Солнечная система - строение, характеристики звезды, планет и других небесных тел

Наша родная звезда и её спутники.

Солнце – это небесное тело является наиболее известным. Ему посвящались множество мифов, рассуждений, солнце воспринимали как место проживания богов и других мифических существ. Солнце во все времена привлекало к себе внимание людей, являясь основным источником тепла и света на Земле. Научное изучение Солнца началось давным давно. Многие учёные люди античности пытались определить природу этой звезды, сравнивали её с другими небесными телами.

Но как всегда реальное положение дел превосходит любое воображение. Масса солнца в 333 000 раз превышает массу Земли и составляет около 2 *10³⁰кг или 200 триллиардов умноженные на 10 триллиардов тонн. Умопомрачительная цифра! При этом, среди множества изученных (хотя только путём наблюдения через телескоп и расчётов) звёзд солнце считается «жёлтым карликом класса G2». Существуют звёзды, которые в 100, а то и в тысячи раз превышают массу и размеры солнца! Класс G2 означает, что температура на поверхности нашей звезды составляет 5000-6000К или примерно 4800-5500 градусов по Цельсию. При этом температура в центре солнца может составлять до 15 миллионов градусов по цельсию.

Солнце является наиболее массивным объектом солнечной системы, в нём сосредоточено 99,8% всей массы системы. То есть фактически солнечная система – это солнце и незначительное количество «сторонних» тел, масса которых практически никак не отражается на звезде.
А ведь две крупнейшие планеты системы – Юпитер и Сатурн вместе составляют целых 90% массы планет и других объектов вблизи солнца! Но, обо всем по-порядку.

Солнечная система – очень разнообразный по своему составу и свойствам объект. Тут есть и планеты, и астероиды, кометы, пыль, спутники планет, малые планеты, астероиды-кентавры, и все это создает очень сложную картину гравитационного поля…

Наиболее близким объектом к солнцу является планета Меркурий. Её размеры сравнительно невелики. Диаметр Меркурия примерно в 3 раза меньше диаметра Земли, а масса составляет 3% от земной. Несмотря на это Меркурий очень плотен. Плотнось его почти равна плотности Земли и составляет 5427 кг/м³ (у Земли 5515, у Марса - 3933). Такая высокая плотность объясняется высоким процентом содержания железа в составе Меркурия. Оттого, что планета наиболее близка к солнцу, средняя температура на ней составляет около 350⁰С.  При этом ночная температура на поверхности планеты опускается до -170 градусов. А когда Меркурий проходит наиболее близкие от солнца участки свое траектории, то температура некоторых мест на его поверхности может достигать 420⁰С. Особенностью планеты является то, что её «почвы», то есть грунт планеты, плохо пропускают тепло. Поэтому уже на глубине 1 м от поверхности температура приблизительно равна 75 градусам по цельсию, а глубже, видимо, ещё прохладнее. Так что, если придётся колонизировать Меркурий, то вполне логичным будет рыть 10 – 15 метровые тоннели и жить там.

Следущей планетой после Меркурия является Венера. Эту планету назвали в честь римской богини красоты. Венера – самый яркий объект на небе Земли, после Луны. Говорят (сам точно не знаю), что она появляется в утренние или предзакатные часы. Очень высокая яркость планеты объясняется очень плотной атмосферой, которая в основном состоит из углекислого газа. Кстати, существование атмосферы на Венере доказал русский учёный Ломоносов.

Может быть слышали о явлении «парниковый эффект»? Когда, ссылаясь на это явление, пугают глобальным потеплением на Земле из-за увеличения содержания углекислого газа в атмосфере? Так вот, на Венере это явление в полной силе – температура на поверхности планеты может достигать 400 градусов цельсия! Это больше чем на Меркурии! Всё из-за того, что тепло, проникая на поверхность планеты, не может вернуться назад из-за очень плотных облаков. На Венере есть много действующих вулканов. Раньше предполагалось, что за густыми облаками планеты скрываются непроходимые леса, но исследования показали, что до лесов земного типа Венере далеко.

У этой планеты так же есть следущая особенность – наклон её оси вращения составляет 2 или 3 градуса (на Земле около 7, что примерно соответствует венерианскому), но вокруг своей оси Венера вращается в обратную сторону. То есть солнце на ней встаёт на западе, а закатывается на востоке. Ещё у этой планеты есть следущая особенность – сутки на Венере составляют примерно 243 земных, а год – 224. То есть за то время, пока планета пролетит вокруг Солнца или на ней пройдёт один год, солнце на ней взойдёт лишь единожды! Если вам не хватает одного дня на Земле, чтобы управиться со всеми делами, летите на Венеру и времени на дела будет предостаточно! Расстояние от Земли до Венеры колеблется от 40 до 259 миллионов киллометров. А от Венеры до Солнца около 109 миллионов км (от Земли 149 с лишним млн.).

А что мы знаем про третью планету солнечной системы – Землю? То что более 70% поверхности на ней составляет вода в жидком состоянии (самый большое количество воды в солнечной системе), что атмосфера преимущественно состоит из азота и кислорода, причём последним мы и дышим (а на Меркурии кислорода в атмосфере целых 40%, против 24% на Земле, но меркурианская атмосфера имеет низкое давление). У планеты Земля есть единственных крупный спутник (у Меркурия с Венерой их нет) - Луна. Внутри Земля имеет жидкое ядро, а над ядром мантию. Всё это нагрето до нескольких тысяч градусов по цельсию. И когда на Земле происходит извержение вулканов, то на поверность планеты извергается именно часть нагретой мантии. Но как ещё много неизвестного на Земле! Глубины океанов, материки, многие явления на планете ещё очень слабо исследованы. Люди не знают, где в следующий раз может произойти сильное землетрясение или случится извержение вулкана. Океан и его глубины, за редким исключением, полная загадка. Есть же Марианская впадина глубиной 11022 метра. В неё опускался один смелый учёный в специальном аппарате. Выдерживающим колоссальные давления, но толком изучить, думаю, не вышло. А океан – это большая часть поверхности!

Но как было мудро сказано «Змеля подобна шару из песка, который смочили в воде и это значит, что она очень хрупкая», отсюда и отношение к нашей планете должно быть бережным.

Четвертой планетой от солнца является Марс. Цвет этой планеты красный, из-за большого количества песков соответствующего цвета. На Марсе есть полюса – ледяные шапки, на которых есть снег. Но снег там не из воды, он состоит из твёрдого углекислого газа, хотя исследования показали наличие водяного льда. Исскуственный спутник обнаружил на южном полюсе Марса действующие гейзеры. В зависимости от времени года полярные шапки могут сильно разрастаться и достигать более 1000 км в диаметре (радиус Марса составляет окорло 3300 км). Атмосфера на Марсе разряжена. Давление атмосферы у поверхности планеты в 160 раз меньше земного.

Если прилететь на Марс неподготовленным, то окажется, что дышать там особо нечем – количество углекислоты в атмосфере превышает 90%. К тому же средняя температура поверхности равна минус 50⁰С (как местами зимой в сибири). Минимальная же температура на полюсе составляет 150 градусов ниже нуля (для сравнения на Земле на полюсе холода в антарктиде около российской станции Мирный минимальная температура зафиксирована на отмеке около минус 81 градуса). Однако, на экваторе температура поверхности может прогреваться до плюс 20. Есть ли жизнь на Марсе? Популярный в недавнее время вопрос. Но он несколько неуместен. Колоний «зелёных человечков» обнаружить на поверхности не удасться. А микроорганизмы, которые обнаружены даже в падающих на землю метеоритах мало кого заинтересуют. Однако, Марс – это ближайший к Земле мир (среднее расстояние между планетами 60 млн км), который по своим условиям наиболее близок к земным.  Так что исследовать планету очень даже обоснованно.

Марс – это последняя планета так называемой «внутренней группы» - планет земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс). Далее следует «граница», так называемый пояс астероидов. Есть предположения, что ранее на этом месте была крупная планета, но после масштабного катаклизма она рассыпалась на множество составных частей. Астероидов в поясе намного более 1000. Крупнейший из них – Церера, имеет круглую форму. Вокруг Цереры совсем недавно обнаружено наличие частиц воды. По некоторым исследованиям, на поверхности Цереры находится более 200 млн км³ льда, что превышает земные показатели по запасам пресной воды. Атмосфера на Церере есть, но она очень разряжена и непостоянна. Средняя температура на поверхности составляет около минус 150 градусов, а максимальная до минус 30. Радиоисследования поверхности Цереры показали, что поверхность планеты достаточно гладкая, возможно это следствие водяного покрова.

Юпитер есть пятая и самая крупная планета в солнечной системе. Масса планеты составляет 71% от массы плнет системы.  Его масса превышает более чем в 2 раза массу всех остальных планет солнечной системы вместе взятых и более чем в 300 раз превышает массу Земли. Радиус Юпитера более 71 тысячи километров, что в 11 раз превышает земной радиус. При этом плотность этой планеты очень низкая  - пешочком по ней не погуляешь – около 1300 кг на метр в кубе, что  соответствует солнечной плотности и в 4 раза уступает плотности Земли.  Для сравнения плотность воды составляет 998 кг на кубометр, примерно 1000 против 1326 на Юпитере. То есть для прогулки по Юпитеру надо иметь нечто вроде водолазногно костюма.  При этом сила тяжести на поверхности планеты будет более чем в 2.5 раза превышать земную! То есть, если вы, вместе с водолазным костюмом повышенной прочности, весите 200 кг, то попав на Юпитер ваша масса вырастет до полутонны!

Атмосфера на Юпитере преимущественно состоит из водорода и гелия. У этой планеты очень высокая скорость вращения вокруг собственной оси – сутки там проходят примерно за 10 часов. На поверхности планеты часто бушуют сильнейшие в системе ураганы. В частности так называемое «большое красное пятно» - это долгоживущий ураган.

Температура различных слоёв Юпитера, как и на Земле различна, на высоте околор 100 км от поверхности температура достигает 800-1000К (около 600-800 по цельсию), что не соответствует ни одной из существующий расчётных моделей, по которым температура в указанном слое не должна превышать 400К.

В соответствии с размерами Юпитер настолько же и загадочен. Было предположение, что пятая планета солнечной системы есть несостоявшаяся звезда. Однако учёные пришли к выводу, что для звезды Юпитер должен был быть в 4 раза массивнее и только после этого сжаться.

Юпитер обладает наибольшим количеством спутников среди планет солнечной системы – их число насчитывает 67 объектов, среди которых 4 крупных, сравнимых по размерам с земной Луной. Ио, Европа, Ганимед, Калистро. Это целые миры со своими атмосферами и особенностями, в частности на поверхности Европы есть предположения существует вода в твёрдом состоянии или в другом виде.

Сатурн – шестая и также неповторимая планета от солнца. Её главная особенность – крупные кольца, состоящие из мелких частиц, радиусов около метра, которые очень синхронно вращаются вокруг планеты. Количество колекц равно 4, при этом первые три наиболее крупные, а четвёртое более тонкое.  В 1921 году появился слух, что у Сатурна кольца исчезли, а их частицы летят по направлению к Земле. Но в дальнейшем выяснилось, что кольца заняли позицию «ребром» по отношению к Земле и с нашей планеты их видно не было. Вообще кольца на Сатурне меняют своё положение относительно планеты от плюс 23 до минус 23 градуса и раз в 10-15 лет перестают быть видимы с Земли.

Атмосфера на Сатурне, подобно Юпитеру, в основном состоит из водорода и гелия, хотя первого более 95%. Температура на Сатурне колеблется от минус 100 до минус 200 градусов по цельсию, в зависимости от условий. Масса планеты в 95 раз превышает земную, а вот плотность поверхности меньше даже плотности воды на Земле и составляет около 660 кг на кубометр. У Сатурна насчитывается до 67 спутников, из которых 5-6 крупные. Наиболее известным спутником Сатурна является Титан. У него единственная в своём роде плотная атмосфера, которая в 1.5 раза плотнее земной, предполагается наличие жидкой воды на этом спутнике-планете, радиус которой равен 5000 км приблизительно, что чуть меньше радиуса Земли.

Двумя последними планетами в солнечной системе являются Уран и Нептун. Они так же относятся к палнетам-гигантам, масса которых в в десятки раз превышает земную. Цвет этих планет, особенно у Непутна, красивый синий или голубой. Эти планеты имеют по 23 и 14 спутников соответственно и так же как и другие планеты гиганты высокую орбитальную скорость – сутки длятся около 11 часов. Температура поверхности составляет около -200 -250 градусов цельсия.
Эти планеты имеют огромное количество особенностей и ещё плохо изучены.

Плутон. Так до недавнего времени именовалась девятая планета солнечной системы. Но так как размеры этого тела очень малы и составляют примерно 10% от размера земной луны, то его причислили к малым планетам, вместе с Церерой и некоторыми другими. Плутон имеет спутник Харон, но центр мас системы Плутон-Харон находится вне поверхности Плутона, так что предполагается, что это двойная планета. Харон по размерам примерно в 4 раза меньше Плутона. Один оборот вокруг солнца планета совершает более чем за 200 лет, причём в некоторой части орбита Плутона выходит вперёд – ближе к солнцу, по отношению к орбите Нептуна. Так как Плутон очень далёк от Солнца, то и условия на нём далеки от земных. Температура поверхности составляет около 50К – минус 200 по цельсию. В основе атмосферы преимущественно азот.

Есть и другие тела, навроде Плутона, которые ещё дальше от солнца, период их обращения превышает 300 лет.

Где кончается солнечная система? Учёные предполагают, что гравитация солнца заканчивается и становится мало заметной примерно на расстоянии около 300 астрономических единиц, что в четыре раза дальше Плутона. Световая и тепловая энергия солнца образуют определённые явления, так же связанные с притяжением Солнца на срасстоянии около 50 000 а.е. или 1 светового года. Можно это и принять за примерную «границу». 1 световой год. За Плутоном находится огромное количество астероидов, образующиъ так называемый пояс Кемпера.

До ближайших же звёзд около 10 световых лет. А ведь это только пыль – наще местное звёздное скопление, по сравнению  с размером нашей галактики, иммя которой Млечный путь.

И всё это насколько мало изучено, настолько же интересно и неповторимо. Каждая звезда, каждая планета, каждый астероид и частичка в огромном мире.