Солнечная система - Лекционный курс по дисциплине Естествознание

Солнце – небольшая звезда, расположенная на периферии галактики и имеющая девять планет. Возраст Солнечной системы оценивается 5 млрд лет. Диаметр Солнца 1,4 млн км, масса 1,99•1030 кг, мощность излучения 3,86•1020 МВт., температура в центре ≈15 млн оК, поверхности -  5806 -  оК.

Примерные относительные размеры планет Солнечной системы показаны на рис.4.3, основные физические параметры представлены в табл. 4.1. Девять планет Солнечной системы принято делить на две относительно обособленные по физическим параметрам группы. В первую входят пять более мелких планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс и Плутон), которые называются планетами земной группы. Во вторую – четыре планеты-гиганта (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

 Рис. 4.3. Солнце и планеты

Кроме указанных планет в Солнечной системе существует множество мелких твёрдых тел – астероидов, наиболее крупные из которых достигают в поперечнике десятков километров. Основная масса этих астероидов сосредоточена  в виде пояса между орбитами  Марса и Юпитера.

Планеты-гиганты (в табл.4.1 выделены серым фоном) помимо большой массы характеризуются более низкой плотностью из-за малого содержания тяжёлых элементов. Почти всю их массу составляют водород и гелий, поэтому они не имеют твёрдой поверхности в нашем обычном понимании. Их преимущественно водородная атмосфера по мере движения к центру при определённом давлении переходит в жидкость, затем в твёрдое состояние. Предполагается даже, что на Юпитере в условиях колоссального давления твёрдый водород в центре планеты начинает проявлять металлические свойства. Таким образом, твёрдая поверхность планет группы Юпитера находится на дне океанов глубиной в тысячи километров, состоящих из жидкого водорода

Все эти планеты-гиганты имеют спутники, число которых у Юпитера и Сатурна более десяти. Самые крупные из этих спутников напоминают по строению планеты, некоторые имеют атмосферу, воду в твёрдом состоянии, обладают вулканической активностью или имеют следы былой вулканической деятельности. Помимо спутников вокруг крупных планет вращаются большие массы обломочного материала, образующего кольца, которые особенно выражены у Сатурна.

Таблица 4.1

Планеты Солнечной системы

* а.е. – астрономическая единица 149,6 млнкм; ** М+ - масса Земли; ***относительно орбиты Земли.   ****Серым фоном выделены планеты-гиганты.

Планеты земной группы имеют более высокую плотность, поскольку в их составе преобладают тяжёлые элементы, прежде всего железо, кремний, кислород, углерод и другие. Многие минералы этих планет напоминают земные, и некоторые могут иметь связанную воду.

Газообразный водород на всех планетах земной группы практически отсутствует. Это можно объяснить малой массой планет, которая из-за слабой гравитации не позволяла длительно (миллиарды лет) удерживать лёгкие молекулы. На первых четырёх планетах испарению водорода также способствовали повышенная температура и Солнечный ветер, обусловленные близостью Солнца.

Из планет земной группы несколько выделяются Венера и последняя, самая маленькая планета Плутон. Особенностью Венеры является очень медленной вращение вокруг своей оси (1 оборот за 243 дня) и к тому же в обратную сторону относительно вращения всех остальных планет. Таким образом, за один венерианский год (225 суток) день и ночь сменяют друг друга только 1 раз. Вероятно, в процессе образования планет Венера испытала какое-то сильное случайное воздействие.

Отличительными особенностями Плутона, помимо малой массы и максимальной удалённости, являются более низкая плотность и большой наклон плоскости орбиты (17,3о) по сравнению с орбитами всех остальных планет. Низкая плотность может быть обусловлена тем, что в его составе относительно мало тяжёлых элементов и, возможно, много метана и воды в виде льда. Поэтому можно предположить, что планета Плутон образовалась не одновременно с остальными планетами, а представляет собой космическое тело, случайно захваченное гравитацией Солнечной системы.

Следует подчеркнуть, что ни на одной из планет Солнечной системы, кроме Земли, не обнаруживается в больших количествах молекулярный кислород, из чего можно сделать предположение, что кислород нашей атмосферы появился как результат развития жизни.