Строение солнечной системы

 

Содержание.

1.Строение солнечной  системы

2.Солнце

2.1Солнечный спектр

2.2Положение Солнца в нашей Галактике

2.3Внутреннее строение Солнца

3.Меркурий

3.1 Строение планеты Меркурий

3.2Поверхность планеты Меркурий

4.Венера

4.1 Венерианская атмосфера

4.2Строение Венеры

4.3Поверхность Венеры

5. Земля

5.1 Внутреннее строение Земли

5.2 Атмосфера Земли

5.3 Поверхность планеты Земля

6. Марс

6.1 Внутреннее строение планеты Марс

6.2 Атмосфера и физические условия на Марсе

6.3 Фобос и Деймос - спутники Марса

7. Юпитер

7.1 Строение Юпитера

7.2 Атмосфера Юпитера

7.3 Спутники Юпитера

7.4 Спутник Юпитера ИО

7.5 Спутник Юпитера Европа

7.6 Спутник Юпитера Ганимед

7.7 Спутник Юпитера Каллисто

8. Сатурн

8.1 Строение Сатурна

8.2 Спутники Сатурна

8.3 Атмосфера Сатурна

8.4 Кольца Сатурна

9. Уран

9.1 Уран изнутри

9.2 Кольца Урана

9.3 Спутники Урана

10. Нептун

10.1 Внутреннее строение Нептуна

10.2 Атмосфера Нептуна

10.3 Спутники и кольца Нептуна

11.Плутон

11.1 Спутники Плутона

11.2 Является ли Плутон планетой?

12.Кометы

13.Астероиды

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Строение Солнечной системы

Солнечная система представляет собой большую семью, состоящую  из Солнца, планет и их спутников, комет, астероидов, большого количества пыли, газа и мелких частиц. Если посмотреть на Солнечную систему как бы издалека, то можно увидеть, как около центральной  звезды желтого цвета спектрального  класса G2 обращаются 9 планет. Солнце - это звезда, огромный газовый шар, в центре которого идут ядерные реакции. Основная доля массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце - 99,8%. Именно поэтому Солнце удерживает гравитацией все объекты Солнечной системы, размеры которой не менее шестидесяти миллиардов километров. Размеры орбит планет трудно представить на одном рисунке: настолько различны расстояния и размеры. Поэтому обычно сравнивают средние размеры и расстояния от Солнца планет земной группы, а потом - планет-гигантов. Совсем рядом с Солнцем обращаются четыре маленьких планеты, состоящие, в основном, из горных пород и металлов - Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты называются планетами земной группы. Между планетами земной группы и планетами-гигантами расположен пояс астероидов. Чуть дальше расположены четыре больших планеты, состоящие, в основном, из водорода и гелия. У планет-гигантов нет твердой поверхности, зато они имеют исключительно мощную атмосферу. Юпитер - самая большая из них. Далее следуют Сатурн, Уран и Нептун. Все планеты-гиганты имеют большое количество спутников, а также кольца. Изумительное по красоте кольцо имеет Сатурн. Самой последней планетой Солнечной системы является Плутон, который по своим физическим свойствам ближе к спутникам планет-гигантов. За орбитой Плутона открыт так называемый пояс Койпера, второй пояс астероидов. Кометы проводят за орбитой Нептуна большую часть времени, так как в более дальней точке своей траектории их движение более медленное, чем около Солнца. Различие планет по физическим свойствам, вероятно, обусловлено тем, что планеты земной группы формировались из протопланетного облака рядом с Солнцем. Именно поэтому в них много более тяжелых элементов, металлов, например железа. Планеты-гиганты формировались на более далеких расстояниях от Солнца, поэтому, в основном, состоят из легких элементов. Все планеты, астероиды, кометы вращаются вокруг Солнца в одном направлении (против хода часовой стрелки, если смотреть с северного полюса мира). Орбиты планет практически круговые, их плоскости мало наклонены к плоскости орбиты Земли. Только две планеты - Меркурий и Плутон - имеют орбиты с большим наклоном к эклиптике. Орбиты же комет вытянутые, имеют большой эксцентриситет. Большинство объектов Солнечной системы вращаются вокруг своей оси в одном направлении, которое называется прямым. Однако Венера вращается в обратном направлении, а Уран вращается, как говорят, «лежа на боку». Почти все спутники обращаются вокруг планеты в том же направлении, что и планеты вокруг Солнца. Исключение составляют спутники Юпитера, чьи названия заканчиваются на «е» - Карме, Синопе, Ананке, Пасифе, и спутник Нептуна Тритон. По-видимому, все они образовывались не вместе со своими планетами, а были захвачены ими позже. Дни и годы на каждой из планет различны по своей продолжительности. Все планеты вращаются вокруг Солнца с разными скоростями. Самая большая скорость у Меркурия, медленнее всего вокруг Солнца вращается планета Плутон со своим спутником Хароном. Самые длинные сутки на Венере, они продолжаются 243 земных суток. Планеты-гиганты вращаются вокруг своей оси очень быстро. Продолжительность суток на Юпитере всего 9,92 часа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Солнце

Солнце - ближайшая к нам  звезда. Расстояние до него по астрономическим  меркам невелико: лишь 8 минут идет свет от Солнца до Земли. Это звезда, которая  образовалась после взрывов сверхновых, она богата железом и другими  элементами. Около которой смогла сформироваться такая планетная  система, на третьей планете которой - Земле - возникла жизнь. Пять миллиардов лет - возраст нашего Солнца. Солнце - звезда, вокруг которой обращается наша планета. Среднее расстояние от Земли до Солнца, т.е. большая полуось  орбиты Земли, составляет 149,6 млн. км = 1 а.е. (астрономическая единица). Солнце является центром нашей планетной  системы, в которую кроме него входят 9 больших планет, несколько десятков спутников планет, несколько тысяч астероидов (малых планет), кометы, метеорные тела, межпланетные пыль и газ. Солнце - звезда, которая светит достаточно равномерно на протяжении миллионов лет, что доказано современными биологическими исследованиями остатков сине-зеленых водорослей. Если бы температура поверхности Солнца изменилась всего на 10 %, жизнь на Земле, вероятно, была бы уничтожена. Наша звезда ровно и спокойно излучает энергию, столь необходимую для поддержания жизни на Земле. Размеры Солнца очень велики. Так, радиус Солнца в 109 раз, а масса - в 330 000 раз больше радиуса и массы Земли. средняя плотность невелика - всего в 1,4 раза больше плотности воды.Солнце вращается не как твердое тело, скорость вращения точек на поверхности Солнца уменьшается от экватора к полюсам.

· Масса: 2*10³⁰ кг.;

· Радиус: 696 000 км.;

· Плотность: 1,4 г/см³;

· Температура поверхности: 5780 K;

· Период вращения относительно звёзд: 25,38 земных суток;

· Расстояние от Земли (среднее): 149,6 млн.км.;

· Возраст: около 5 млрд. лет;

· Спектральный класс: G2 V;

· Светимость: 3,86*10²⁶ Вт.

3.1Солнечный спектр

На 1 квадратный метр обращенной к Солнцу поверхности площадки в  окрестностях Земли ежесекундно поступает 1400 Дж энергии, переносимой солнечным электромагнитным излучением (солнечная постоянная). Спектр Солнца непрерывный, в нем наблюдается множество темных фраунгоферовых линий. Эти линии в спектре Солнца образуются в результате поглощения квантов света в более холодных слоях солнечной атмосферы. Наибольшую интенсивность непрерывный спектр имеет в области длин волн 430-500 нм. В видимой и инфракрасной областях спектр электромагнитного излучения Солнца близок к спектру излучения абсолютно черного тела с температурой 6000 К. Эта температура соответствует температуре видимой поверхности Солнца - фотосферы. В видимой области спектра Солнца наиболее интенсивны линии Н и К ионизованного кальция, . Около 9 % энергии в солнечном спектре приходится на ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 100 до 400 нм. Остальная энергия разделена приблизительно поровну между видимой (400-760 нм) и инфракрасной (760-5000 нм) областями спектра. Солнце - мощный источник радиоизлучения. В межпланетное пространство проникают радиоволны, которые излучает хромосфера (сантиметровые волны) и корона (дециметровые и метровые волны). Радиоизлучение Солнца имеет две составляющие - постоянную и переменную. Постоянная составляющая характеризует радиоизлучение спокойного Солнца. Солнечная корона излучает радиоволны как абсолютно черное тело с температурой Т = 106 К. Переменная составляющая радиоизлучения Солнца проявляется в виде всплесков, шумовых бурь. Шумовые бури длятся от нескольких часов до нескольких дней. Через 10 минут после сильной солнечной вспышки радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и даже миллионы раз по сравнению с радиоизлучением спокойного Солнца; это состояние длится от нескольких минут до нескольких часов. Это радиоизлучение имеет нетепловую природу.

3.2Положение Солнца в нашей Галактике

Солнце расположено в  плоскости Галактики и удалено  от ее центра на 8 кпк и от плоскости  Галактики примерно на 25 пк. В области  Галактики, где расположено наше Солнце, звездная плотность составляет 0,12 звезд на пк3. Солнце (и Солнечная система) движется со скоростью 20 км/с в направлении к границе созвездий Лиры и Геркулеса. Это объясняется местным движением внутри ближайших звезд. Эта точка называется апексом движения Солнца, Точка на небесной сфере, противоположная апексу, называется антиапекс. В этой точке пересекаются направления собственных скоростей ближайших к Солнцу звезд. Движения ближайших к Солнцу звезд происходят с небольшой скоростью, это не мешает им участвовать в обращении вокруг галактического центра. Солнечная система участвует во вращении вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Это движение происходит в направлении созвездия Лебедя. Период обращения Солнца вокруг галактического центра около 220 млн. лет.

3.3Внутреннее строение Солнца

Солнце - раскаленный газовый  шар, температура в центре которого очень высока, настолько, что там  могут происходить ядерные реакции. В центре Солнца температура достигает 15 миллионов градусов, а давление в 200 миллиардов раз выше, чем у  поверхности Земли. Солнце - сферически симметричное тело, находящееся в равновесии. Плотность и давление быстро нарастают вглубь; рост давления объясняется весом всех вышележащих слоев. В каждой внутренней точке Солнца выполняется условие гидростатического равновесия. Давление на любом расстоянии от центра уравновешивается гравитационным притяжением. Радиус Солнца приблизительно равен 696 000 км. В центральной области с радиусом примерно в треть солнечного ядра происходят ядерные реакции. Затем через зону лучистого переноса энергия излучением переносится из внутренних областей Солнца к поверхности. И фотоны, и нейтрино рождаются в зоне ядерных реакций в центре Солнца. Но если нейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом и мгновенно свободно покидают Солнце, то фотоны многократно поглощаются и рассеиваются до тех пор, пока не достигнут внешних, более прозрачных слоев атмосферы Солнца, которую называют фотосферой. Пока температура высока - больше 2 миллионов градусов, - энергия переносится лучистой теплопроводностью, то есть фотонами. Зона непрозрачности, обусловленная рассеянием фотонов на электронах, простирается примерно до расстояния 2/3R радиуса Солнца. При понижении температуры непрозрачность сильно возрастает, и диффузия фотонов длится около миллиона лет. Примерно с расстоянии 2/3R находится конвективная зона. В этих слоях непрозрачность вещества становится настолько большой, что возникают крупномасштабные конвективные движения. Здесь начинается конвекция, то есть перемешивание горячих и холодных слоев вещества. Время подъема конвективной ячейки сравнительно невелико - несколько десятков лет. В солнечной атмосфере распространяются акустические волны, подобные звуковым волнам в воздухе. В верхних слоях солнечной атмосферы волны, возникшие в конвективной зоне и в фотосфере, передают солнечному веществу часть механической энергии конвективных движений и производят нагревание газов последующих слоев атмосферы - хромосферы и короны. В результате верхние слои фотосферы с температурой около 4500 K оказываются самыми «холодными» на Солнце. Как вглубь, так и вверх от них температура газов быстро растет. Всякая солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 минут. Внутренние части Солнца вращаются быстрее; особенно быстро вращается ядро. Именно особенности такого вращения могут приводить к возникновению магнитного поля Солнца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Меркурий

Меркурий - самая близкая  к Солнцу планета, и весь свой путь по орбите вокруг Солнца он проходит всего за 88 дней. Меркурий - самая маленькая из всех планет, не считая Плутона. Поверхность этого небольшого мирка достаточно горяча, чтобы расплавить олово и свинец. Едва ли там есть какая-нибудь атмосфера, а твердый грунт весь покрыт кратерами.

· Масса: 3,3*10²³ кг. (0,055 массы Земли);

· Диаметр экватора: 4870 км. (0,38 диаметра экватора Земли);

· Плотность: 5,43 г/см³

· Температура поверхности: максимум 480°С, минимум -180°С

· Период вращения относительно звёзд: 58,65 земных суток

· Расстояние от Солнца (среднее): 0,387 а.е., то есть 58 млн км

· Период обращения по орбите (год): 88 земных суток

· Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 176 земных суток

· Наклон орбиты к эклиптике: 7°

· Эксцентриситет орбиты: 0,206

· Средняя скорость движения по орбите:47,9 км/с

· Ускорение свободного падения:3,72 м/с²

4.1 Строение планеты Меркурий

На основании анализа  фотографий Меркурия американские геологи  П. Шульц и Д. Гаулт предложили следующую схему эволюции его  поверхности. После завершения процесса аккумуляции и формирования планеты  её поверхность была гладкой. Далее наступил процесс интенсивной бомбардировки планеты остатками планетного роя, во время которой образовались бассейны типа Калорис, а так же кратеры типа Коперника на Луне. Следующий период характеризовался интенсивным вулканизмом и выходом потока лавы, заполнявшей крупные бассейны. Этот период завершился около 3 млрд. лет назад. У Меркурия есть слабое магнитное поле, оно составляет 0,7 % земного магнитного поля. Магнитное поле планеты имеет более сложную структуру, чем земное. Кроме дипольного (двухполюсного) в нём присутствуют ещё поля с четырьмя и восемью полюсами. Со стороны Солнца магнитосфера Меркурия сильно сжата под действием солнечного ветра. Высокая плотность и наличие магнитного поля показывает, что у Меркурия должно быть плотное металлическое ядро. Плотность в центре Меркурия должна достигать 9,8 г/см3, радиус ядра составляет 1800 км (75 % радиуса планеты). На долю ядра приходится 80 % массы Меркурия. Несмотря на медленное вращение планеты, её магнитное поле возбуждается тем же динамо-механизмом, что и магнитное поле Земли. Этот механизм сводится к образованию кольцевых электрических токов в ядре планеты при её вращении, которые и генерируют магнитное поле. Над массивным ядром располагается силикатная оболочка толщиной 600 км. Плотность поверхностных пород порядка 3,3 г/см3. Данные об атмосфере Меркурия указывает лишь на её сильную разрежённость. Давление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли .Меркурий расположен очень близко к Солнцу и захватывает солнечный ветер своим тяготением. Атом гелия, захваченный Меркурием, находится в атмосфере в среднем 200 дней. Кроме гелия на Меркурии зарегистрировано наличие водорода.. Кроме того, раскаленные, как печь, твердые породы выделяют различные атомы, в том числе атомы щелочных металлов, которые регистрируются в спектре атмосферы. Подозревается присутствие углекислоты и угарного газа.

4.2Поверхность планеты Меркурий

Поверхность Меркурия оказалась  усеяна сеткой из кратеров разных размеров. Их распределение по размерам было аналогично лунному. Большая часть кратеров образовалась в результате падения метеоритов. На поверхности планеты были обнаружены гладкие округлые равнины, получившие по сходству с лунными «морями» название бассейнов. Появление долин объясняется интенсивной вулканической деятельностью, которая совпала по времени с формированием поверхности планеты. На Меркурии есть горы, высота наиболее высоких достигает 2-4 км. В ряде районов планеты на поверхности видны долины, бескратерные равнины. На Меркурии встречается также необычная деталь рельефа - эскарп. Это выступ высотой 2-3 км, разделяющий два района поверхности. Эскарпы образовались как сдвиги при раннем сжатии планеты. В полярных областях Меркурия, возможно, имеется водяной лед. Внутренние области находящихся там кратеров Солнце никогда не освещает, и температура там может держаться около -210°С. Альбедо Меркурия крайне низкое, около 0,11. Максимальная температура поверхности Меркурия, +410°С. Перепады температур из-за смены времен года, вызванной вытянутостью орбиты, на дневной стороне достигают 100°С. средняя температура ночного полушария рана -162°С (111 К). С другой стороны, температура подсолнечной точки на среднем расстоянии Меркурия от Солнца равна +347°С. Поверхность этого небольшого мира достаточно горяча, чтобы расплавить свинец или олово.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Венера

Вторая от Солнца большая  планета Солнечной системы. Одна из планет земной группы, по своей природе  подобная Земле, но меньше по размеру. Как и Земля, она окружена достаточно плотной атмосферой. Венера подходит к Земле ближе любой другой планеты и представляет собой  самый яркий небесный объект (если не считать Солнца и Луны). Свет Венеры столь ярок, что если на небе нет  ни Солнца, ни Луны, он заставляет предметы отбрасывать тени. Расположенная  ближе к Солнцу, чем наша планета, Венера получает от него в два с  лишним раза больше света и тепла, чем Земля. Тем не менее с теневой  стороны на Венере господствует мороз  более 20 градусов ниже нуля, так как  сюда не попадают солнечные лучи в  течении очень долгого времени. Поверхность Венеры постоянно закрыта плотными слоями облаков, из-за которых в видимом свете поверхностных деталей почти не видно,

· Масса: 4,87*10²⁴ кг. (0,815 массы Земли);

· Диаметр экватора: 12102 км. (0,949 диаметра экватора Земли);

· Плотность: 5,25 г/см³

· Температура поверхности: максимум 480°С

· Период вращения относительно звёзд: 243 земных суток