3. Понятие о Солнечной системе

Солнечная система - система небесных тел, состоящая из центральной звезды – солнца, 8 планет, более 60 спутников, более 40000 астероидов и около 1 млн. комет.

Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё.

Бо́льшая часть массы объектов, связанных с Солнцем гравитацией, содержится в восьми относительно уединённых планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска — плоскости эклиптики. Четыре меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс, также называемые планетами земной группы, состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы.

В Солнечной системе имеются две области, заполненные малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами земной группы, поскольку состоит из силикатов и металлов. Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Церера, Паллада и Юнона. За орбитой Нептуна располагаются транснептуновые объекты, состоящие из замёрзшей воды, аммиака и метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Дополнительно к тысячам малых тел в этих двух областях другие разнообразные популяции малых тел, таких как кометы, метеороиды и космическая пыль, перемещаются по Солнечной системе.

Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.

Планеты - непрозрачные тела, по форме близкие к шару, святящиеся отраженным светом, движущиеся вокруг Солнца.

Планеты расположены от солнца в такой последовательности: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Плуто́н (134340 Pluto) — крупнейшая по размерам, наряду с Эридой, карликовая планета, транснептуновый объект (ТНО), Солнечной системы и девятое/десятое по величине небесное тело, обращающееся вокруг Солнца^[3][4][5]. Первоначально Плутон классифицировался как планета, однако сейчас он считается одним из крупнейших объектов (возможно, самым крупным) в поясе Койпера^[6].

Как и большинство объектов в поясе Койпера, Плутон состоит в основном из горных пород и льда и он относительно мал: его масса меньше массы Луны в пять раз, а объём — в три раза. У орбиты Плутона большой эксцентриситет (эксцентрич­ность орбиты) и большой наклон относительно плоскости эклиптики.

Все планеты имеют общие свойства и особенности:

1. Все планеты Солнечной системы и Солнце имеют шарообразную форму.

2. Все они обращаются вокруг Солнца по эллиптическим opбитам, которые находятся приблизительно в одной плоскости. Обращение их происходит в одну сторону — против часовой стрелки, если смотреть с Северного полюса.

3. У большинства планет есть спутники; чем крупнее планета, тем больше у нее спутников.

4. Ближние к Солнцу планеты имеют большую плотность и более высокую температуру, чем дальние. Размеры планет увеличиваются от начала (от Меркурия) к середине (к Юпитеру) и уменьшаются к концу системы (к Плутону).

Планеты условно делят на две большие группы:

1) планеты земной группы (внутренние) - Меркурий, Венера, Земля, Марс;

2) планеты-гиганты (внешние) - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Вне групп остается Плутон. Эта планета мало исследована.

Планеты земной группы имеют небольшие размеры, большую плотность. Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо. Следовательно, планеты земной группы – твердые тела.

Планеты-гиганты имеют огромные размеры, наиболее распространенными химическими элементами на них являются водород и гелий. Следовательно, планеты-гиганты представляют собой газовые шары. Все планеты-гиганты имеют кольца и большое количество спутников.

Ближайшая к Солнцу планета - Меркурий, наименьшая по размерам и массе, однако плотность ее примерно равна плотности Земли. Расстояние до Солнца изменяется от 46 до 70 млн. км. Меркурий получает солнечного тепла в 6,69 раза больше, чем Земля. Примечательно, что длина меркурианского года (оборота вокруг Солнца) вдвое короче суток, т. е. полного оборота вокруг своей оси. Температура на освещенной стороне достигает 613°К, а на теневой 33°К. Атмосфера на Меркурии не обнаружена. В таких условиях жизнь невозможна.

Венера — самое яркое небесное тело, кроме Солнца и Луны; по размерам и массе она почти равна Земле. Обращается вокруг Солнца почти по круговой орбите, один оборот совершает в течение 225 земных суток, а вокруг своей оси — за 243 суток. Смена времен года не выражена, так как ось Венеры почти перпендикулярна плоскости ее околосолнечной орбиты. Наблюдатели с Земли видят два восхода и два захода Венеры в период одного оборота вокруг Солнца, так как направление лесного вращения Венеры обратно направлению вращения Земли, т.е. по ходу часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса мира. На поверхности температура равна 723 К. Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (более 95% по объему), молекулярного азота (около 4%), молекулярного кислорода (менее 0,5%), и паров воды (примерно столько же). Высокая температура атмосферы, состав и плотность ее исключают органическую жизнь.

Марс находится в хороших условиях для наблюдении. Его расстояние от Земли колеблется от 55 до 400 млн. км. Через каждые два года он подходит сравнительно близко к Земле, и его можно в это время наблюдать всю ночь. Расстояние от Солнца измеряется от 200 до 250 млн. км. Марс почти вдвое меньше Земли по радиусу и в 9 раз меньше по массе, сила притяжения в 2,5 раза слабее, чем на Земле. Осевое вращение Марс совершает в течение 24 ч 37 мин, наклон его оси к плоскости орбиты 24°, поэтому смена времени года происходит примерно так же, как на Земле. Разница состоит в том, что марсианский год почти в два раза длиннее земного (780 суток). Марс имеет атмосферу, но менее плотную, чем земная. Ее давление на поверхности не превышает 6 гПа. В атмосфере преобладают углекислый газ и азот, кислорода не более 0,3%, водяного пара менее 0,05%.

На Марсе имеются горные хребты и кратеры, подобные лунным.

Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, диаметры которых соответственно равны 16 и 8 км.

Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. От солнца она находится в 5 раз дальше, чем Земля, тепла получает и 27 раз меньше. На Юпитер приходится 71% общей массы остальных планет. Объем Юпитера превосходит объем земли в 1300 раз, а масса в 318 раз больше земной. Смены времен года не происходит. Температура на поверхности 43°К, давление 1013 гПа .

В атмосфере Юпитера преобладают водород (около 85%) метан, аммиак и другие газы. Предположительно в центре находится железокаменное ядро. У Юпитера 13 спутников, самые большие из них (Ио и Ганимед) равны меркурию.

Сатурн по размерам и массе уступает только Юпитеру. Его диаметр в 9,5 раз, а масса в 95 раз больше, чем у Земли. Период обращения Сатурна вокруг своей оси составляет 10 ч 14 мин, поэтому он имеет большое сжатие (1/10). Сатуру окутан плотной атмосферой, состоящей из водорода и метана. Близ поверхности температура атмосферы достигает — 123 К. В плоскости экватора Сатурн опоясан широким, плоским свободно вращающимся кольцом. У Сатурна 15 спутников один из них Титан, по размерам и массе превосходит все, вместе взятые спутники.

Уран и Нептун своей физической природе близки друг к другу, масса их соответственно больше Земли в 17,3 и 14,5 раза. Уран вращается вокруг оси примерно в полтора раза быстрее Нептуна, поэтому имеет большее сжатие. Обе планеты окружены атмосферой, состоящей из метана. Уран имеет пять спутников, а Нептун – два. Все их спутники кроме одного, движутся вокруг планет в обратном направлении.

Плутон – планета, находящаяся на краю Солнечной системы. Эта планета меньше Луны, состоит из камня и льда.

Луна единственный спутник Земли. По диаметру Луна меньше Земли в 4 раза, а по массе в 81 раз. Сила притяжения в 6 раз слабее земного.

Луна - ближайшее к Земле небесное тело: среднее расстояние от Земли 384400 км. Лунный грунт состоит из тех же химических элементов что и Земля и другие планеты Солнечной системы. Лунные породы содержат больше тяжелых, тугоплавких химических элементов (титан, цирконии), меньше легких (калий, натрий). Преобладают породы, сходные с земными базальтами, но есть и совершенно неизвестные на Земле, сравнительно богатые радиоактивными элементами. Луна имеет кору, мантию и ядро.

Поверхность Луны хорошо изучена. Темные участки Луны, называемые морями, представляют собой обширные равнины, покрытые базальтовой лавой. Более светлые участки — материки — представляют собой высокие плато с хребтами и долинами, сложенные анортозитами. На поверхности Луны много кратеров диаметром в несколько сотен метров, окруженных валами. Часто в центре кратера возвышается горка. Валы больших кратеров образуют кольцевые горы высотой до 9 км. Рельеф Луны сформировался в результате взаимодействия внутренних процессов (вулканизма) с внешними (падение метеоритов). Действующих вулканов на Луне не обнаружено, но в отдельных местах наблюдаются выходы газов.

На Луне происходят резкие колебания температуры поверхностных пород: от +110°С днем до —180°С ночью.

Система Земля — Луна вращается вокруг общего центра, расположенного на расстоянии 0,73 земного радиуса. Кроме того, Луна движется вокруг Земли с периодом 27,32 средних солнечных суток (сидерический месяц). Вокруг своей оси она вращается с тем же периодом и в том же направлении, в каком движется вокруг Земли, поэтому Луна всегда обращена к Земле одной стороной.

Фазы Луны. Луна движется вокруг Земли в направлении, противоположном суточному вращению небесной сферы, и в течение лунного месяца завершает свое обращение. Наблюдатель с Земли замечает, что она постоянно меняет внешний вид. Эти внешние изменения называются фазами Луны. Дело в том, что Луна освещается Солнцем, и наблюдатель с Земли видит именно освещенную ее часть. Взаимное расположение Солнца, Луны и Земли меняется, поэтому наблюдатель с Земли видит Луну в разных фазах.

В положении, когда Луна расположена на одной линии с Солнцем, к нам обращена ее темная, невидимая с Земли половина. Эта фаза называется новолунием. Через сутки после новолуния Луна зайдет за горизонт примерно на 50 мин позже Солнца и будет наблюдаться в виде узкого серпа, обращенного выпуклостью вправо. Спустя неделю после новолуния Луна видна в виде освещенного полукруга, выпуклая сторона которого по-прежнему обращена вправо. Такую фазу Луны называют первой четвертью. Еще через неделю Луна будет наблюдаться в стороне, противоположной Солнцу. Эту фазу называют полнолунием. В полнолуние с Земли видна вся освещенная Солнцем половина Луны. В это время она восходит близ времени захода Солнца, заходит с его восходом и бывает видна на небе всю ночь. Через неделю после полнолуния Луна находится в последней четверти. Теперь она восходит около полуночи, а заходит днем и вновь видна в виде полукруга, но с выпуклостью влево. По истечении месяца Луна возвращается к новолунию. В дальнейшем ее фазы повторяются в том же порядке.

Астероиды – малые планеты. Между орбитами марса и юпитера имеется пространство, в котором обращается вокруг солнца множество космических тел. Их называют астероидами. Большинство астероидов это планеты карлики. Их число может достигать 1 млн.

Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Спутники астероидов — астероиды, обращающиеся по орбите вокруг других астероидов. Они не так ясно определяются как спутники планет, будучи иногда почти столь же большими, как их компаньон. Пояс астероидов также содержит кометы основного пояса астероидов, которые, возможно, были источником воды на Земле^[60].

Троянские астероиды расположены в точках Лагранжа L₄ и L₅ Юпитера (гравитационно устойчивые регионы влияния планеты, перемещающиеся совместно с ней по её орбите); термин «троянцы» также используется для астероидов, находящихся в точках Лагранжа любых других планет или спутников (кроме троянцев Юпитера, известны троянцы Нептуна и Марса). Астероиды семейства Хильды находятся в резонансе с Юпитером 2:3, то есть делают три оборота вокруг Солнца за время двух полных оборотов Юпитера^[61].

Также во внутренней Солнечной системе имеются группы астероидов с орбитами, расположенными от Меркурия до Марса. Орбиты многих из них пересекают орбиты внутренних планет^[62].

Церера

Церера (2,77 а. е.) — крупнейшее тело пояса астероидов, классифицирована как карликовая планета, имеет диаметр немногим менее 1000 км и массу, достаточно большую, чтобы под действием собственной гравитации поддерживать сферическую форму. После открытия Цереру классифицировали как планету, однако поскольку дальнейшие наблюдения привели к обнаружению поблизости от Цереры ряда астероидов, в 1850-х её отнесли к астероидам^[63]. Повторно она была классифицирована как карликовая планета в 2006 году.

Кометы – тоже тела солнечной системы. Комета состоит из различных видов льда – замерзших воды, метана, аммиака и углекислого газа. В эту ледяную смесь заключены песчаная пыль, крупные камни и куски металла.

Коме́та (от др.-греч. κομήτης, komḗtēs — волосатый, косматый) — небольшое небесное тело, имеющее туманный вид, обращающееся вокруг Солнца обычно по вытянутым орбитам. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли. На данный момент обнаружено более 400 короткопериодических комет^[1]. Из них около 200 наблюдалось в более чем одном прохождении перигелия. Многие из них входят в так называемые семейства. Например, большинство самых короткопериодических комет (их полный оборот вокруг Солнца длится 3—10 лет) образуют семейство Юпитера. Немного малочисленнее семейства Сатурна, Урана и Нептуна (к последнему, в частности, относится знаменитая комета Галлея — яркая короткопериодическая комета, возвращающаяся к Солнцу каждые 75—76 лет).

Метеориты – каменные и металлические глыбы, падающие с неба.

Метеорит — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.

Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов. Крупнейший из найденных метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчетам, составлял около 60 тонн)^[1]. Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 т метеоритов, или 2 тысячи тонн в год^[2].