Солнечная система

На этом уроке вы:

• узнаете об объектах Солнечной системы;
• усвоите строение Солнечной системы.

Ключевые слова: Солнечная система, Млечный Путь, астероиды, кометы, метеоры.

Солнечная система — совокупность небесных тел, движущихся вокруг Солнца (рис. 40.1).

Рис. 40.1

Солнечная система представляет собой лишь малую часть большой Галактики под названием Млечный Путь, в которой размещается более 100 млрд различных звезд.

В Солнечную систему входят восемь больших планет со своими спутниками, свыше 2300 малых планет (астероидов), множество комет и метеорных тел (камней самых разнообразных размеров) и потоки мелкой пыли (метеорные рои). Солнечная система сформировалась путем гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад. Бо́льшая часть массы объектов Солнечной системы приходится на Солнце; остальная часть содержится в восьми относительно уединенных планетах и других небесных телах. Масса Солнца составляет 99,8% от массы Солнечной системы.

Планеты представляют собой темные шарообразные тела, сопоставимые по размерам с Землей. Планеты видны потому, что освещаются Солнцем. Более близкие к Солнцу планеты земной группы — Меркурий, Венера, собственно сама Земля и Марс, далекие планеты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Меркурий — самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы (рис. 40.2). Меркурий имеет диаметр 4880 км, массу — 0,056 массы Земли и не имеет атмосферы. Солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток. Меркурий считается одним из самых малоизученных небесных тел Солнечной системы. Эту планету трудно изучать, потому что она большей частью теряется в лучах Солнца. Меркурий виден утром и вечером.

Рис. 40.2. Меркурий

Венера — вторая от Солнца планета. Утром и вечером она видна невооруженным глазом как звезда-красавица (рис. 40.3). Венера по своим характеристикам похожа на Землю, но по размеру и массе немного уступает ей.

Поверхность Венеры скрыта от нас мощным слоем облаков. Космические станции, совершившие мягкую посадку на ее поверхность, показали, что атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа, температура поверхности около 500 °C.

Рис. 40.3. Венера

Наша планета Земля — третья от Солнца планета и пятая по массе (рис. 40.4). На Земле есть жизнь, достигшая разума, поэтому она является уникальной во всей наблюдаемой Вселенной. Вопрос о наличии жизни где-либо, кроме Земли, остается открытым.

Земля окружена атмосферой, состоящей в основном из азота и кислорода. Углекислого газа в атмосфере всего 0,03%. Земля имеет форму чуть приплюснутого шара со средним радиусом $R = 6378$ км.

Рис. 40.4. Земля

У Земли есть один естественный спутник — Луна. Луна является единственным астрономическим объектом вне Земли, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны 384 467 км. Период обращения Луны вокруг Земли называется сидерическим месяцем.

Масса Луны в 81,3 раза меньше массы Земли. Луна лишена воды и атмосферы. За продолжительный лунный день поверхность Луны нагревается до температуры +130 °C, а ночью охлаждается до −170 °C.

Марс — четвертая от Солнца планета (рис. 40.5). С Земли он виден как светило с отчетливо красноватым оттенком. Марс имеет два естественных спутника — Фобос и Деймос. Эти спутники видны лишь в большие телескопы.

Марс является наиболее изученной из планет земной группы, имеет диаметр 6786 км. На его поверхность неоднократно совершали мягкую посадку космические станции. На Марсе бесконечные пески и дюны, перемежающиеся каменистыми россыпями и метеоритными кратерами. Есть и горные цепи, но нет самого главного — ни малейших следов живых организмов.

Рис. 40.5. Марс

Марсианские сутки удивительно похожи на земные — 24 ч 39 м 29 с, а вот год длится почти вдвое больше, примерно 687 земных суток.

Среднегодовая температура поверхности Марса близка к −70 °C. Но вблизи экватора днем она повышается до +20 — +25 °C, к заходу Солнца снижается до −10 °C и ниже, а под утро падает до −90 °C.

Четыре внешние планеты Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, называемые газовыми гигантами, более массивны, чем планеты земной группы.

Юпитер — громадная планета. Его масса в 318 раз больше массы Земли (рис. 40.6). Вокруг Юпитера вращается многочисленная семья спутников (их 79). Четыре из них — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — самые крупные, сравнимые по размерам с Луной, а остальные имеют от 10 до 280 км в диаметре и неправильную форму.

Рис. 40.6. Юпитер

Сатурн — планета с большим кольцом (рис. 40.7). Она более других планет-гигантов похожа на Юпитер. Ее масса в 95 раз, а радиус в 9,5 раза превышают земные.

У Сатурна обнаружено много спутников (их 82), среди которых самый большой — Титан. Охватывающие планету кольца в основном состоят из частичек льда, крупинок горных пород и пыли.

Рис. 40.7. Сатурн

Уран и Нептун по своим физическим свойствам являются близнецами (рис. 40.8 и 40.9). Температура видимой поверхности Урана равна −150 °C, а Нептуна −170 °C. Обе планеты имеют кольца, но не столь яркие, как у Сатурна.

Рис. 40.8. Уран

Рис. 40.9. Нептун

Карликовая планета Плутон со времен своего открытия в 1930 г. — и до 2006 г. считалась планетой (рис. 40.10). Позже во внешней части Солнечной системы было открыто множество небесных тел, сопоставимых по размерам с Плутоном и даже превышающих его. Во избежание путаницы ему было дано новое название — карликовая планета. Масса Плутона составляет около 0,0015 массы Земли, это примерно в 5 раз меньше массы Луны, а радиус — 1100 км. В 1978 г. у Плутона был открыт спутник, названный Хароном.

Рис. 40.10. Плутон

Астероиды — сравнительно небольшие твердые тела, их размеры не превышают сотню километров. В подавляющем большинстве они неправильной формы. Астероиды вращаются вокруг Солнца, двигаясь в ту же сторону, что и большие планеты. Они образуют между орбитами Марса и Юпитера широкое кольцо, или пояс астероидов.

Кометы — небесные светила, которые получили свое название от греч. слова кометас — «хвостатая», или «косматая» (звезда). Действительно, яркие кометы, видимые невооруженным глазом, имеют хвост протяженностью в несколько миллионов и даже десятки миллионов километров. Такие кометы появляются сравнительно редко, в среднем одна комета за 10–15 лет, а слабые — часто.

Комета Галлея — самая яркая короткопериодическая комета. Она возвращается к Солнцу каждые 75–76 лет. Эта комета названа так в честь первого исследователя комет английского ученого Эдмунда Галлея (1656—1742), который предсказал ее появление. Комета наблюдалась 31 раз. Первое прохождение кометы Галлея относится к 240 г. до н. э., последнее — в феврале 1986 г.; следующее ожидается в середине 2061 г.

Самый крупный железный метеорит Гоба найден на территории Намибии. Он упал предположительно 80 тыс. лет назад. Метеорит имеет размеры $3 \times 3 \times 1$ м³, массу — 60 т. Он является самым большим на Земле куском железа природного происхождения. На месте падения крупных метеоритов на Земле образуются метеоритные кратеры. Они обнаружены в Аризоне (США), Канаде, на Таймыре (Россия) и в других местах. У Аризонского метеоритного кратера диаметр — 1207 м, глубина — 174 м.

На больших расстояниях от Солнца кометы представляют собой глыбы твердого вещества изо льда, застывших газов и пыли. При приближении к Солнцу лед начинает таять и испаряться, вокруг ядра кометы образуется протяженная оболочка — кома. Под действием солнечного света и ветра часть газов комы отталкивается в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост кометы.

Метеоры (от греч. метеорос — «парящий в воздухе») вспыхивают в земной атмосфере при вторжении в нее извне мельчайших твердых частиц. Они часто называются падающими звездами. В межпланетном пространстве хаотически движется множество таких частиц — метеорных тел, или микрометеоритов. Помимо отдельных метеорных частиц, вокруг Солнца вращаются целые их рои — метеорные потоки.

В межпланетном пространстве движется множество твердых тел, размер которых варьируется от нескольких сантиметров до десятков метров — метеороиды. Выпавшие на Землю метеороиды называются метеоритами.

Вопросы

1. Какая из планет земной группы имеет наименьшие размер и массу?
2. Когда можно наблюдать Меркурий и Венеру?
3. Перечислите основные объекты, входящие в состав Солнечной системы.
4. Какая из планет-гигантов имеет максимальные размер и массу?
5. Что представляют собой астероиды?
6. Почему у кометы появляется хвост?
7. Где в Солнечной системе расположены орбиты астероидов?
8. Дайте характеристику каждой из планет Солнечной системы.

Творческая мастерская

Исследуйте.

1. Найдите на вечернем небе Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн.
2. Используя школьный телескоп, найдите на небе изученные планеты.

Решите.

1. Перечислите основные сходства планет земной группы.
2. С помощью какого закона можно объяснить падение тел на землю?
3. Если шарик из пластмассы, который должен падать на землю, поместить в воздушную струю, то он зависает в воздухе. Объясните, почему?