П

Рис.1.3. Распределение масс планет и плотностей

Планетного вещества в Солнечной системе

n - показатель уравнения 1.3;

Ме - Меркурий, В - Венера, З - Земля, М - Марс,

Ю - Юпитер, С - Сатурн,

У - Уран, Н - Нептун

лотности вещества и массы планет Солнечной системы приведены на рис. 1.3. По этим параметрам все планеты делятся на две группы: планеты земной группы, характеризующиеся малыми массами и высокими плотностями, и внешние планеты с большими массами и низкими плотностями. Соответственно изменяется и состав планет: в планетах земной группы преобладают тяжёлые элементы (больше всего железа); состав внешних лёгких планет преимущественно гелиево-водородный.

Наблюдаемое распределение состава и плотности планет обусловлено гравитационной дифференциацией вещества в поле притяжения Солнца, а также вытеснением лёгких газов солнечным давлением. При этом вблизи Солнца не могут находиться планеты большой массы, если они и были, то упали на Солнце (согласно выражению 1.2). В силу этой же причины среди планет земной группы наименьшие массы имеют крайние планеты - Меркурий и Марс, расположенные близко соответственно от Солнца и самой большой планеты Юпитер. Среди планет этой группы Земля находится на оптимальном расстоянии от Солнца и Юпитера, что позволяет ей иметь максимальную массу.

4). Эволюция космических тел определяется массой, которую они приобрели при образовании.

Сравним среднюю плотность Земли (5,52 г/см³) со средней плотностью горных пород вблизи её поверхности (2,7 г/см³). Сравним также средний состав Земли (Fe-32%, O-30%, Si-15%, Mg-14%) со средним составом земной коры (O-46,6%, Si-25,8%, Al-7,7%, Fe-6,6%). Такое сравнение должно привести к заключению, что Земля в настоящее время неоднородна (расслоена) и в центре Земли должно быть тяжёлое (преимущественно железное) ядро. Иначе не объяснить большие плотность и содержание тяжёлых элементов в Земле в целом, по сравнению с тем, что наблюдается в верхней её части. Химико-плотностная расслоенность космических тел является результатом их глобальной эволюции.

О расслоенности космических тел можно судить по измеряемому моменту инерции. Момент инерции является мерой инертности тела во вращательном движении и зависит от распределения в нём масс относительно оси вращения.

Для сферы, коей можно апроксимировать космические тела, момент инерции J равен:

J = i^.m^.R², (1.5)

где m - масса тела радиуса R; i - безразмерный момент инерции, определяющий распределение масс в сфере.

Если i > 0,4, то массы сконцентрированы к периферии. Такое распределение масс крайне неустойчиво. Если i = 0,4, то массы распределены по сфере равномерно. При i < 0,4 массы сконцентрированы к центру, и тем больше, чем меньше значение i.

Земля имеет i равный 0,33, что говорит о её расслоенности, о концентрации массы к центру (в ядре). Более это характерно для Солнца (i = 0,058), в центре которого плотность равна 160 г/см³, при средней плотности 1,409 г/см³.

Слабо расслоенной является Луна (i=0,39). Причина расслоения - собственное гравитационное поле космического тела, что подтверждают данные, приведённые на рисунке 1.4:

ч

Рис. 1.4 Момент инерции в зависимости от массы

космических тел Солнечной системы

ем больше масса космического тела, тем больше у неё возможности к эволюции (гравитационной расслоенности). Схематично это может быть представлено:

Масса космического тела

<1018кг	1018 - 1030 кг	>1030кг
астероиды (метеориты)	планеты	звёзды
не эволюционируют	гравитационная дифференциация
		ядерные реакции

У астероидов и метеоритов массы недостаточно для самогравитационной дифференциации, они не эволюционируют и в силу этого могут быть использованы для оценки состава и возраста планет Солнечной системы. Планеты и звёзды расслаиваются тем значительнее, чем больше их масса. Кроме того, у звёзд самоуплотнение и сопутствующий разогрев достигают такой величины, что возможны ядерные реакции. Например, Солнце представляет собой плазменный шар, энергия которого поддерживается термоядерной реакцией горения водорода

4 H  He + 2e^-+  +  (нейтрино).