Солнечная система
| Загрузить архив: | |
| Файл: ref-22125.zip (380kb [zip], Скачиваний: 115) скачать |
Министерство образования Российской федерации
Санкт-Петербургская академия сервиса и экономики
Реферат
по дисциплине: «Концепции современного естествознания»
на тему: «Солнечная система»
Выполнил:
Проверил:
доцент
Санкт-Петербург 2004 год
Содержание:
1. Введение 3
2. Общие сведения о Солнечной системе 4
3. Объекты Солнечной системы 6
ØМеркурий 5
ØВенера 5
ØЗемля 6
ØМарс 11
ØЮпитер 13
ØСатурн 14
ØУран 15
ØНептун 15
ØПлутон 16
ØСолнце 17
ØЧерные дыры 18
ØКометы 18
ØАстероиды 19
ØПояс Койпера 21
4.Законы Кеплера 23
5.Список используемой литературы 24
Введение.
Давным-давно люди смотрели в небо и видели звезды, только звезды, россыпи сверкающих алмазов. И каждую ночь они собирались вместе под необъятных размеров лоскутом черного бархата, усеянном миллионами звезд. Вся их жизнь была наполнена сказкой... Сказкой, которой нет конца, ибо все бесконечно. И каждый день в одно и тоже время тускнели алмазы, скрываясь под пеленой Нового Дня. Темные краски Ночи сменялись переливающейся симфонией пламени, пришествие Дня ознаменовывалось появлением яркого огня. "Бог Огня вернулся..." - говорили древние. Огонь... Люди поклонялись Ему вечно, со времен своего появления на этой земле. Он дал нам жизнь, пищу, все вокруг. Он дал нам Землю, на которой мы живем. Да будет Он вечен...
Огонь, имя которому Солнце, действительно, дал нам свет, чтобы мы жили, дал нам тепло, чтобы мы чувствовали себя комфортно. Все вокруг возникло благодаря ему, Солнцу. Захватив из внешней среды газово-пылевое облако, Солнце обладает достаточной гравитационной силой, чтобы удержать вблизи не только нашу Землю, но и еще восемь планет и пояс астероидов. Периодически пролетают кометы, также движимые солнечной гравитацией. Все это вместе: Солнце, планеты, астероиды, кометы - в совокупности образует Солнечную систему.
Общие сведения о Солнечной системе.
Солнечная система состоит из Солнца, планет, спутников планет, астероидов и их осколков, комет и межпланетной среды. Внешняя граница, по-видимому, находится на расстоянии около 200 тыс. а.е. от Солнца. Возраст Солнечной системы около 5 млрд. лет. Расположена вблизи плоскости галактики на расстоянии около 26 тыс. световых лет (около 250 тыс. млрд. км) от галактического центра и вращается вокруг него с линейной скоростью около 220 км/с.
Солнечная система вместе с миллионами других звезд и звездных систем образует Млечный путь. Так как Солнце находится на окраине Млечного Пути, то в ясную ночь мы видим его в виде широкого раскинувшегося слабо мерцающего "пояса".
В последнее время человечество узнало о планетах и звездах достаточно много: нам стали известны их размеры и вес, состав и приблизительные расстояния от них до Солнца, скорости их вращения. Помимо всего прочего, современная аппаратура, приборы позволили выяснить, как возникла Вселенная, звезды (в частности, и наша Солнечная система).
Наше Солнце и планеты возникли приблизительно пять миллиардов лет назад из частиц газа и пыли, которых и в настоящее время во Вселенной предостаточно. Частицы эти взаимно притягиваются, со временем собираясь в разнообразных местах Вселенной в своего рода облака высокой плотности. Далее возросшая сила тяготения привела к дальнейшему сжатию облака, в котором при этом повышалась температура (и давление тоже). В конце концов облако начинает пылать - так, возможно, возникло наше Солнце. Остальные частицы собирались вместе и дальше уплотнялись, начиная все быстрее вращаться вокруг нового светила. Увеличивающаяся скорость вращения увеличивала и центробежную силу остальных частиц, которая не позволяла веществу упасть на светило (Солнце), заставляя определенную часть собираться вокруг центрального светила.
Оставшиеся частицы сформировали кольцо, подобное кольцам Сатурна, но больших, естественно. В кольце возникли вихри (более или менее упорядоченные), в которых вещество под воздействием силы тяготения стало концентрироваться. Причем все зависело от величины образовавшегося вихря. Позднее из вихрей разного размера и сформировались разные планеты.
Общая структура Солнечной системы была раскрыта в середине 16 в. Н. Коперником, который обосновал представление о движении планет вокруг Солнца. Такая модель Солнечной системы получила название гелиоцентрической. В 17 в. И. Кеплер открыл законы движения планет, а И. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Изучение физических характеристик космических тел, входящих в состав Солнечной системы, стало возможным только после изобретения Г. Галилеем в 1609 телескопа. Так, наблюдая солнечные пятна, Галилей впервые обнаружил вращение Солнца вокруг своей оси.
Давно установлено, что Вселенная состоит на 98% из простейших газов (на 73% из водорода, и на 25% из гелия; более тяжелые элементы - азот, углерод, металлы - вместе составляют незначительную часть - всего приблизительно 2%.)
Из вихрей, находящихся вблизи Солнца, водород и гелий испарился в глубины Вселенной. Так возникли планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они строили свои тела из оставшихся 2% тяжелых веществ. Более отдаленные вихри сохранили в своем составе газы. Так образовались планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, которые представляют собой газовые шары.
Объекты солнечной системы.
Меркурий.
Меркурий - ближайшая к Солнцу планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн. км), средний диаметр 4880 км, масса 3,3 * 10^23 кг (0,055 массы Земли). Меркурий практически лишен атмосферы, поверхность подобна лунной. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), меркурианские солнечные сутки (например, промежуток времени между двумя последовательными восходами Солнца) равны 176 суткам, т.е двум меркурианским годам.
Разница температур:
днем 750 градусов по Фаренгейту,
ночью - минус 320 по Фаренгейту.
Как и остальные планеты земной группы: Венера, Земля и Марс, - Меркурий состоит преимущественно из камня и металла. Этот своеобразный маленький мир "изрыт" кратерами, причем сама планета внешне похожа на соседку Земли - Луну.
А если сравнить с Землей:
- масса: 5,6% земной массы;
- диаметр: 38% земного.
Венера.
Венера - вторая по удаленности от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а.е. (108,2 млн. км), средний диаметр 12100 км, масса - 4,9 * 10^24 кг (0,82 массы Земли). Плотная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, давление у поверхности около 94 атмосфер, температура около 479 Цельсия. Поверхность в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Период обращения вокруг Солнца 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси 243 сутки.
Температура днем достигает 895 градусов по Фаренгейту (480 градусов Цельсия). Из-за плотной атмосферы и неблагоприятного состава газа планета не подходит для жизни человека.
После Луны Венера - самый яркий объект на земном небе.
Состав - преобладают каменисто-пустынные ландшафты. Планета состоит также преимущественно из камня и металла.
А если сравнить с Землей:
- масса: 82% земной;
- диаметр: 95% земного.
Интересные сведения: в то время как остальные планеты Солнечной системы движутся по эллиптической орбите (орбите в форме эллипса), орбита Венеры - почти идеальная окружность. Кроме того, это единственная планета Солнечной системы, на которой год (225 земных дней) длится меньше, чем день (241 земной день).
Земля.
|
|
149,6 миллионов км |
|
Экваториальный диаметр |
12756 км |
|
Период вращения |
23,93 часа |
|
Период обращения |
365,26 суток |
|
Скорость движения по орбите |
29,79 км/сек |
|
Температура на поверхности |
от -55 гр C до +70 гр C |
|
Масса (Земля=1) |
1,00 |
|
Средняя плотность вещества (вода=1) |
5,52 |
|
Сила тяжести на поверхности (Земля=1) |
1,00 |
|
Кол-во спутников |
1 |
Земля, третья планета от
Солнца, является крупнейшей из 4-х внутренних планет, имеющих схожую с земной
внутреннюю структуру. В процессе движения нашей планеты по орбите вокруг Солнца
плоскость земного экватора (наклоненная к плоскости орбиты на угол 23o45')
перемещается параллельно самой себе таким образом, что в одних участках орбиты
земной шар наклонен к Солнцу своим северным полушарием, а в других- южным,
именно это и является причиной смены времён года. Кроме того расстояние от
Земли до Солнца в различных точках орбиты неодинаковые, в перигелии (3 января)
оно приблизительно на 2.5 млн. км. меньше, а в афелии (3 июля)- на столько же
больше среднего расстояния, составляющего 149, 6 млн. км.
Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (361 млн. км.2,
или 71%), суша составляет 149 млн.км.2 (29%). Средняя глубина
Мирового океана- 3 900 м. Существование осадочных пород, возраст которых (по
данным радиоизотопного анализа) превосходит 3,7 млрд. лет, служит
доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую
эпоху, когда, предположительно появились первые живые организмы .
Форма Земли, как известно близкая к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами и течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли. Такая поверхность называется геоидом. Геоид (с точностью порядка сотен метров) совпадает с эллипсоидом вращения, экваториальный радиус которого 6 378 км., а полярный радиус на 21,38 км. меньше экваториального. Разница этих радиусов возникла за счет центробежной силы, создаваемой суточным вращением Земли.
Одна из особенностей Земли как планеты - ее магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом, а находится в пункте с координатами приблизительно 76o с.ш. 101o з.д. Магнитный полюс, расположенный в южном полушарии Земли, имеет координаты 66o ю.ш. и 140o в.д. (в Антарктиде).Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Землинесимметрично.Под действием исходящего от Солнца течения плазмы (солнечного ветра) магнитное поле Земли искажается и приобретает "шлейф" в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров.
Наша планета окружена обширной атмосферой, которая благодаря присутствию небольшого озонового слоя, нейтрализует опасное для жизни коротковолновое солнечное и космическое излучение. Из-за содержащегося в атмосфере углекислого газа на нашей планете имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но все же поднимает среднюю (равновесную) температуру на Земле с теоретических минус 23 до плюс 15. Действуя подобно хорошей одежде, атмосфера оберегает земную поверхность и от температурных перепадов. В отсутствие атмосферы в некоторых точках Земли температура в течение суток колебалась бы между 160-ю тепла и 100 градусами мороза.
Основными газами, входящими в состав нижних слоев атмосферы Земли, являются азот (~78%), кислород (~21%) и аргон (~1%). Других газов в атмосфере Земли очень мало, например, углекислого газа около 0,03%. Атмосферное давление на уровне поверхности океана составляет при нормальных условиях ~0,1 MПа. Полагают, что земная атмосфера сильно изменилась в процессе эволюции: обогатилась кислородом и приобрела современный состав в результате длительного химического взаимодействия с горными породами и при участии биосферы, то есть растительных и живых организмов.
Доказательством того, что такие изменения действительно произошли, служат, например, залежи каменного угля и мощные пласты отложений карбонатов в осадочных породах. Они содержат громадное количество углерода, который раньше входил в состав земной атмосферы в виде углекислого газа и окиси углерода.
Ученые считают, что древняя атмосфера произошла из газообразных продуктов вулканических извержений; о ее составе судят по химическому анализу образцов газа, "замурованных" в полостях древних горных пород. В исследованных образцах, возраст которых более 3,5 млрд. лет, содержится приблизительно 60% углекислого газа, а остальные 40% - это соединения серы (сероводород и сернистый газ), аммиак, а также хлористый и фтористый водород. В небольшом количестве были найдены азот и инертные газы.
Доказательством того, что в земной атмосфере в течение первых 4 млрд. лет ее существования не было свободного кислорода, являются обнаруженные в геологических пластах соответствующего возраста чрезвычайно легко окисляемые, но не окисленные вещества такие, как сернистый натрий. Кислород, который выделялся в ничтожном количестве из водяного пара под действием солнечного облучения, полностью затрачивался на окисление содержавшихся в атмосфере горючих газов: аммиака, сероводорода, а также, вероятно, метана и окиси углерода. В результате окисления аммиака освобождался азот, который постепенно накапливался в атмосфере. 600 млн. лет назад количество свободного кислорода в земной атмосфере достигло 1% от его современного содержания. В это время уже существовало значительное число различных примитивных одноклеточных живых организмов. Около 400 млн. лет назад содержание свободного кислорода в земной атмосфере стало быстро увеличиваться благодаря широкому распространению зарослей крупных растений, характерных для этой эпохи.
Прежде предполагали, что Земля вначале была расплавленной, а затем остывала. Но эта точка зрения не подтверждается современными выводами науки. Большое процентное содержание на Земле некоторых летучих веществ указывает на то, что температура частиц, из которых образовалась наша планета, не могла быть очень высокой. Средний химический состав первичной Земли, вероятно, соответствовал химическому составу известных сегодня типов метеоритов.
В результате естественного распада радиоактивных элементов и некоторых других процессов в недрах Земли в течение долгого времени выделялась и накапливалась тепловая энергия. Это привело к сильному разогреву и частичному расплавлению вещества в недрах и к постепенному формированию и росту центрального ядра из наиболее тяжелых элементов и наружной коры из менее плотных веществ.
О внутреннем строении Земли прежде всего судят по особенностям прохождения сквозь различные слои Земли механических колебаний, возникающих при землетрясениях или взрывах. Ценные сведения дают также изменения величины теплового потока, выходящего из недр, результаты определений общей массы, момента инерции и полярного сжатия нашей планеты.
|
СЛОЙ |
ТОЛЩИНА |
СОСТАВ |
|
Кора |
6-40 км |
Твердые кремниевые породы |
|
Мантия |
2800 км |
В основном, твердые кремниевые породы |
|
Внешнее ядро |
2300 км |
Расплавленные железо и никель |
|
Ядро (радиус) |
1200 км |
Твердые железо и никель |
Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести (на экваторе ускорение силы тяжести равно 978,05 гал; 1 гал = 1 см/с2). Для массы Земли получено значение 5,976*1024кг., что соответствует средней плотности вещества 5517 кг/м3. Определено, что средняя плотность минералов на поверхности Земли приблизительно вдвое меньше средней плотности Земли. Из этого следует, что плотность вещества в центральных частях планеты выше для всей Земли. Полученный из наблюдений момент инерции Земли, который сильно зависит от распределения плотности вещества вдоль радиуса Земли, свидетельствует также о значительном увеличении плотности от поверхности к центру.
Поток тепла из недр, различных в разных участках поверхности Земли, в среднем близок к 1,6*10-6 кал*см-2*сек-1, что соответствует суммарному выходу энергии 1028 эрг в год. Поскольку тепло может передаваться только от более нагретого к менее нагретому веществу, температура вещества в недрах Земли должна быть выше, чем на ее поверхности. Действительно, согласно измерениям, проведенным в шахтах и буровых скважинах, температура повышается приблизительно на 20o на каждый километр глубины.
Твердую оболочку Земли называют литосферой. Ее можно сравнить со "скорлупой", охватывающей всю поверхность Земли. Но эта "скорлупа" как бы растрескалась на части и состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее большинство очагов землетрясений. Верхний слой литосферы- эта земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км. на континентах и 6-8 км. подо дном океанов.
Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний- из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровичича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км. под материками и 60-400 км. под океанами залегает слой мантии, называемой астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянию, вязкость его сильно понижена.
Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а также участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравниванием.
Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км., "упаковка" атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2 920 км. Выше этой отметки плотность вещества составляет 5 560 кг/м3, а ниже ее- 10 080 кг/м3. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно- внутреннее ядро, радиус которого 1 250 км.
Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не способные распространяться в жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому, твердое.
У нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше 5 000К. В центре Земли температура, возможно, поднимается до 10 000К.
Марс.
Марс - четвертая планета от Солнца, среднее расстояние от Солнца составляет 1,5 а.е. (227,9 млн. км), средний диаметр 6780 км, масса 6,4*10^23 кг (0,108 массы Земли). Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Поверхность Марса - пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Период обращения вокруг Солнца 687 суток, период вращения вокруг своей оси 24 ч 37 мин. Два известных спутника Марса - Фобос и Деймос. Значительный научный материал о Марсе получен с помощью космических аппаратов "Маринер" и "Марс".
Надо сказать, эта планета всегда будоражила наше воображение, и пока ученые не доказали, что на Марсе разумной жизни нет, эта пыльная планета привлекала (да и все еще привлекает) огромное внимание к себе.
Поверхность Марса более интересная, нежели поверхность большинства планет. Как Меркурий, Венера и Земля, Марс преимущественно состоит из камня и металла. Горы и кратеры Марса покрывают "рубцами" его неровную поверхность. Пыльные железные окислы придают планете специфическую красновато-бурую окраску (поэтому Марс еще называют "Красной планетой").
Тонкий слой атмосферы и эллиптическая орбита вместе влияют на температуру, которая колеблется от минус 207 градусов по Фаренгейту к комфортным 80 градусам по тому же Фаренгейту в летний период (опять же если находиться на экваторе).
В последнее время на Марсе исследуются огромные штормы, кружащиеся над Марсом . Эти штормы очень похожи на земные ураганы.
А есть ли вода на Марсе?
Существуют сведения, что Марс был наиболее комфортным и влажным около 3,7 млрд. лет назад. Но планета постепенно остывала, и вода, в конце концов, замерзла. Остатки существуют в виде ледяных глыб на полюсах - это так называемые полярные "шапки" Марса, которые частично тают в летний период.
А есть ли жизнь на Марсе?
NASA в свое время заявило о наличии микроорганизмов в метеорите в 1996 году, но эта информация не нашла подтверждения. Короче говоря, целью этого сообщения было...убеждение обывателей в возможном существовании жизни на этой планете. Но не более того. А поиски продолжаются...
Не так давно зонд Mars Global Surveyor на Марсе обнаружил 120 русел рек, испарившихся 3 млн. лет назад. Профессор - геохимик из университета Аризоны Л.Лешин считает, что обширные запасы воды могли сохраниться и по сей день под марсианской поверхностью. Причем эту же гипотезу подтверждает и Р.Кузьмин из Института геохимии и аналитической химии. Он утверждает, что жидкая вода находится в самой мерзлоте планеты.
Помимо рек, на Красной планете были и океаны, по своему составу схожие с земными океанами (это доказал анализ марсианского метеорита Nahkla, упавшего в 1911 году в Египте; впоследствии в нем обнаружили ионы кальция, магния и калия, которые содержатся и в воде земных океанов). Таким образом, можно утверждать, что жизнь на Марсе БЫЛА. А существует ли она сегодня, даже в виде простейших бактерий, можно будет с уверенностью сказать только после исследований во время экспедиции на Марс в 2001 году.
А если сравнить с Землей:
- масса: 11% земной;
- диаметр: 53% земного
Юпитер.
Юпитер - пятая по счету от Солнца, а также крупнейшая планета нашей Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а.е.(778 млн. км), экваториальный диаметр около 142 800 км, полярный - около 134100 км, масса 1,9*10^27 кг (317,8 массы Земли).
Представляет собой газо-жидкое тело, твердой поверхности не имеет. Состоит в основном из водорода и гелия. В верхних слоях Юпитера (атмосфере) наблюдаются бурные движения, грозовая активность. Период обращения вокруг Солнца 11,9 года, период вращения вокруг своей оси 9 ч 45 мин (для полярной зоны) и 9 ч 50,5 мин для экваториальной зоны. Обнаружено кольцо шириной около 6000 км и толщиной около 1 км, состоящее из частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров.
Юпитер так массивен, что мог притянуть к себе все остальные планеты Солнечной системы. Так что же можно увидеть сквозь высокие облака толстого слоя атмосферы этого гиганта, состоящего из гелия и водорода, которые, взаимодействуя, придают планете такой цвет.
Наиболее известная особенность Юпитера - это его вихреобразный сгусток облаков, которые располагаются выше остальных, причем являясь более холодными, нежели окружающие их облака. Этот вихрь назван Великим Красным Пятном. Красное Пятно похоже на гигантский ураган, который вызывает штормовые ветры, несущиеся с огромной скоростью над быстро поворачивающейся планетой. Ветры дуют против часовой стрелки вокруг этого гигантского вихревого образования со скоростью до 250 миль в час (450 км в час). Для сравнения: штормы на Земле редко "разгоняются" до скорости, превышающей 180 миль в час. По площади Красное Пятно размером с 2 наши планеты!!! Причем этот вихрь бушует примерно 300 лет. Надо сказать, что Красное Пятно - лишь одно из нескольких штормовых образований Юпитера.
Внутри Юпитера.
В центре Юпитера имеется каменное ядро, массой во много раз больше массы Земли. Но основная масса Юпитера - это довольно внушительный слой газообразных облаков, которые закрывают ядро.
Быстрый поворот Юпитера приводит к деформации планеты: диаметр экватора на 7% больше, чем диаметр полюсный.
Вокруг Юпитера существует несколько тонких колец и, по меньшей мере, 16 спутников. Крупнейшие: Ганимед (диаметр около 5260 км), Каллисто (диаметр около 4800 км), Ио (около 3600 км), Европа (около 3130 км) - так называемые галилеевы спутники планеты. Состоят в основном из "скальных" пород и водяного льда.
А если сравнить с Землей:
- масса: 317,8 масс Земли;
- диаметр: 112 земных диаметров
Сатурн.
Сатурн - следующая планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 9,54 а.е. (1,427 млрд. км), средний экваториальный диаметр около 120500 км, полярный - около 107500 км, масса 5,68*10^26 кг (95,1 массы Земли). Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (около 0,7 г/см^3) - наименьшая для планет Солнечной системы. По строению и химическому составу в основном похож на Юпитер. Период обращения вокруг Солнца 29,5 года, период вращения вокруг своей оси около 10,7 ч (экваториальные области вращаются на 5% быстрее полярных). Систему Сатурна входят также знаменитые кольца толщиной около 1 км.
Как и Юпитер, его сосед, Сатурн имеет твердое ядро и газообразную остальную часть. Но Сатурн больше известен своими кольцами. Километровой толщины кольца состоят из бессчетного количества частиц разного размера: от дюйма (примерно 2,5 см) до нескольких метров. Ясно, что планета обладает гораздо большим количеством колец, чем можем мы увидеть и сосчитать. Но хотя мы не можем увидеть и сосчитать все кольца, однако мы способны различить 3 больших кольца (они различимы в хороший телескоп).
Открыто 18 спутников, состоящих преимущественно изо льда и камня; крупнейший из них - Титан, диаметр около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней, и мы можем увидеть его в любительский телескоп с хорошим увеличением. Помимо всего прочего, этот спутник размером больше Меркурия, имеет внушительной толщины слой атмосферы, обволакивающий его поверхность.
Хотя ученые не уверены, сколько "лун" у Сатурна, но приблизительно их количество равно 20, а может быть, и более.
А если сравнить с Землей:
- масса: 95 масс Земли;
- диаметр: 9,4 земных диаметра
Уран.
Уран - седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца 19,18 а.е. (2871 млн. км), диаметр 50540 км, масса 8,69*10^25 (14,54 массы Земли). По строению и химическому составу в основном подобен Юпитеру, но содержит значительно больше метана и аммиака. Период обращения вокруг Солнца 84 года, периодического вращения вокруг своей оси около 17 ч 14 мин. Открыты 15 спутников Урана (крупнейшие Титания, диаметр около 1600 км, и Оберон, диаметром около 1550 км) и кольца, подобные по строению кольцу Юпитера.
Как и его соседи, преимущественно состоит из газа (поверхность) и маленького каменного ядра.
А если сравнить с Землей:
- масса: 15 земных масс;
- диаметр: 4 земных.
Нептун.
Нептун - предпоследняя планета Солнечной система, среднее расстояние от Солнца 30,1 а.е. (4497 млн. км), средний диаметр около 50000 км, масса 1,02*10^26 кг (17,2 массы Земли). В целом подобен Урану, но отличается бурными процессами в атмосфере. Период обращения вокруг Солнца 164,8 года, период вращения вокруг своей оси 16 ч 6 мин. Открыт в 1846 году немецким астрономом И.Галле по теоретическим предсказаниям французского астронома У.Ж.Леверье и английского астронома Дж.К.Адамса.
Состав - каменное ядро, покрытое льдом, водород, гелий, метан. Как и остальные газообразные планеты, в своей атмосфере Нептун имеет быстрые ураганные ветры, но планета содержит, как предполагается, глубокий океан, состоящий из воды.
Быстрое вращение планеты снабжает энергией свирепые ветры и множество штормов. Имеется также незначительный слой колец и 8 спутников (крупнейший - Тритон, диаметр около 3200 км).
Из-за странной орбиты Плутона Нептун иногда оказывается самой удаленной от Солнца планетой. С 1979 года Нептун был 9-й планетой от Солнца. 11 февраля 1999 года он пересек орбиту Плутона и еще раз стал 8-й планетой от Солнца, где и останется на следующие 228 лет.
А если сравнить с Землей:
- масса: 17 земных;
- диаметр: 4 земных.
Плутон.
Плутон - последняя и самая удаленная от Солнца планета Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца 39,44 а.е. (5,9*10^12 км), диаметр около 2300 км, масса 1,2*10^22 (0,22 массы Земли). Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Плутон имеет спутник - Харон, сопоставимый по размерам с планетой (диаметр около км).
Плутон, размером с 2-3 Луны (естественного спутника Земли), холодная, темная и "замороженная" планета. Относительно немного известно о ней - этой планете со странной орбитой.
Состав Плутона - предположительно включает в себя камень и лед, имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси.
248-летняя орбита Плутона проходит так, что планете приходится пересекать путь Нептуна. Как уже было сказано в разделе "Нептун", с 1979 года и до начала 1999 года Плутон был 8-й планетой от Солнца. Но теперь Плутон останется 9-й планетой в течение последующих 228 лет.
Орбита этой удивительной планеты наклонена под углом в 17 градусов к орбите Земли. Интересно, что имеются сведения о том, что Плутон "ушел" от Нептуна. Таким образом, Плутон может расцениваться как бывший спутник Нептуна. Но существует мнение, что Плутон - большой астероид или даже, что планета - это комета. В этой области ведутся активные споры.
Однако достоверно известно, что у Плутона имеется один спутник - Харон, открытый в 1978 году. Возможная гипотеза его происхождения такова - возможно, это осколок столкнувшегося с Плутоном большого космического тела.
А если сравнить с Землей:
- масса: 0,2% земной;
-
Солнце.
Солнце - это чудовищных размеров атомная "печь". Причем температура по мере приближения к ядру возрастает приблизительно с 6000 градусов до 15 миллионов градусов. Это необходимые условия для термоядерных реакций, в результате которых выделяется столь необходимая Земле энергия, без которой на нашей планете и в помине не было бы жизни.
Говоря о строении Солнца, надо заметить, что огромная масса газа сконцентрировалась в определенном месте Вселенной. Итак, Солнце примерно на 72% состоит из водорода, остальную же часть занимает гелий. Сами по себе эти газы довольно легкие, но принимая в расчет то, что Солнце весит примерно столько же, сколько бы весили примерно 330 тысяч наших планет. Следовательно, концентрация газов огромна.
Внешние частицы газа оказывают огромное давление на частицы внутренние. Но почему-то Солнце сохраняет все же свою форму. Почему?
Для этого надо рассмотреть внешнюю газовую оболочку нашего светила. О ней можно сказать, что она разрежена, ее толщина - не более 100 километров. При этом оболочка давит с огромной силой на лежащие под ней слои. Анализируя данные, можно заявлять, что присутствует некоторая сила, уравновешивающая это давление.
Горячий газ стремится расшириться; чем он горячее, тем больше стремится он к расширению. Ученые-астрофизики полагают, что по направлению к ядру Солнца температура слоев возрастает, что связано прежде всего с тем, что лежащий ближе к ядру слой должен выдерживать давление предыдущих слоев. Постепенно считая, можно дойти и до значения температуры ядра Солнца.
Но возникает вопрос: как же Солнце не охлаждается? Как поддерживает такую гигантскую температуру?
Известно, что на протяжении последних 5 млрд лет не изменились в сущности ни мощность излучения Солнца, ни его размер. Но как температура ядра остается постоянной?
Такое возможно только в том случае, если у Солнца внутри присутствует атомная "печка", которая постоянно вырабатывает энергию. Дальше энергия проходит все остальные слои Солнца и потом излучается в космическое пространство.
Что же является источником колоссальной энергии Солнца? Оказывается, при огромных температурах в солнечных недрах происходит так называемое слияние ядер в более тяжелые. В результате этой термоядерной реакции водород превращается в гелий и выделяется огромное количество энергии.
Итак, единственное место в Солнечной системе, где ядра сливаются "мирно", - это Солнце, поистине великое изобретение природы. Энергия при выходе в космическое пространство излучается в виде света.
Нам же достается лишь малая часть энергии Солнца, но и ее достаточно для согревания нашей планеты и поддержания на ней жизни, давая Земле свет и тепло.
Завершая разговор о Солнце, скажем: сейчас Солнце - обычная звезда. Но через 5 млрд. лет оно невероятно увеличится и уничтожит всю жизнь на Земле. Затем он сожмется и превратится в белого карлика. Но те, кто будет читать этот материал, вряд ли доживут до этого момента. Хотя как знать - может быть, мы будем бессмертны в будущем?
Черные дыры.
Наверное, черные дыры - космические тела, которые привлекают к себе не меньше внимания, чем поиски планеты, подобной по условиям Земле.
Во Вселенной имеются небесные тела на поверхности которых существует огромная сила тяжести. К ним относятся и черные звезды, притяжение которых так велико, что они не отпускают от себя даже собственный свет. Следовательно, они не светятся, оставаясь при этом черными. Итак, черная дыра - это место, где сосредоточена огромная масса вещества (или сжатия в очень ограниченном объеме).
Черные дыры "растут", как сорняки, в космосе: в центре каждой галактики имеется громадная черная дыра. Из-за особенностей черной дыры ее, разумеется, нельзя увидеть, а можно лишь определить ее местоположение (что и сделал космический телескоп им. Хаббла, вычислив скорость газового облака, вращающегося вокруг центра галактики; по этим числам можно определить массу центральной области. Результат - такая черная дыра сопоставима по массе с 3-5 млрд. солнц!!!). Кроме того, ежегодно черные дыры поглощают эквивалентное 1 млн. солнц количество раскаленного газа.
Что касается галактик, то можно сказать что галактики сами формируют друг друга: одни галактики пожирают другие, из уплотняющегося газа зарождаются новые звезды и т.д.
Кометы.
Кометы - космические тела, хвостатые звезды. Это небольшие, размером до нескольких километров, глыбы изо льда, пыли, камня, аммиака и метана; походят на снежки. По законам Кеплера кометы движутся по эллиптическим орбитам. Но их орбиты более вытянутые, иногда уходят дальше орбиты Плутона. Причем в этом отдаленном пространстве нашей Солнечной системы обитают миллиарды планет, 1-2 из которых ежегодно появляются вблизи нас.
Комета, приближаясь к Солнцу становится видна, приобретая при этом "голову" и "хвост", которые формируются из газа, составляющего комету.Большинство комет появляется только раз, исчезая после навсегда в глубины Солнечной системы, туда, откуда они пришли. Но существуют и кометы периодические.
Астероиды.
Астероиды - или так называемые "малые планеты". Известно, что их количество составляет многие тысячи (в пределах нашей Солнечной системы).
В основном астероиды располагаются между Марсом и Юпитером. Когда-то Юпитер "разогнал" эти космические тела, и теперь астероиды не так часто сталкиваются, не образуя планеты. Но все же когда астероиды сталкиваются, их фрагменты могут долететь до Земли, в атмосфере которой они уже становятся метеорами, а при падении на поверхность планеты или в воду - метеоритами. Ясно, что, падая, астероиды могут вызывать бедствия на Земле.
Астероиды - сравнительно небольшие тела, состоящие преимущественно из камня и железа. Причем они делятся на 2 группы: "светлые" и "темные" астероиды. "Светлые" астероиды легче "темных". Понятно, что "темные" астероиды тяжелее.
Существует предположение, что астероиды раньше (где-то около 4,7 млрд. лет назад) имели металлическое ядро, средний слой из камня железа и камня и поверхность из камня. Но сталкиваясь, они распадались. Сегодня же астероиды классифицируются на: металлические, каменно-металлические и каменные.
Откуда появились эти космические тела?
1 версия - это остатки существовавшей когда-то между Марсом и Юпитером планеты;
2 версия - вероятнее, это остатки от процесса формирования планет.
Астероиды, сближающиеся с Землей
Вблизи внутреннего края главного пояса астероидов существуют и другие группы тел, орбиты которых далеко выходят за пределы главного пояса и могут даже пересекаться с орбитами Марса, Земли, Венеры и даже Меркурия. В первую очередь, это группы астероидов Амура, Аполлона и Атона (по названиям крупнейших представителей, входящих в эти группы). Орбиты таких астероидов уже не являются такими стабильными, как у тел главного пояса, а относительно быстро эволюционируют под действием гравитационных полей не только Юпитера, но и планет земной группы. По этой причине такие астероиды могут переходить из одной группы в другую, а само деление астероидов на вышеназванные группы является условным, основанным на данных о современных орбитах астероидов. В частности амурцы движутся по эллиптическим орбитам, перигелийное расстояние (минимальное расстояние до Солнца) которых не превышает 1,3 а.е. Аполлонцы движутся по орбитам с перигелийным расстоянием меньшим 1 а.е. (напомним, что это среднее удаление Земли от Солнца) и проникают внутрь земной орбиты. Если у амурцев и аполлонцев большая полуось орбиты превосходит 1 а.е., то у атонцев она менее или порядка этой величины и эти астероиды, следовательно, движутся в основном внутри земной орбиты. Очевидно, что аполлонцы и атонцы, пересекая орбиту Земли могут создавать угрозу столкновения с ней. Существует даже общее определение этой группы малых планет как "астероиды, сближающиеся с Землей" - это тела, размеры орбит которых не превосходят 1,3 а.е. На сегодняшний день таких объектов обнаружено около 800. Но их общее количество может быть значительно большим - до 1500-2000 с размерами более 1 км и до 135000 с размерами более 100 м. Существующая угроза Земле со стороны астероидов и других космических тел, которые находятся или могут оказаться в земных окрестностях, широко обсуждается в научных и общественных кругах.
В таблице приведена основная информация о самых крупных или просто интересных астероидах.
|
N |
Астероид |
Диаметр |
Масса |
Период |
Орбиталь. |
Спектр. |
Большая |
Эксцентри-ситет |
|
1 |
Церера/ |
960 х 932 |
87000 |
9,1 |
4,6 |
С |
2,766 |
0,078 |
|
2 |
Паллада/ |
570 х 525х 482 |
318000 |
7,8 |
4,6 |
U |
2,776 |
0,231 |
|
3 |
Юнона/ |
240 |
20000 |
7,2 |
4,4 |
S |
2,669 |
0,258 |
|
4 |
Веста/ |
530 |
300000 |
5,3 |
3,6 |
U |
2,361 |
0,090 |
|
8 |
Флора/ |
141 |
13,6 |
3,3 |
S |
2,201 |
0,141 |
|
|
243 |
Ида/ Ida |
58 х 23 |
100 |
4,6 |
4,8 |
S |
2,861 |
0,045 |
|
253 |
Матильда/ |
66 х 48 х 46 |
103 |
417,7 |
4,3 |
C |
2,646 |
0,266 |
|
433 |
Эрос/Eros |
33 х 13 х 13 |
7 |
5,3 |
1,7 |
S |
1,458 |
0,223 |
|
951 |
Гаспра/ |
19 х 12 х 11 |
10 |
7,0 |
3,3 |
S |
2,209 |
0,174 |
|
1566 |
Икарус/ |
1,4 |
0,001 |
2,3 |
1,1 |
U |
1,078 |
0,827 |
|
1620 |
Географ/ |
2,0 |
0,004 |
5,2 |
1,4 |
S |
1,246 |
0,335 |
|
1862 |
Аполлон/ |
1,6 |
0,002 |
3,1 |
1,8 |
S |
1,471 |
0,560 |
|
2060 |
Хирон/ |
180 |
4000 |
5,9 |
50,7 |
B |
13,633 |
0,380 |
|
4179 |
Тоутатис/ |
4,6 х 2,4х 1,9 |
0,05 |
130 |
1,1 |
S |
2,512 |
0,634 |
|
4769 |
Касталия/ |
1,8 х 0,8 |
0,0005 |
0,4 |
1,063 |
0,483 |
Но сейчас астрологи пришли к выводу, что Хирон - комета!
Хирон не является астероидом. Фотографирование показало наличие газовой оболочки, и теперь твердо установлено, что объект 2060 Сhiron является активной кометой со слабой, но постоянной комой.
Теперь объект 2060 Сhiron находится как в кометном, так и в астероидном каталогах. Его орбита настолько неустойчива, что по самым последним данным она уверенно определяется в периоде с 700 года н.э. по 4650 г. н.э. И заканчивается столкновением с Сатурном в сентябре 4560 г. н.э. До 700 года любые положения Хирона крайне приблизительны. По приблизительным данным, в 4 веке до н.э. и далее назад во времени орбита Хирона пересекает орбиту Урана и постепенно уходит в сторону пояса Койпера - место образования большинства подобных объектов.
Пояс Койпера.
На краю солнечной системы: астероиды пояса Койпера
30 августа 1992г. был открыт первый астероид пояс Койпера, получивший номер 1992 QВ1, называемый в узком кругу астрономов “Smiley”. Этому открытию предшествовало 5 лет кропотливых наблюдений и поисков с помощью самых современных, на то время, электронных детекторов, пристроенных к одному из крупнейших телескопов Гавайев. Усилия увенчались успехом, подтвердив теорию астронома Джерарда Койпера (Gerard Р. Kuiper) о существовании на краю солнечной системы тысяч ледяных астероидов, которую он сформировал еще в 1951 году. Койпер и другие астрономы рассуждали, что диск солнечной системы не должен заканчиваться резко на Нептуне и Плутоне, а должен продолжаться поясами остаточного материала,не сформировавшего следующие планеты. Именно эти пояса и являются источником комет на протяжении миллиардов лет.
Происхождение комет и кентавров.
Сейчас точно установлено, что на протяжении большого периода времени гравитация планет - газовых гигантов сильно повлияла на сам пояс Койпера, подвергнув его ближайший край небольшому рассеиванию, из-за чего возникли кометы как с длинными, так и с короткими периодами, а также астероиды - кентавры (такие, как Фол, Хирон и др.) Компьютерное моделирование показало, что астероиды-кентавры не могли образоваться в пределах существующих орбит, которые к тому же чрезвычайно неустойчивы, из-за гравитации планет-гигантов.
У объектов пояса Койпера существует классификация: плутинос, классические и совершенно необычный вид сверхдальних астероидов (сокр. SDO - Scattered Disk Objects) типа 1996 TL66. Они отличаются друг от друга своей большой полуосью, а значит - периодом обращения вокруг Солнца.
С астрологической точки зрения изучение плутинос-группы вряд ли приведет к чему-то новому, так как все эти астероиды наверняка имеют функции крупнейшего своего представителя - планеты Плутон, те же качества, только с гораздо меньшей силой проявленные. Такой вывод был сделан на основании изучения их орбит и резонансного соотношения с орбитой Нептуна как 2:3, т.е. два периода обращения Плутона со своей “семьей” равны трем периодам обращения Нептуна. Возможно, что Плутон как бы аккумулирует на себе и проявляет сразу все астероиды своей группы. Может именно поэтому астрологическое срабатывание такой маленькой и далекой планеты такое сильное.
Классические КВО представляют собой самую многочисленную и самую распространенную группу. Преобладающее большинство открываемых объектов пояса относятся именно к ней. По приблизительным подсчетам астрономов, в этой группе находится около 35 тыс. астероидов диаметром более 100 км. Точные элементы орбит определены только для нескольких десятков объектов. Самыми крупными из них на октябрь 99 года являются 1996 ТО 66 и 1998 WH24. Период обращения классических объектов пояса Койпера около 300 лет.
Следует упомянуть о третьей группе КВО, имеющих просто огромные периоды обращения - от 700 до 1200 лет. Один их довольно крупный, диаметром 500 км, с периодом 790 лет. Его номер 1996 TL66. По наблюдениям, его действие тоже чрезвычайно негативное и разрушительное, носит деструктивный характер. В третьей группе есть еще один уникальный объект, с самой огромной орбитой из всех известных астероидов. Его номер 1999 CF119, период обращения вокруг Солнца приблизительно 1220 лет, и в своем афелии он удаляется почти на 200 астрономических единиц.
Астрономы предполагают, что эта дальняя группа КВО насчитывает около 10000 объектов, и обнаруживаются только те, которые проходят свои перигелии, так как становятся видимы в современные средства наблюдения.
Предположительно объектов пояса Койпера около 70 тыс. Их общая масса в сотни раз превосходит массу общеизвестного пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Если предположение ученых верны, то в каждом градусе зодиака должно находиться около 200 КBO! Конечно, разобраться в таком количестве "неиспользованного строительного материала", находящегося на краю нашей Солнечной системы, с точки зрения астрологии, совершенно невозможно. Было бы интересно попробовать поработать с самыми крупными представителями нового пояса астероидов.
Седна является самым далеким объектом Солнечной системы и находится в поясе Койпера на окраинах Солнечной системы. Седна имеет очень большой период вращения вокруг своей оси, что многие исследователи связывают с наличием у этого объекта спутника. Однако по своим размерам Седна крупнее всех объектов пояса Койпера и уступает по этому показателю только Плутону.
Законы Кеплера (законы движения планет).
Законы Кеплера - это три закона движения планет относительно Солнца. Установлены Иоганном Кеплером в начале XVII века как обобщение данных наблюдений Тихо Браге. Причем особенно внимательно Кеплер изучал движение Марса. Рассмотрим законы подробнее.
Первый закон Кеплера:
Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Форму эллипса степень его сходства с окружностью будет тогда характеризовать отношение: e=c/a, где с - расстояние от центра эллипса до его фокуса; а - большая полуось. Величина "е" называется эксцентриситетом эллипса. При с=0 и е=0 эллипс превращается в окружность.
Второй закон Кеплера:
Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора орбиты, описанная радиусом-вектором планеты, изменяется пропорционально времени. Применительно к нашей Солнечной системе, с этим законом связаны два понятия: перигелий - ближайшая к Солнцу точка орбиты, и афелий - наиболее удаленная точка орбиты. Тогда можно утверждать, что планета движется вокруг Солнца неравномерно: имея линейную скорость в перигелие больше, чем в афелие.
Третий закон Кеплера:
Квадраты времен обращения планеты вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. Этот закон, равно как и первые два, применим не только к движению планет, но и к движению как их естественных, так и искусственных спутников.
Кеплеровские законы были уточнены и объяснены на основе закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном. Закон же всемирного тяготения гласит:
Сила F взаимного притяжения между материальными точками массами m1 и m2, находящиеся на расстоянии r друг от друга, равна: F=Gm1m2/r^2, где G - гравитационная постоянная. Закон открыт Ньютоном также в XVII веке (понятно, что на основе законов Кеплера).
Таким образом в формулировке Ньютона законы Кеплера звучат так:
- первый закон: под дествием силы тяготения одно небесное тело может двигаться по отношению к другому по окружности, эллипсу, параболе и гиперболе. Надо сказать, что он справедлив для всех тел, между которыми действует взаимное притяжение.
- формулирование второго закона Кеплера не дана, так как в этом не было необходимости.
- третий закон Кеплера сформулирован Ньютоном так: квадраты сидерических периодов планет, умноженные на сумму масс Солнца и планеты, относятся как кубы больших полуосей орбит планет.
Таковы три закона Кеплера - три закона движения планет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Угроза с неба: рок или случайность? (Под ред. А.А. Боярчука). М: "Космосинформ", 1999, 218 с.
2.Флейшер М. Словарь минеральных видов. М: "Мир", 1990, 204 с.
3. М.Я.Маров. Планеты Солнечной системы. М.: Наука, 1986.
4. В.Н.Жарков, В.П.Трубицин. Физика планетных недр. М.: Наука, 1980.
5. В.А.Бронштэн. Планеты и их наблюдения. М.: Наука, 1979.
6. Л.В.Ксанфомалити. Планеты, открытые заново. М.: Наука, 1978.
7. У. Кауфман. Планеты и луны. М.: Мир, 1982.
8. Ф.Л.Уипл. Семья Cолнца. М.: Мир, 1984.
9. Л.В.Ксанфомалити. Планета Венера. М.: Наука, 1985.
10. В.В.Шевченко. Современная селенография. М.: Наука, 1980.
11. К.И.Чурюмов. Кометы и их наблюдение. М.: Наука, 1980.
12. А.Н.Симоненко. Астероиды. М.: Наука, 1985.