Бескрайний космос, который нас окружает, — это не просто огромное безвоздушное пространство и пустота. Здесь все подчинено единому и строгому порядку, все имеет свои правила и подчиняется законам физики. Все находится в постоянном движении и находится в постоянно взаимосвязи друг с другом. Это система, в которой каждое небесное тело занимает свое определенное место. Центр Вселенной окружен галактиками, среди которых находится и наш Млечный Путь. Нашу галактику в свою очередь формируют звезды, вокруг которых вертятся большие и малые планеты со своими естественными спутниками. Дополняют картину вселенского масштаба блуждающие объекты – кометы и астероиды.
В этом бескрайнем скоплении звезд находится и наша Солнечная система – крошечный по космическим меркам астрофизический объект, к которому относится и наш космический дом – планета Земля. Для нас землян, размеры Солнечной системы колоссальны и трудно поддаются восприятию. С точки зрения масштабов Вселенной это крошечные цифры — всего 180 астрономических единиц или 2,693e+10 км. Здесь также все подчинено своим законам, имеет свое четко определенное место и последовательность.
Краткая характеристика и описание
Межзвездную среду и устойчивость Солнечной системы обеспечивает расположение Солнца. Его месторасположение – межзвездное облако, входящее в рукав Ориона-Лебедя, который в свою очередь является частью нашей галактики. С научной точки зрения наше Солнце находится на периферии, в 25 тыс. световых лет от центра Млечного Пути, если рассматривать галактику в диаметральной плоскости. В свою очередь, движение Солнечной системы вокруг центра нашей галактики осуществляется по орбите. Полный оборот Солнца вокруг центра Млечного Пути осуществляется по-разному, в пределах 225-250 млн. лет и составляет один галактический год. Орбита Солнечной системы имеет наклон к галактической плоскости в 600. Рядом, по соседству с нашей системой, совершают бег вокруг центра галактики другие звезды и другие солнечные системы со своими большими и малыми планетами.
Примерный возраст Солнечной системы составляет 4,5 млрд. лет. Как и большинство объектов во Вселенной, наша звезда образовалась в результате Большого взрыва. Происхождение Солнечной системы объясняется действием тех же законов, которые действовали и продолжают действовать сегодня в области ядерной физики, термодинамики и механики. Сначала образовалась звезда, вокруг которой в силу происходящих центростремительных и центробежных процессов началось формирование планет. Солнце сформировалось из плотного скопления газов — молекулярного облака, которое стало продуктом колоссального Взрыва. В результате центростремительных процессов происходило сжатие молекул водорода, гелия, кислорода, углерода, азота и других элементов в одну сплошную и плотную массу.
Результатом грандиозных и столь масштабных процессов стало образование протозвезды, в структуре которой начался термоядерный синтез. Этот длительный процесс, начавшийся гораздо раньше, мы наблюдаем сегодня, глядя на наше Солнце спустя 4,5 млрд. лет с момента его образования. Масштабы процессов, происходящих во время формирования звезды можно представить, оценив плотность, размеры и массу нашего Солнца:
- плотность составляет 1,409 г/см3;
- объем Солнца составляет практически ту же цифру – 1,40927х1027 м3;
- масса звезды – 1,9885х1030кг.
Сегодня наше Солнце – это рядовой астрофизический объект во Вселенной, не самая маленькая звезда в нашей галактике, но и далеко не самая большая. Солнце пребывает в своем зрелом возрасте, являясь не только центром Солнечной системы, но и главным фактором появления и существования жизни на нашей планете.
Окончательное строение Солнечной системы приходится на этот же период, с разницей, плюс-минус полмиллиарда лет. Масса всей системы, где Солнце взаимодействует с другими небесными телами Солнечной системы, составляет 1,0014 M☉. Другими словами, все планеты, спутники и астероиды, космическая пыль и частички газов, вращающихся вокруг Солнца, в сравнении с массой нашей звезды, — капля в море.
В том виде, в котором мы имеем представление о нашей звезде и планетах, вращающихся вокруг Солнца – это упрощенный вариант. Впервые механическая гелиоцентрическая модель Солнечной системы с часовым механизмом была представлена научному сообществу в 1704 году. Следует учитывать, что орбиты планет Солнечной системы не лежат все в одной плоскости. Они вращаются вокруг под определенным углом.
Модель Солнечной системы была создана на основе более простого и старинного механизма — теллурия, с помощью которого было смоделировано положение и движение Земли по отношению к Солнцу. С помощью теллурия удалось объяснить принцип движения нашей планеты вокруг Солнца, рассчитать продолжительность земного года.
Простейшая модель Солнечной системы представлена в школьных учебниках, где каждая из планет и другие небесные тела занимают определенное место. При этом следует учитывать, что орбиты всех объектов, вращающихся вокруг Солнца, расположены под разным углом к диаметральной плоскости Солнечной системы. Планеты Солнечной системы расположены на разном расстоянии от Солнца, совершают оборот с различной скоростью и по-разному обращаются вокруг собственной оси.
Карта — схема Солнечной системы – это рисунок, где все объекты расположены в одной плоскости. В данном случае такое изображение дает представление только о размерах небесных тел и расстояниях между ними. Благодаря такой трактовке стало возможным понять месторасположение нашей планеты в ряду других планет, оценить масштабы небесных тел и дать представление о тех огромных расстояниях, которые отделяют нас от наших небесных соседей.
Планеты и другие объекты Солнечной системы
Практически вся вселенная – это мириады звезд, среди которых встречаются большие и малые солнечные системы. Наличие у звезды своих планет-спутников — явление обыденное для космоса. Законы физики везде одинаковы и наша Солнечная система не является исключением.
Если задаваться вопросом, сколько планет в Солнечной системе было и сколько есть сегодня, ответить однозначно достаточно сложно. В настоящее время известно точное расположение 8 крупных планет. Помимо этого вокруг Солнца крутятся 5 малых карликовых планет. Существование девятой планеты на данный момент в научных кругах оспаривается.
Вся Солнечная система поделена на группы планет, которые располагаются в следующем порядке:
Планеты земной группы:
- Меркурий;
- Венера;
- Земля;
- Марс.
Газовые планеты – гиганты:
- Юпитер;
- Сатурн;
- Уран;
- Нептун.
Все планеты, представленные в списке, отличаются строением, имеют различные астрофизические параметры. Какая планета больше или меньше других? Размеры планет Солнечной системы различны. Первые четыре объекта, схожих по своему строению с Землей, имеют твердую каменную поверхность, наделены атмосферой. Меркурий, Венера и Земля являются внутренними планетами. Марс замыкает эту группу. Следом за ним идут газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — плотные, шарообразные газовые образования.
Процесс жизни планет Солнечной системы не прекращается ни на секунду. Те планеты, которые сегодня мы видим на небосклоне – это то расположение небесных тел, которое имеет планетарная система нашей звезды на текущий момент. То состояние, которое было на заре формирования солнечной системы разительно отличается от того, что изучено сегодня.
Об астрофизических параметрах современных планет свидетельствует таблица, где указано также и расстояние планет Солнечной системы до Солнца.
Существующие планеты Солнечной системы имеют примерно одинаковый возраст, однако есть теории о том, что вначале планет было больше. Об этом свидетельствуют многочисленные древние мифы и легенды, описывающие присутствие других астрофизических объектов и катастрофы, приведшие к гибели планеты. Это подтверждает и структура нашей звездной системы, где наряду с планетами присутствуют объекты, являющиеся продуктами бурных космических катаклизмов.
Ярким примером такой деятельности является пояс астероидов, находящийся между орбитами Марса и Юпитера. Здесь сконцентрированы в огромном количестве объекты внеземного происхождения, в основном представленные астероидами и малыми планетами. Именно эти обломки неправильной формы в человеческой культуре считаются остатками протопланеты Фаэтон, погибшей в миллиарды лет назад в результате масштабного катаклизма.
На самом деле, в научных кругах бытует мнение, что пояс астероидов образовался в результате разрушения кометы. Астрономы обнаружили на крупном астероиде Фемида и на малых планетах Церера и Веста, являющиеся самыми крупными объектами пояса астероидов, присутствие воды. Найденный на поверхности астероидов лед может свидетельствовать о кометной природе образования этих космических тел.
Ранее, относящийся к числу больших планет Плутон, сегодня не считается полноценной планетой.
Плутон, который ранее был причислен к большим планетам Солнечной системы, сегодня переведен в размер карликовых небесных тел, вращающихся вокруг Солнца. Плутон вместе с Хаумеа и Макемаке, крупнейшими карликовыми планетами, находится в поясе Койпера.
Эти карликовые планеты Солнечной системы располагаются в поясе Койпера. Область между поясом Койпера и облаком Оорта является самой отдаленной от Солнца, однако и там космическое пространство не пустует. В 2005 году там обнаружили самое далекое небесное тело нашей Солнечной системы — карликовую планету Эриду. Процесс исследования самых отдаленных областей нашей Солнечной системы продолжается. Пояс Койпера и Облако Оорта, гипотетически являются пограничными областями нашей звездной системы, видимой границей. Это облако из газа находится на расстоянии одного светового года от Солнца и является районом, где рождаются кометы, странствующие спутники нашего светила.
Характеристика планет Солнечной системы
Земная группа планет представлена ближайшими к Солнцу планетами — Меркурием и Венерой. Эти два космических тела Солнечной системы, несмотря на схожесть в физическом строении с нашей планетой, являются враждебной для нас средой. Меркурий — самая маленькая планета нашей звездной системы, ближе всех расположена к Солнцу. Тепло нашей звезды буквально испепеляет поверхность планеты, практически уничтожия на ней атмосферу. Расстояние от поверхности планеты до Солнца составляет 57 910 000 км. По своим размерам, всего 5 тыс. км в диаметре, Меркурий уступает большинству крупных спутников, находящимся во власти Юпитера и Сатурна.
Спутник Сатурна Титан имеет диаметр свыше 5 тыс. км, спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр 5265 км. Оба спутника по своим размерам уступают только Марсу.
Самая первая планета несется вокруг нашей звезды с огромной скоростью, совершая полный оборот вокруг нашего светила за 88 земных дней. Заметить эту маленькую и шуструю планету на звездном небосводе практически невозможно из-за близкого присутствия солнечного диска. Среди планет земной группы именно на Меркурии наблюдаются самые крупные суточные перепады температур. Тогда как поверхность планеты, обращенная к Солнцу, раскаляется до 700 градусов по Цельсию, обратная сторона планеты погружена во вселенский холод с температурами до -200 градусов.
Главное отличие Меркурия от всех планет Солнечной системы – его внутреннее строение. У Меркурия самое крупное железоникелевое внутренне ядро, на которое приходится 83% массы всей планеты. Однако даже нехарактерное качество не позволило Меркурию иметь собственные естественные спутники.
Следом за Меркурием располагается самая ближайшая к нам планета – Венера. Расстояние от Земли до Венеры составляет 38 млн. км, и она очень схожа на нашу Землю. Планета обладает практически таким же диаметром и массой, немного уступая по этим параметрам нашей планете. Однако во всем остальном, наша соседка в корне отличается от нашего космического дома. Период оборота Венеры вокруг Солнца составляет 116 земных дней, а вокруг собственной оси планета вертится крайне медленно. Средняя температура поверхности вращающейся вокруг своей оси за 224 земных суток Венеры составляет 447 градусов Цельсия.
Как и ее предшественница, Венера лишена физических условий, способствующих существованию известных форм жизни. Планету окружает плотная атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа и азота. И Меркурий, и Венера — единственные из планет Солнечной системы, которые лишены естественных спутников.
Земля является последней из внутренних планет Солнечной системы, находясь от Солнца примерно на расстоянии в 150 млн. км. Наша планета делает один оборот вокруг Солнца за 365 дней. Вращается вокруг собственной оси за 23,94 часа. Земля является первым из небесных тел, расположенным на пути от Солнца к периферии, которое имеет естественный спутник.
Отступление: Астрофизические параметры нашей планеты хорошо изучены и известны. Земля является крупнейшей и самой плотной планетой из всех других внутренних планет Солнечной системы. Именно здесь сохранились естественные физические условия, при которых возможно существование воды. Наша планета обладает стабильным магнитным полем, удерживающим атмосферу. Земля является самой хорошо изученной планетой. Последующее изучение в основном имеет не только теоретический интерес, но и практический.
Замыкает парад планет земной группы Марс. Последующее изучение этой планеты имеет в основном не только теоретический интерес, но и практический, связанный с освоением человеком внеземных миров. Ученых-астрофизиков привлекает не только относительная близость этой планеты к Земле(в среднем 225 млн. км), но и отсутствие сложных климатических условий. Планета окружена атмосферой, правда пребывающей в крайне разреженном состоянии, располагает собственным магнитным полем и перепады температур на поверхности Марса не столь критические, как на Меркурии и на Венере.
Как и Земля, Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, естественная природа которых в последнее время подвергается сомнению. Марс является последней четвертой планетой с твердой поверхностью в Солнечной системе. Следом за поясом астероидов, который является своеобразной внутренней границей Солнечной системы, начинается царство газовых гигантов.
Самые крупные космические небесные тела нашей Солнечной системы
Вторая группа планет, входящих в состав системы нашей звезды имеет ярких и крупных представителей. Это самые крупные объекты нашей Солнечной системы, которые считаются внешними планетами. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун наиболее удалены от нашей звезды, громадны по земным меркам и их астрофизические параметры. Отличаются эти небесные тела своей массивностью и составом, который в основном имеет газовую природу.
Главные красавцы Солнечной системы — Юпитер и Сатурн. Общей массы этой пары гигантов вполне бы хватило, чтобы уместить в ней массу всех известных небесных тел Солнечной системы. Так Юпитер — самая большая планета Солнечной системы — весит 1876.64328 · 1024 кг, а масса Сатурна составляет 561.80376 · 1024 кг. Эти планеты имеют больше всего естественных спутников. Некоторые из них, Титан, Ганимед, Каллисто и Ио — самые крупные спутники Солнечной системы и по своим размерам сравнимы с планетами земной группы.
Самая большая планета Солнечной системы — Юпитер — имеет диаметр, составляющий 140 тыс. км. По многим параметрам Юпитер больше напоминает несостоявшуюся звезду – яркий пример существования малой Солнечной системы. Об это говорят размеры планеты и астрофизические параметры — Юпитер всего в 10 раз меньше нашей звезды,. Планета вращается вокруг собственной оси достаточно быстро – всего 10 земных часов. Поражает и количество спутников, которых на сегодняшний день выявлено 67 штук. Поведение Юпитера и его спутников очень похоже на модель Солнечной системы. Такое количество естественных спутников у одной планеты ставит новый вопрос, сколько было планет Солнечной системы на раннем этапе ее формирования. Предполагается, что Юпитер, обладая мощным магнитным полем, превратил некоторые планеты в свои естественные спутники. Некоторые из них — Титан, Ганимед, Каллисто и Ио — самые крупные спутники Солнечной системы и по своим размерам сравнимы с планетами земной группы.
Немногим уступает по своим размерам Юпитеру его меньший брат — газовый гигант Сатурн. Эта планета, как и Юпитер, состоит в основном из водорода и гелия — газов, являющихся основой нашей звезды. При своих размерах, диаметр планеты составляет 57 тыс. км, Сатурн также напоминает протозвезду, которая остановилась в своем развитии. Количество спутников у Сатурна немногим уступает количеству спутников Юпитера — 62 против 67. На спутнике Сатурна Титане, так же как и на Ио — спутнике Юпитера — имеется атмосфера.
Другими словами, самые крупные планеты Юпитер и Сатурн со своими системами естественных спутников сильно напоминают малые солнечные системы, со своим четко выраженным центром и системой движения небесных тел.
За двумя газовыми гигантами идут холодные и темные миры, планеты Уран и Нептун. Эти небесные тела находятся на удалении 2,8 млрд. км и 4,49 млрд. км. от Солнца соответственно. В силу огромной удаленности от нашей планеты, Уран и Нептун были открыты сравнительно недавно. В отличие от двух других газовых гигантов, на Уране и Нептуне присутствует в большом количестве замерзшие газы — водород, аммиак и метан. Эти две планеты еще называют ледяными гигантами. Уран меньше по размерам, чем Юпитер и Сатурн и занимает третье место в Солнечной системе. Планета представляет собой полюс холода нашей звездной системы. На поверхности Урана зафиксирована средняя температура -224 градусов Цельсия. От других небесных тел, вращающихся вокруг Солнца, Уран отличается сильным наклоном собственной оси. Планета словно катится, вращаясь вокруг нашей звезды.
Как и Сатурн, Уран окружает водородно-гелиевая атмосфера. Нептун в отличие от Урана, имеет другой состав. О присутствии в атмосфере метана говорит синий цвет спектра планеты.
Обе планеты медленно и величаво двигаются вокруг нашего светила. Уран оборачивается вокруг Солнца за 84 земных лет, а Нептун оббегает вокруг нашей звезды вдвое дольше — 164 земных года.
В заключение
Наша Солнечная система представляет собой огромный механизм, в котором каждая планета, все спутники Солнечной системы, астероиды и другие небесные тела двигаются по четко уставленному маршруту. Здесь действуют законы астрофизики, которые не меняются вот уже 4,5 млрд. лет. По внешним краям нашей Солнечной системы двигаются в поясе Койпера карликовые планеты. Частыми гостями нашей звездной системы являются кометы. Эти космические объекты с периодичностью 20-150 лет посещают внутренние области Солнечной системы, пролетая в зоне видимости от нашей планеты.
