Строение Солнечной системы и описание её объектов

Ещё несколько столетий назад люди считали, что Земля расположена в центре Вселенной, а все небесные тела вращаются вокруг неё. В современном мире почти никто не сомневается в факте движения Земли вокруг центральной звезды. Все перемещающиеся вокруг Солнца естественные космические объекты, включая Землю и другие планеты, образуют Солнечную систему.

Строение и место во Вселенной

Несоизмеримо бо́льшая часть массы всей планетарной системы приходится на центральную звезду (99,86%), остаток распределён между восьмью планетами и другими космическими объектами. Масса Солнца принята в астрономии за единицу измерения и обозначается как — M☉.

Все планеты вращаются в плоскости эклиптики по круговым орбитам и делятся на две группы:

1. Земная группа состоит из четырёх планет: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они отличаются небольшим размером, твёрдой поверхностью и химическим составом, в нем преобладают металлы и минералы.
2. Группа газовых гигантов расположилась на удалённом расстоянии от Солнца. Она состоит из Юпитера, Сатурна, а также Урана и Нептуна. Гиганты отличаются большой массой, состоят из водорода и гелия, а также не имеют твёрдой поверхности. Кроме того, две последние планеты содержат замёрзший аммиак с угарным газом и классифицируются как «ледяные гиганты».

Все планеты, кроме Меркурия и Венеры, имеют от 1 (Земля) до 79 (Юпитер) естественных спутников.

Помимо крупных планет, Солнечная система заполнена множеством более мелких объектов, сосредоточенных в двух областях:

1. Пояс астероидов расположен между орбитами Марса и Юпитера, он имеет такой же химический состав, как и планеты земной группы. Самый большой объект пояса — карликовая планета Церера имеет 950 км в диаметре и составляет треть от общей массы всех астероидов.
2. Транснептуновые объекты удалены от Солнца на расстояние боле 4,5 млрд км. Они состоят из замёрзших газов и воды.

А также не стоит забывать об огромном скопище прочих тел, находящихся под воздействием гравитационного поля центральной звезды. Неотъемлемой частью системы являются потоки плазмы, исходящие от Солнца, — Солнечный ветер.

Солнечная планетарная система располагается в рукаве Ориона спиральной галактики Млечный путь на расстоянии около 27 тыс. световых лет от её центра. Светило делает один оборот вокруг галактического ядра за 225—250 млн лет.

Звезда по имени Солнце

Солнце — это сердце Солнечной системы и человеческого мира. Люди видят его восход и закат каждый день. Для всех на Земле оно является самым знакомым и неизменным объектом во Вселенной. Оно согревает океаны, создаёт климатические условия и обеспечивает энергией растения, дающие пищу и кислород. Человек жив благодаря Солнцу. Этот источник энергии при всём своём великолепии обладает невероятным коварством. Вся цивилизация зависит от прихотей этого небесного тела.

Основные характеристики:

• диаметр — 1 млн 390 тыс. км;
• масса — 1.9885х10 в 30 степени кг;
• среднее расстояние до Земли — 149 млн 600 тыс. км;
• длина экватора — 4 млн 370 тыс. км;
• температура ядра — 15 млн 700 тыс. Кельвинов;
• температура поверхности 5780 К.

Солнце составляет больше 99% массы всей Солнечной системы. В него поместится больше миллиона таких планет, как Земля.

Термоядерный синтез

В центре этой звезды, обладающей огромной массой и давлением, в процессе ядерного синтеза отдельные атомы водорода соединяются, образуя гелий, выделяя невероятную энергию. Солнечное ядро подобно огромной водородной бомбе.

Трудно представить себе ежесекундные взрывы миллиарда ядерных бомб в течение 4 млрд лет. Безмерная ядерная мощь внутри Солнца выталкивает наружу сотни миллионов тонн массы, но гравитация противостоит этой силе и втягивает её внутрь. Эти две силы находятся в идеальном равновесии, любое нарушение баланса может привести к катастрофическим последствиям на Земле.

Загадочная корона

Когда во время полного затмения диск луны перекрывает свет Солнца, невооружённым глазом видна загадочная солнечная атмосфера — корона. Она демонстрирует как звезда испускает электрически заряженные частицы, называемые солнечным ветром.

Корона преподносит две серьёзные загадки:

1. Она горячее, чем поверхность Солнца. Температура поверхности — около 6 тыс. градусов, а температура короны доходит до нескольких миллионов градусов.
2. В короне вещество начинает внезапно ускоряться до невероятной скорости и образует солнечный ветер, состоящий из магнитного поля, протонов и электронов, он буквально пронизывает всю планетарную систему. Изменение его скорости и интенсивности могут иметь серьёзные последствия для жителей Земли.

Пока эти загадки остаются неразгаданными. В ближайшем будущем планируется запуск солнечного зонда. Специально разработанный аппарат с защитой от высокой температуры и солнечного излучения должен приблизиться к Солнцу на максимально близкое расстояние. Зонд сделает семь витков вокруг светила, после чего сгорит. С его помощью учёные надеются узнать тайны солнечной короны.

Жизненный цикл

Сегодня Солнце — звезда средних лет. Жёлтый карлик по спектральной классификации. В ней достаточно водорода, чтобы поддерживать горение ещё около 5 млрд лет. Когда водород закончится, тогда давление, генерируемое в ядре, начнёт падать. Ядро звезды ослабеет, и его внешние слои сильно увеличатся в размерах. Возникнет красный гигант. После этой метаморфозы Солнце станет в 200 раз больше, чем сегодня и в тысячу раз ярче. Оно испепелит ближайшие планеты.

Через некоторое время Солнце остынет, сожмётся и станет звездой — белым карликом, который будет постепенно гаснуть на протяжении долгих миллиардов лет.

Планеты земной группы

Планеты земной группы (внутренние) представлены: Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Они расположены на относительно небольшом расстоянии от Солнца, из-за этого их ещё называют внутренними.

Основные характеристики:

• Относительно небольшие размеры и масса.
• Твёрдая поверхность.
• Высокая плотность вещества.
• Сходный химический состав (металл и минералы).
• Наличие атмосферы.
• Похожее внутреннее строение.
• Малое количество спутников или их полное отсутствие.
• Слабое магнитное поле.

Внутренние планеты имеют горячее расплавленное ядро, состоящее из железа с небольшой примесью других металлов. Оно окружено мантией из силикатов. Верхний слой, кора, формируется под воздействием как внутренних (тепла), так и внешних факторов.

Температура поверхности внутренних планет значительно отличается, ведь они получают от Солнца неодинаковое количество энергии. К тому же в атмосфере Марса, Венеры и Меркурия практически отсутствует кислород, а давление и сила гравитации значительно отличаются от земных. Пребывание человека на их поверхности возможно только в космическом скафандре. Исследования пока что не выявили на этих трёх планетах никаких признаков жизни.

Несмотря на огромное сходство, физические условия на всех четырёх планетах очень отличаются:

• Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы, удалена на расстояние около 58 млн км от Солнца (в 3 раза ближе Земли). Атмосфера крайне разрежена, из-за этого колебания температуры на поверхности составляют — от 173 до +426 градусов Цельсия. Планета делает 1 оборот по солнечной орбите за 88, а вокруг своей оси за 176 земных суток. Один день на Меркурии длится в 2 раза дольше, чем год. Не имеет естественных спутников.
• Венера по размеру очень сходна с Землёй, но располагается ближе к Солнцу (около 108 млн км). Венерианские сутки длятся 116,7, а год 224,7 земных суток. Имеет очень плотную атмосферу (в 55 раз гуще земной) из углекислого газа с примесями азота и других веществ. Из-за сильного парникового эффекта температура на Венере составляет около 470 градусов Цельсия. Поверхность спрятана за плотным слоем облаков из серной кислоты.
• Земля расположена на расстоянии приблизительно 150 млн км от Солнца. Планета имеет максимально комфортные условия для существования различных форм жизни. Две трети поверхности покрыто океанами, на полюсах расположены ледники. Атмосфера состоит из азота и кислорода, колебания температуры от -90 до +57 градусов Цельсия.
• Марс находится на расстоянии около 228 млн км от Солнца. Красная планета вдвое меньше Земли и отличается разреженной атмосферой, состоящей из углекислого газа с примесью азота и аргона, содержание кислорода не превышает 0,13%. Поверхность покрыта кратерами, долинами, вулканами и горными хребтами. Здесь расположена самая большая в Солнечной системе гора — Олимп высотой 22 км 446 м. Масса планеты в 10 раз меньше земной. Марсианский год длится 687 земных дней, а сутки — 24 часа 37 мин. Температура колеблется от -170 до +120 по шкале Цельсия.

Естественный спутник Земли — Луна отдалена от нашей планеты на 384 тыс. км. Марс имеет два спутника: Фобос и Деймос, они маленького размера и скорее напоминают большие астероиды.

Пояс астероидов

Между орбитами Марса и Юпитера расположился пояс астероидов. В него входят более миллиона объектов разного размера и формы (часто неправильной). Общая масса всех объектов относительно небольшая и составляет всего 4% от массы Луны.

Самые яркие представители пояса:

• Церера носит статус карликовой планеты, имеет диаметр 950 км и почти правильную шарообразную форму. Её масса составляет более чем 30% от общей массы пояса.
• Веста — огромный космический объект, его средний диаметр составляет 530 км, на него приходится 9% от массы всех астероидов.
• Паллада менее массивна, чем Веста, но по размеру она занимает первое место среди астероидов.
• Гигея — астероид неправильной формы с диаметром около 430 км.

Существует легенда о том, что раньше на месте пояса находилась мифическая планета — Фаэтон, разрушенная неизвестным катаклизмом. Однако научные данные не подтверждают эту гипотезу.

Газовые гиганты

За поясом астероидов расположены ещё 4 большие планеты, они существенно отличаются от земной группы. Благодаря своему составу и большим размерам, эти космические объекты называют газовыми гигантами:

• Юпитер назван в честь верховного греческого бога не зря — это самый большой и массивный объект планетарной системы. Расстояние от Солнца — 740−814 млн км. Масса в 318 раз больше земной, радиус около 71 тыс. км. Состоит главным образом из гелия и водорода. В недрах планеты под действием гравитации происходят энергетические процессы. В результате этого Юпитер выделяет в 2 раза больше тепла, чем получает от Солнца. Планета имеет 79 естественных спутников, самые крупные из которых: Европа, Ганимед и Каллисто.
• Сатурн хоть и меньше Юпитера, но очень на него похож, он также состоит из жидких газов — водорода и гелия. Его масса в 94 раза больше Земли, а экваториальный радиус составляет 60268 км. Удалён от Солнца на 1 млрд 480 млн км. Планета имеет заметную систему колец, они состоят из кусочков льда, небольшого количества металла и пыли. Имеет 62 спутника, самый большой из которых — Титан является вторым по величине в Солнечной системе после Ганимеда.
• Уран находится на расстоянии почти 3 млрд км от Солнца, он в 14,5 раза массивнее Земли. Состоит из водного, аммиачного и метанового льда. У планеты водородно-гелиевая атмосфера с температурой -224 градуса Цельсия. Имеет кольца и 27 спутников.
• Нептун — самая отдалённая планета системы (около 4,5 млрд км от Солнца). Его масса в 17,2 раза превышает Земную. В его атмосфере со скоростью более 2 тыс. м/с. дуют самые сильные ветра в Солнечной системе. По своему строению он сходен с Ураном. Имеет 14 спутников.

Уран и Нептун, благодаря своему строению, классифицируется как ледяные гиганты. Плутон был открыт в 1930 году и считался девятой и самой дальней планетой, его орбита находится на расстоянии около 5 млрд км от Солнца. В 2005 году он был лишён этого статуса. В современной астрономии он определён как карликовая планета и транснептуновый объект.