плоскостям их орбит.

4. Планеты разделяются на две различающиеся группы: планеты земной группы и планеты-гиганты. Планеты земной группы — твёрдые тела, сравнительно небольшие, маломассивные, но с большой средней плотностью, более медленным вращением и малым числом спутников (или без них). Они расположены вблизи Солнца. Планеты-гиганты — массивнее планет земной группы, большие по размерам и с меньшей средней плотностью, большой скоростью вращения и многочисленными спутниками. Планеты-гиганты обладают мощными атмосферами, состоящими в основном из водорода и гелия.

5. Момент количества движения (m • v • r) между Солнцем и планетами распределяется неравномерно. На долю Солнца, в котором сосредоточена почти вся масса Солнечной системы, приходится только 2 % её полного количества движения.

6. Орбиты большинства спутников планет близки к круговым. Движение большинства спутников по орбитам происходит в том же направлении, в каком планеты движутся вокруг Солнца. Орбиты крупных спутников в основном имеют малый наклон к плоскостям экваторов своих планет.

Перечисленные особенности необходимо учитывать при построении модели (теории) формирования всего комплекса тел Солнечной системы.

Рисунок 50 — Образование Солнечной системы по гипотезе О. Ю. Шмидта

3. Происхождение Солнечной системы. Для построения теории происхождения Солнечной системы необходимо знать возраст небесных тел. Согласно современным представлениям, возраст древнейших пород Земли достигает 4,64 млрд лет. Анализ пород, доставленных с Луны, соответствует возрасту от 2 до 4,5 млрд лет. Возраст железных и каменных метеоритов оценивается от 0,5 до 5 млрд лет. Возраст Солнца и других отдельных звёзд определяется на основе теории строения и эволюции звёзд. Для Солнца это приблизительно 5 млрд лет, что совпадает с возрастом других тел системы. Последнее позволяет заключить, что Солнце и планеты сформировались из единого облака газа и пыли.

Данные физико-химических исследований метеоритов и земных пород подсказывали, что эти тела образовались не из газовых сгустков, а из твёрдого вещества. В 1944 г. систематической разработкой теории образования планет из твёрдых частиц околосолнечного допланетного облака занялся О. Ю. Шмидт. Эта теория развивается и в настоящее время.

Можно выделить следующие основные этапы происхождения и ранней эволюции Солнечной системы.

1. Около 4,6 млрд лет назад произошёл взрыв сверхновой звезды вблизи места рождения Солнечной системы. Ударная волна от взрыва распространилась в космическом пространстве. Под её действием газопылевое облако, состоящее из водорода, гелия и других разных по составу частичек, содержащих как металлы, так и редкие изотопы тяжёлых химических элементов, начало сгущаться. В нём образовались уплотнения, обогащённые веществом сверхновой звезды. Изначально медленно вращающееся уплотнение под действием сил гравитации начало сжиматься и превращаться в дискообразное газопылевое облако. В дальнейшем в центре этого облака образуется молодое Солнце. Образовавшийся вокруг него протопланетный диск поглощает большую часть момента количества движения.

Компьютерное моделирование возникновения планет Солнечной системы.

2. Постепенно в диске газопылевого облака мельчайшие пылинки стали объединяться, захватывая газы из окружающего пространства. Из мелких частичек образовывались более крупные комки, а из них формировались зародыши будущих планет (размерами в несколько километров) — планетезимали, а позднее и сами планеты. Во внутренней зоне лёгкие элементы (водород, гелий) под действием светового давления покидали центральные области диска, уходя на периферию. Поэтому вблизи Солнца планетезимали формировались полностью из каменистых минералов и соединений металлов и в конце концов превратились в планеты земной группы. Частички в средней холодной зоне покрывались льдом, ядра будущих планет-гигантов быстро росли, захватывая окружающий газ. В самой холодной внешней части диска конденсирующее вещество почти всё было ледяным. Множество отдельных ледяных планетезималий и глыб породили ядра комет и ледяные астероиды.

Планеты земной группы почти достигли своих размеров примерно через 100 млн лет.

3. Последующее гравитационное сжатие поднимало температуру в недрах протопланет до температуры плавления железа. С этого времени тяжёлые компоненты стали отделяться и стремиться к центру планет, а наиболее лёгкие вещества — подниматься к поверхности. В течение миллиардов лет шло образование коры — наружного слоя планет земной группы. Разогревание Земли, например, сопровождалось выделением газов и водяных паров. Постепенно водяные пары конденсировались и образовывали моря и океаны, а газы — атмосферу. По составу первичная атмосфера существенно отличалась от современной.

Спутники планет, движущиеся в направлении вращения планет, образовались в результате тех же процессов, что и сами планеты. Спутники, обладающие обратным движением, были захвачены планетой.

Контрольные вопросы и задания
1. Что понимают под Солнечной системой?
2. Что называют планетой? Какие планеты входят в состав Солнечной системы?
3. Укажите основные особенности строения Солнечной системы.
4. Какой возраст древнейших пород Земли; минералов, доставленных с луны; метеоритов, упавших на Землю?
5. В чём состоит суть гипотез И. Канта, П. Лапласа, Дж. Джинса, О. Ю. Шмидта о происхождении Солнца и планет?
6. Укажите основные этапы происхождения и ранней эволюции Солнечной системы.

Читайте также: