3. Сонячна система

3.1. Планети сонячної системи

Склад Сонячної системи:

• 9 великих планет і 80 супутників;

• метеороїди, розміром 10см – 10м;

• метеорні тіла, розмірами менші за 1 км;

• більш десятки астероїдів.ю розмірами 1 км – 1000 км;

• пилові частинки, менші 1 см;

• більше тисячі комет.

Групи планет:

Планети земної групи: Меркурій, Венера, Земля, Марс.

Планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран, Нептуп.

Планета Плутон не належить до жодної групи, і за своїми властивостями ближча до супутників планет-гігантів

Фізичні характеристики, що обумовлюють природу планет:

• Малі планети не мають атмосфери.

• У планет-гігантів атмосфери густі і містять молекулярний водень, який практично відсутній в атмосферах планет земної групи

• У планет середнього розміру (Марс, Земля) атмосфера розріджена. Тільки Венера має значну атмосферу.

• Маса і розміри планет визначають силу тяжіння на поверхні, яка вказує на те, чи може планета утримувати навколо себе атмосферу.

Загальні характеристики планет:

• Густина атмосфери планет та її хімічний склад визначають ступінь поглинання в ній сонячного випромінювання.

• Температура поверхні планет залежить від її відстані від Сонця й наявності атмосфери.

• 99,87% загальної маси Сонячної системи припадає на Сонце, тому

саме сонячне притягання керує рухом усіх тіл (планет, комет, астероїдів, метеорних тіл).

• Майже всі планети рухаються навколо Сонця у прямому напрямку. Виняток складає Венера і Уран.

Сонячна система є стійкою і відхилення не можуть вивести її зі стану стійкої рівноваги.

ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ

Фізичні властивості Землі.

Діаметр	12756 км
Маса
Густина	5500 кг/м.куб.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	23 год. 56 хв. 4 с.
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	365,24 діб
Швидкість руху навколо Сонця	30 км / с
Кількість супутників	1 (Місяць)

Будова Землі.

Кора – шар товщиною від 5 км під океанами до 70-80 км під найвищими горами;

Мантія верхня і нижня загальною товщиною 2900 км, що складається з речовини більшої густини, ніж кора;

Ядро – центральна частина планети, що має найбільшу густину. Зовнішнє ядро до 2100 км завтовшки – рідке (найімовірніше рідке залізо, що має високу електро – провідність і сприяє створенню геомагнітного поля Землі). Тверде внутрішнє ядро радіусом до 1300 км має температуру 7000 К і тиск 3,5 млн. атмосфер, представляє собою щільну плазму.

Оболонки земної кулі.

Літосфера – верхня тверда оболонка Землі, має товщину близько 70 км. кремній (29,0 %), алюміній (8,05 %), залізо (4,65 %), кальцій (2,96 %), натрій (2,5 %), магній (1,87 %), калій(2,5 %), титан(0,45 %), які в сумі складають 98,98 %.

Гідросфера – сукупність усієї води Землі в твердому, рідко-му і газоподібно-му стані. Гідросферу складають: 97 % води світового океану; 2,5 % припадає на лід; 0,5 % припадає на озера, річки і атмосферну вологу.

Атмосфера - повітряна оболонка, що оточує Землю. Поблизу поверхні Землі атмосфера містить:78% азоту, 24% кисню, 0,94% інертних газів, 0,03% вуглекислого газу та мізерні частинки інших газів

Атмосфера поділяється на:

Тропосферу, яка досягає висоти 10-17 км, із збільшенням висоти температура спадає до -55 градусів.

Стратосферу висотою до 55 км, де температура зростає з висотою до 0 градусів за рахунок ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Мезосферу висотою до 85 км, де температура зменшується до -85 градусів.

Термосферу (від 90 км і вище), де температура знову зростає.

На висоті від 70 км до 400 км виділяють іоносферу, де повітря сильно іонізоване.

Густина атмосфери зменшується з висотою.

Магнітне поле Землі досить велике, його напруженість становить приблизно 40 А/м. Нерівномірність магнітного поля, залежно від покладів руди, вплив Сонця і Місяця викликають на поверхні Землі Полярні сяйва.

Клімат, також підсоння — багаторічний режим погоди, який базується на багаторічних метеорологічних спостереженнях, 25—50-річні цикли, одна з основних географічних характеристик тої чи іншої місцевості. Основні особливості клімату обумовлюють атмосферний тиск, швидкість і напрямом вітру, температура і вологість повітря, хмарність і атмосферні опади, тривалість сонячної радіації, дальність видимості, температура верхніх шарів ґрунту і водоймищ, випаровування води із земної поверхні в атмосферу, висота і стан сніжного покриву, різні атмосферні явища і наземні гідрометеори (роса, ожеледь, туман, грози, завірюхи тощо). У ХХ ст. у число кліматичних показників увійшли характеристики елементів теплового балансу земної поверхні — сумарна сонячна радіація, радіаційний баланс величини теплообміну між земною поверхнею і атмосферою, витрати тепла на випаровування. З географічних факторів, що впливають на клімат окремого регіону, найбільш істотними є широта і висота місцевості, висота над рівнем моря, близькість до морського узбережжя, вплив океанічних течій, особливості рослинного покриву, наявність снігу і льоду, ступінь забруднення атмосфери ( парниковий ефект, руйнування озонового шару), що формує місцеві варіанти клімату.

Пора року (сезон) — період у річному циклі розвитку природи. Розрізняють такі пори року: весна, літо, осінь, зима. Вони являють собою чотири рівних періоди, на які умовно поділено річний цикл розвитку природи.

Зміна пір року на Землі обумовлена її рухом навколо Сонця та нахилом осі її добового обертання до площини екліптики.^[1] Для нас стали звичними певні ритмічні зміни в навколишній природі, які повторюються з року в рік. Ми називаємо їх порами року. Кожному добре знайомі природні ознаки весни, літа, осені, зими. Ми легко розрізняємо ці сезони в довкіллі, на фото чи картинах. Пори року впливають на нашу господарську діяльність, планування робочого часу і відпочинку, побут і стан здоров'я. Також розрізняють астрономічні пори року, які тривають від точок сонцестояння (літо, зима) і рівнодення (весна, осінь).

Кожна пора року відрізняється характерними для неї світловими і температурними умовами, спричиненими обертанням Землі (навколо Сонця) та нахилом її осі обертання. Зміни пір року особливо виражені в помірних широтах.

Для організації свого життя й діяльності ми послуговуємося календарем, пов'язуючи, скажімо, початок весни з днем 1 березня, а літа — з днем 1 червня. Проте реальні зміни в природі не завжди відповідають календарним межам пір року. В астрономії пора року — це проміжок часу між днями рівнодення і сонцестояння: астрономічна весна триває від весняного рівнодення (21 березня) до літнього сонцестояння (22 червня), літо — від літнього сонцестояння до осіннього рівнодення (23 вересня) і т. д. Кліматологи ж пов'язують зміну пори року з датами переходу середньодобових температур повітря через значення 0 °С і +15 °С.

МІСЯЦЬ

Фізичні характеристики Місяця.

Діаметр	3774 км
Маса	7,34 · 1022 кг = 0,012 Мз
Густина	3340 кг/м3
Середня відстань від Землі	0,00257а.о.= 384 тис. км
Період обертання навколо осі	27,3 доби
Період обертання навколо Землі (сидеричний місяць)	27,3 доби
Синодичний місяць	29,5 доби
Нахил орбіти	5,150

Дослідження Місяця.

Зразки місячних порід мають магматичне походження. Хімічний склад загалом такий же, як і склад земних порід, але з нестачею нікелю і кобальту з перевагою заліза, титану, цирконію, ітрію. Вік місячних порід становить 3-4,6 млрд. років

Стале магнітне поле у 1000 разів менше, ніж Землі. Це свідчить про відсутність у Місяця рідкого ядра.

Обертання Місяця

Період обертання Місяця навколо осі дорівнює періоду його обертання навколо землі. Саме тому Місяць повернутий до Землі одним боком. Обертання такого типу називається синхронним.

Навколо Землі Місяць обертається нерівномірно за законами Кеплера.

Навколо осі Місяць рухається рівномірно.

Рельєф Місяця.

Темні ділянки називаються морями. Ця назва за традицією збереглася, хоча відомо, що в місячних морях води немає. Італійський астороном Джованні Річолі дав їм назви: Океан Бурь, Море дощів, Море Холоду, Море Достатку, Море Спокою, Море Криз, затока Спеки та інші.

Світлі ділянки – материки – займають близько 60% видимої поверхні Місяця. Це нерівності, пересічені гірськими хребтами. Галілей відкрив гори, більшість з яких мають земні : Альпи, Апеніни, Піренеї, Карпати, Кавказ.

Кратери – кільцеві гори, що носять імена видатних вчених (Платон , Аристотель, Архімед, Птолемей, Коперник, Кеплер, Галілей та інші.

На видимому боці Місяця їх близко 30000. Найбільший серед них – кратер Клавій з діаметром 235 км і Гримальді – 200 км.

Походження кратерів.

Вулканічна: кратери виникли в результаті грандіозних вивержень вулканівна поверхні Місяця.

Метеоритна: кратери виникли в результаті падіння метеоритів (1826 р.)

Дискусія між астрономами з цього приводу продовжувалася досить довго і отримала назву “Столітньої війни” .

ПЛАНЕТИ ЗЕМНОЇ ГРУПИ

Меркурій.

Найближча до Сонця планета. Має магнітне поле, напруженість якого становить 1% від напруженості магнітного поля Землі біля його поверхні. Має велике металеве ядро, розміри якого становлять 2/3 діаметра планети, в якому зосереджено 80% усієї маси планети. Сила тяжіння на Меркурії в 2,6 рази менша від земної. Майже відсутня атмосфера, його розріджена газова оболонка складається в основному з гелію, а також з водню, аргону, неону, ксенону. Різкі перепади температури протягом доби: максимальна температура вдень – 700 К і мінімальна вночі – 100 К. День і ніч продовжуются по 88 діб, тобто дорівнюють року планети. Сонце сходить на сході, піднімаєтся дуже повільно (у середньому на один градус за дванадцять годин), досягає верхньої кульмінації (на екваторі- зеніті) і так само повільно заходить.

Фізичні характеристики.

Діаметр	4878 км
Маса	3,28 · 1023 кг
Густина	5400 кг / м3
Середня відстань від Сонця	0,39 а.о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	58,7 діб
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	88 діб
Нахил орбіти	70
Кількість супутників	немає

Венера.

Дуже повільно обертається навколо осі у зворотньому напрямку з періодом 243 земних доби. Періоди обертання навколо осі і навколо Сонця близькі, тому сонячна доба триває 117 земних діб, а рік складається менше, ніж з двох таких діб.

Будова. Металічне ядро, товста силікатна мантія, тонка кора.

Атмосфера і клімат. Склад атмосфери:Вуглекислий газ – 97%, Азот та інертні гази - 2%, Кисень – близько 0,1%, Водяна пара – 0,002%. Наявність в атмосфері великої кількості вуглекислого газу спричиняє явище парникового ефекту. У результаті температура на поверхні планети досягає 780 К. Хмари складаються з крапель концентрованої сірчаної кислоти з невеликими домішками інших сполук. На рівні 65-70 км від поверхні сильні вітри зі сходу на захід зі швидкістю 100 м/с. За земними мірками, це вітер ураганної сили.

Рельєф поверхні. Рельєф складають кратери згаслих вулканів діаметром до 50 км, просторі низовини і плато, високі гірські масиви. Виверження вулканів породжують потужні електричні заряди – справжні грози в атмосфері Венери. Власне магнітне поле не виявлено.

Фізичні характеристики.

Діаметр	12102 км
Маса	48,7 · 1023 кг
Густина	5200 кг / м3
Середня відстань від Сонця	0,72 а.о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	243 доби (обертання зворотне)
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	224,7 доби
Нахил орбіти	3,40
Кількість супутників	немає

Марс.

Будова. Металічгне ядро, силікатна мантія, зовнішня кора.

Атмосфера і клімат. Атмосфера дуже розріджена, її склад: вуглекислий газ – 95%, азот – 2,7%, водяна пара – 0,1%. Швидкість вітру під час пилових бур досягає 40-50 м/с. Середня температура близько – 40 градусів. Влітку вдень повітря прогрівається до 20 градусів, а вночі - знижується до – 125 градусів. Такі перепади температури викликані тим, що атмосфера не може довго утримувати тепло.

Рельєф поверхні. 2/3 поверхні займає оранжево-червона пустеля, 1/3 поверхні – темні ділянки – називаються морями, Поблизу полюсів спостерігаються білі плями – полярні шапки. Поверхня вкрита багаточисленними кратерами, проваллями і впадинами. Вулканічні регіони: Елізіум – висотою 5 км, Фарсіда – висотою 10 км. Рифтова долина Маринер довжиною 4 км і шириною 200 км. Найбільший у Сонячній системі вулкан Олімп діаметром 550 км і висотою 27 км

Фізичні характеристики.

Діаметр	6794 км
Маса	6,42 · 1023 кг
Густина	3930 кг / м3
Середня відстань від Сонця	1,52 а.о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	24 год. 37 хв.
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	686,98 діб
Нахил орбіти	1,850
Кількість супутників	2 Деймос і Фобос

Супутники Марса. Фобос ( в перекладі з грецької – «Жах»), відстань від Марса –23000 км, період обертання –30 год 18 хв.. Деймос ( в перекладі з греціької «Стах»), відстань від Марса - 9400 км, період обертання - 7 год 39 хв.

ПЛАНЕТИ-ГІГАНТИ.

Юпітер.

Найбільша планета Сонячної системи. Сила тяжіння у 2,5 разів більша від земної. Магнітне поле в 12 сильніше від земного. Температура на поверхні - 140 градусів по Цельсію. Обертається навколо своєї осі швидше за всі інші планети (9год. 50 хв.). Внаслідок швидкого обертання планета сплюснута біля полюсів.

Атмосфера планети. Водень – 86%, Гелій – 14%, Метан – 0,07%, Аміак, водяна пара – 0,06%.Хмари складаються в основному із аміакуВисота атмосферного шару приблизно 6000 (0,08 радіуса планети). Червона пляма пляма розміром 15×30 тис. км, антициклон, що обертається проти годинникової стрілки. Спостерігається вже 300 років.

Будова планети. Внутрішнє силікатне ядро, зовнішнє ядро в металічному стані, шар рідкого водню, тонка атмосфера.

На глибині кількох тисяч кілометрів атмосфера плавно переходить у газорідкий стан. Ще глибше знаходиться океан рідкого водню з гелієм. Ще нижче, де температура 25 000 К і тиск 20 млн. атм., розташована межа ядра. – тверде внутрішнє ядро, яке крім водню і гелію, містить силікати, залізо і нікель. Ближче до центра на глибині 24 тис. км під впливом дуже високого тиску і температури (11000 градусів) рідкий водень переходить у металічну фазу, в якому протони і електрони існують окремо, генеруючи потужне магнітне поле.

Фізичні характеристики.

Діаметр	142800 км
Маса	1,9 · 1027 кг
Густина	1330 кг / м3
Середня відстань від Сонця	5,2 а. о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	9 год. 55 хв. 29 с
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	11,86 земних років
Нахил орбіти	1,30
Кількість супутників	28

Сатурн.

Народження під знаком Сатурна вважалося недобрим знаком. Маленька густина свідчить про те, що Сатурн переважно складається з водню і гелію. Атмосфера складається з шару аміачних хмар. Нижче атмосфери знаходиться океан рідкого молекулярного водню. В центрі планети знаходиться масивне ядро із силікатів, заліза і льоду. Температура атмосфери планети дорівнює 90 К.

Будова планети. Силікатне ядро, шар металевого водню, шар рідкого молекулярного водню.

Фізичні характеристики.

Діаметр	120 000 км
Маса	5,7 · 1026 кг
Густина	690 кг / м3
Середня відстань від Сонця	9,54 а. о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	10 год. 14 хв.
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	29,46 земних років
Нахил орбіти	2,50
Кількість супутників	22

Кільця Сатурна. Ширина кілець 65 000 км, товщина – не перевищує 1 км. Площина кілець лежить точно у площині екватора планети. Складаються з сотень окремих вузьких кілець, розділених такими ж вузькими проміжками. Самі ж кільця складаються з окремих частинок водяного крихкого снігу та льоду різної величини: від пилинок до брил у 10-15 м завбільшки, які добре відбивають сонячне світло і обертаються зі швидкістю 10 м/с.

Уран.

Уран – аквамаринова планета. Причина цього криється у складі його атмосфери та її температурі. При температурі -218 градусів по Цельсію у верхніх шарах водно-гелієвої атмосфери сконденсувався метан, який добре поглинає червоні промені і відбиває голубі та зелені.

Під газовою оболонкою товщиною близько 8 тис. км розташований густий океан з води, аміаку та метану з температурою 2200 градусів по Цельсію. Атмосферний тиск на рівні океану 200 тис. атмосфер.На Урані немає металічного водню, і аміачно-метаново-воднева оболонка товщиною 10 тис. км переходить у центральне залізокам’яне ядро. Температура в ядрі досягає 7000 градусів по Цельсію, а тиск – 6 млмн. атмосфер. Має сильне магнітне поле; магнітний полюс відхиляється від географічного на 60 градусів. Тому у верхніх шарах атмосфери спостерігаються “електросяйва”, подібного до полярного сяйва на Землі.

Будова планети. Силікатне ядро, товста мантія з льоду, газоподібна атмосфера.

Фізичні характеристики.

Діаметр	51800 км
Маса	8,7 · 1025 кг
Густина	1710 кг / м3
Середня відстань від Сонця	19,18 а. о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	17 год. 14 хв.
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	84 земних роки
Нахил орбіти	0,770
Кількість супутників	15

Кільця Урана. Чорні і кам’янисті, складаються з дрібного темного пилового матеріалу. 1977 р. Відкрито 9 густих, вузьких (1 – 10 км) і далеко розташованих один від одного.

Нептун.

Магнітне поле Нептуна подібне за силою до земного. Магнітний полюс нахилений до географічного під кутом 47 градусів.

Будова планети. Ядро із суміші кремнію та металів, шар води, метану, аміаку, шар рідкого водню, газова атмосфера.

Фізичні характеристики.

Діаметр	48600 км
Маса	1,03 · 1026 кг
Густина	2300 кг / м3
Середня відстань від Сонця	30,06 а. о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	16 год. 03 хв.
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	164,79 земних роки
Нахил орбіти	1,770
Кількість супутників	8

Тритон – найбільший супутник планети. Температура на Тритоні – 235 градусів по Цельсію . Замерзле озеро, утворилося завдяки виверження “льодяного” вулкану.

Плутон.

Має найбільший період обертання навколо Сонця. Виглядає як зірка 15-ї величини, світла і тепла він отримує в 1600 менше, ніж Земля. Навколо вісі обертається у зворотньому напрямі. При проходженні перигелію температура складає 45-67 К. Поверхня вкрита метановим льодом, тому має сірий відтінок. Через 124 роки, коли Плутон буде в афелії, приплив сонячного тепла зменшиться втричі і температура знизиться до 32-50К.

Атмосфера планети. Атмосфера складається з метану. Атмосферний тиск біля поверхні планети в 7 тис. разів менший від земного

Фізичні характеристики.

Діаметр	2290 км
Маса	1,3 · 1022 кг
Густина	2100 кг / м3
Середня відстань від Сонця	39,53 а. о.
Період обертання навколо осі (зоряна доба)	6,38 доби
Період обертання навколо Сонця (зоряний рік)	247,7земних років
Нахил орбіти	17,30
Кількість супутників	1 Харон

Харон – супутник Нептуна, їх часто називають подвійною планетою. Діаметр – 1186 км, відношення мас Плутон: Харон дорівнює як 7:1. у тих областях, де рухаються Плутон і Харон дійсно панує вічна темрява.