Лекция: Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела солнечной системы

Солнечная система состоит из различного рода тел. Основным из них, конечно же, является солнце. Но если не брать его во внимание, то главными элементами Солнечной системы считаются планеты. Именно они являются вторыми по значимости элементами после солнца. Сама солнечная система носит такое название в связи с тем, что солнце здесь играет ключевую роль, поскольку все планеты вращаются именно вокруг солнца.

Планеты земной группы

В настоящее время выделяется две группы планет Солнечной системы. Первая группа - это планеты земной группы. К ним относятся Меркурий, Венера, Земля, а также Марс. В данном списке все они перечислены, исходя из расстояния от Солнца до каждой из этих планет. Свое название они получили в связи с тем, что их свойства чем-то напоминают характеристики планеты Земля. Все планеты земной группы имеют твердую поверхность. Особенностью каждой из этих планет является то, что все они по-разному вращаются вокруг собственной оси. К примеру, у Земли один оборот полного вращения происходит в течение суток, то есть 24 часа, в то время как у Венеры полное вращение осуществляется за 243 земных дня.

У каждой из планет земной группы присутствует своя атмосфера. Она различная по уровню плотности и составу, но она точно существует. К примеру, у Венеры она достаточно плотная, в то время как у Меркурия она практически незаметна. Фактически на данный момент бытует мнение относительно того, что у Меркурия вообще отсутствует атмосфера, однако, на самом деле, это не так. Все атмосферы планет земной группы состоят из веществ, молекулы которых сравнительно тяжёлые. К примеру, атмосфера Земли, Венеры и Марса состоит из углекислого газа и водяных паров. В свою очередь, атмосфера Меркурия состоит в основном из гелия.

Помимо атмосферы, все планеты земной группы имеют приблизительно одинаковый химический состав. В частности, они состоят преимущественно из соединений кремния, а также железа. Впрочем, в составе этих планет есть и иные элементы, но их количество не столь велико.

Особенностью планет земной группы является то, что в их центре присутствуют ядро различной массы. При этом, все ядра находятся в жидком состоянии - исключение составляет, предположительно, только Венера.

У каждой из планет земной группы существуют собственные магнитные поля. При этом, у Венеры их воздействие практически незаметно, в то время как у Земли, Меркурия и Марса они достаточно ощутимы. Что касается Земли, то ее магнитные поля не стоят на одном месте, а двигаются. И хотя их скорость по сравнению с человеческими представлениями крайне мала, ученые предполагают, что движение полей может в дальнейшем привести к смене магнитных поясов.

Ещё одной особенностью планет земной группы является то, что у них практически отсутствуют естественные спутники. В частности, на сегодняшний день они обнаружены только у Земли и у Марса.

Вторая группа планет именуется "планеты-гиганты". К ним относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. По своей массе они значительно превышают массу планет земной группы.

Самым лёгким гигантом на сегодняшний день является Уран, однако и его масса превосходит массу земли

приблизительно в 14 с половиной раз. А самой тяжелой планетой солнечной системы (за исключением Солнца) является Юпитер.

Ни у одной из планет-гигантов фактически нет собственной поверхности, поскольку все они находятся в газообразном состоянии. Газы, из которых состоят эти планеты, по мере приближения к центру или экватору, как его называют, переходят в жидкое состояние. В связи с этим можно заметить разницу в особенностях вращения планет-гигантов вокруг своей же оси. Необходимо отметить, что продолжительность полного оборота составляет максимум 18 часов. Между тем, каждый слой планеты вращается вокруг своей оси с разной скоростью. Данная особенность связана с тем, что планеты-гиганты не являются твердыми. В связи с этим, их отдельные части как бы не связаны между собой.

В центре всех планет-гигантов находится твердое ядро небольших размеров. Вероятнее всего, одним из основных веществ данных планет является водород, который обладает металлическими характеристиками. Благодаря этому, на сегодняшний момент доказано, что у планет-гигантов имеется собственное магнитное поле. Впрочем, в науке на данный момент крайне мало убедительных доказательств и крайне много противоречий, которые могли бы охарактеризовать планеты-гиганты.

Отличительной их чертой является то, что у таких планет имеется множество естественных спутников, а также колец. Кольцами в данном случае именуются мелкие скопления частиц, которые вращаются непосредственно вокруг планеты и собирают различного рода пролетающие мимо мелкие частицы.

На сегодняшний момент науки официально известно только 9 больших планет. Впрочем, в состав планет земной группы и планет-гигантов входят только восемь. Девятая планета, которым является Плутон, не подходит ни к одной из перечисленных групп, поскольку находится на очень далеком расстоянии от Солнца и практически не изучена. Единственное, что можно сказать о Плутоне – то, что его состояние близко к твердому. В настоящий момент существует предположение о том, что Плутон вообще не является планетой. Данное предположение существует более 20 лет, однако решение по исключении Плутона из состава планет пока что не принято.

Малые тела солнечной системы

Кроме планет в Солнечной системе существует масса всевозможных, относительно небольших по своему весу тел, которые именуются астероидами, кометами, малыми планетами и так далее. В целом, данные небесные тела входят в группу малых небесных тел. Они отличаются от планет тем, что имеет твердое состояние, относительно небольшие размеры и могут двигаться вокруг Солнца не только в прямом, но и в обратном направлении. Их размеры гораздо меньше, по сравнению с любой из открытых на сегодняшний момент планет. Теряя космическое притяжение, малые небесные тела солнечной системы попадают в верхние слои земной атмосферы, где сгорают либо падают в форме метеоритов. Изменение состояния тел, вращающихся вокруг иных планет ещё не изучено.

Лекция: Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела солнечной системы

Солнечная система состоит из различного рода тел. Основным из них, конечно же, является солнце. Но если не брать его во внимание, то главными элементами Солнечной системы считаются планеты. Именно они являются вторыми по значимости элементами после солнца. Сама солнечная система носит такое название в связи с тем, что солнце здесь играет ключевую роль, поскольку все планеты вращаются именно вокруг солнца.

Планеты земной группы

В настоящее время выделяется две группы планет Солнечной системы. Первая группа - это планеты земной группы. К ним относятся Меркурий, Венера, Земля, а также Марс. В данном списке все они перечислены, исходя из расстояния от Солнца до каждой из этих планет. Свое название они получили в связи с тем, что их свойства чем-то напоминают характеристики планеты Земля. Все планеты земной группы имеют твердую поверхность. Особенностью каждой из этих планет является то, что все они по-разному вращаются вокруг собственной оси. К примеру, у Земли один оборот полного вращения происходит в течение суток, то есть 24 часа, в то время как у Венеры полное вращение осуществляется за 243 земных дня.

У каждой из планет земной группы присутствует своя атмосфера. Она различная по уровню плотности и составу, но она точно существует. К примеру, у Венеры она достаточно плотная, в то время как у Меркурия она практически незаметна. Фактически на данный момент бытует мнение относительно того, что у Меркурия вообще отсутствует атмосфера, однако, на самом деле, это не так. Все атмосферы планет земной группы состоят из веществ, молекулы которых сравнительно тяжёлые. К примеру, атмосфера Земли, Венеры и Марса состоит из углекислого газа и водяных паров. В свою очередь, атмосфера Меркурия состоит в основном из гелия.

Помимо атмосферы, все планеты земной группы имеют приблизительно одинаковый химический состав. В частности, они состоят преимущественно из соединений кремния, а также железа. Впрочем, в составе этих планет есть и иные элементы, но их количество не столь велико.

Особенностью планет земной группы является то, что в их центре присутствуют ядро различной массы. При этом, все ядра находятся в жидком состоянии - исключение составляет, предположительно, только Венера.

У каждой из планет земной группы существуют собственные магнитные поля. При этом, у Венеры их воздействие практически незаметно, в то время как у Земли, Меркурия и Марса они достаточно ощутимы. Что касается Земли, то ее магнитные поля не стоят на одном месте, а двигаются. И хотя их скорость по сравнению с человеческими представлениями крайне мала, ученые предполагают, что движение полей может в дальнейшем привести к смене магнитных поясов.

Ещё одной особенностью планет земной группы является то, что у них практически отсутствуют естественные спутники. В частности, на сегодняшний день они обнаружены только у Земли и у Марса.

Вторая группа планет именуется "планеты-гиганты". К ним относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. По своей массе они значительно превышают массу планет земной группы.

Самым лёгким гигантом на сегодняшний день является Уран, однако и его масса превосходит массу земли

приблизительно в 14 с половиной раз. А самой тяжелой планетой солнечной системы (за исключением Солнца) является Юпитер.

Ни у одной из планет-гигантов фактически нет собственной поверхности, поскольку все они находятся в газообразном состоянии. Газы, из которых состоят эти планеты, по мере приближения к центру или экватору, как его называют, переходят в жидкое состояние. В связи с этим можно заметить разницу в особенностях вращения планет-гигантов вокруг своей же оси. Необходимо отметить, что продолжительность полного оборота составляет максимум 18 часов. Между тем, каждый слой планеты вращается вокруг своей оси с разной скоростью. Данная особенность связана с тем, что планеты-гиганты не являются твердыми. В связи с этим, их отдельные части как бы не связаны между собой.

В центре всех планет-гигантов находится твердое ядро небольших размеров. Вероятнее всего, одним из основных веществ данных планет является водород, который обладает металлическими характеристиками. Благодаря этому, на сегодняшний момент доказано, что у планет-гигантов имеется собственное магнитное поле. Впрочем, в науке на данный момент крайне мало убедительных доказательств и крайне много противоречий, которые могли бы охарактеризовать планеты-гиганты.

Отличительной их чертой является то, что у таких планет имеется множество естественных спутников, а также колец. Кольцами в данном случае именуются мелкие скопления частиц, которые вращаются непосредственно вокруг планеты и собирают различного рода пролетающие мимо мелкие частицы.

На сегодняшний момент науки официально известно только 9 больших планет. Впрочем, в состав планет земной группы и планет-гигантов входят только восемь. Девятая планета, которым является Плутон, не подходит ни к одной из перечисленных групп, поскольку находится на очень далеком расстоянии от Солнца и практически не изучена. Единственное, что можно сказать о Плутоне – то, что его состояние близко к твердому. В настоящий момент существует предположение о том, что Плутон вообще не является планетой. Данное предположение существует более 20 лет, однако решение по исключении Плутона из состава планет пока что не принято.

Малые тела солнечной системы

Кроме планет в Солнечной системе существует масса всевозможных, относительно небольших по своему весу тел, которые именуются астероидами, кометами, малыми планетами и так далее. В целом, данные небесные тела входят в группу малых небесных тел. Они отличаются от планет тем, что имеет твердое состояние, относительно небольшие размеры и могут двигаться вокруг Солнца не только в прямом, но и в обратном направлении. Их размеры гораздо меньше, по сравнению с любой из открытых на сегодняшний момент планет. Теряя космическое притяжение, малые небесные тела солнечной системы попадают в верхние слои земной атмосферы, где сгорают либо падают в форме метеоритов. Изменение состояния тел, вращающихся вокруг иных планет ещё не изучено.

Планеты-гиганты расположились за орбитами астероидов Главного Пояса. Это, в порядке их удалённости от Солнца, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Уже давно астрономы знают, что планеты-гиганты гораздо больше и массивнее планет земной группы. Самый легкий гигант – Уран – в 14,5 раза массивнее Земли. Но даже самая массивная планета Солнечной системы – Юпитер – в 1 000 раз уступает в этом показателе Солнцу. Впрочем, надо сказать, что по астрономическим меркам эту разницу можно назвать значительной, но не огромной. В то же время, плотность планет гигантов 3-7 раз уступает плотности планет земной группы.

Планеты-гиганты: характеристики

Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем экваториальные зоны планет-гигантов вращаются быстрее, чем полярные , т. е. там, где максимальны линейные скорости точек в их движении вокруг оси, максимальны и угловые скорости. Результат быстрого вращения - большое сжатие планет-гигантов (заметное при визуальных наблюдениях). Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера она равна 4400 км.

Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит смена времен года и на планете Уран, так как ось этой планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 8 град.

Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера их обнаружено к настоящему времени 16, Сатурна - 17, Урана - 16 и только у Нептуна - 8. Замечательная особенность планет-гигантов - кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна.

Химический состав планет-гигантов

Вещество, из которого сложены тела Солнечной системы, можно условно разделить на три группы. Во-первых, это горные породы, состоящие из различных минералов, которые нам хорошо известны на Земле. Современные знания позволяют прогнозировать характер глубинных пород, из которых состоят земные недра. Анализ доступного в настоящее время внеземного вещества показал его общее подобие веществу земному по химическому и минералогическому составу. Основными минералообразующими элементами во всех случаях являются кремний, железо, алюминий, магний и титан в окисленном состоянии, то есть при значительном включении кислорода в химические соединения. Средняя температура плавления этих материалов достигает около 2000 К. Условно эту группу можно назвать "земным веществом".

Углерод, азот, кислород и в меньшем количестве водород, входящий в некоторые химические соединения, составляют распространённую группу планетных летучих веществ. В виде газов эти элементы образуют атмосферы отдельных планет или крупных спутников. Но чаще летучие компоненты вещества Солнечной системы существуют при температурах ниже 273 К в твёрдом состоянии, то есть в виде льда. Поэтому эту группу назовем условно "льдами".

Наконец, такие газы, как водород и гелий, наиболее обильно встречающиеся на Солнце, с небольшими примесями неона, аргона и некоторых других элементов отнесем к группе "солнечного вещества". Температура кипения подобной смеси составляет около 15 К.

Ниже экватора хорошо видно Большое Тёмное Пятно Юпитер и Сатурн, их атмосферы состоят из легких элементов: водорода и гелия. Уран и Нептун в значительной степени содержат в себе метан (CH4) , аммиак (NH3), воду и другие не слишком тяжёлые соединения. Другие элементы тоже есть, но их гораздо меньше. Учёные выяснили, что с увеличением массы гиганта растет и его атмосфера. Следовательно, самой обширной атмосферой обладает Юпитер. Уран и Нептун, близкие по массе, мало отличаются и своими атмосферами. Сатурн занимает промежуточное положение. Разница в химическом составе гигантов обусловлена ходом эволюции Солнечной системы.

ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ТЕМУ: ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ составила: Рахманина Т.

Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 часов требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем, как выяснилось в результате наземных оптических наблюдений, экваториальной зоны планет-гигантов вращается быстрее, чем полярные. Результат быстрого вращения – большое сжатие планет-гигантов. Эти планеты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера, смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты.

Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Питера их обнаружено к настоящему времени 16, Сатурна – 17, Урана – 16 и только у Нептуна – 8. Замечательная особенность планет-гигантов – кольца, которые открыты на всех планетах. Важнейшая особенность строения планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твердых поверхностей. На Юпитере даже в небольшие телескопы заметны полосы, вытянутые вдоль экватора. В верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются химические соединения, атмосферы углеводороды, а также различные соединения, окрашивающие детали атмосферы в красно- коричневые и желтые цвета.

Система спутников Юпитера напоминают Солнечную систему в миниатюре. Четыре спутника, открытые Галилеем, называют Галилеевыми спутниками, это ИО, Европа, Ганимед и Каллисто. Самый близкий к Юпитеру спутник Амальтея, а также все далекие спутники, находящиеся за пределами орбит Галилеевых спутников, имеют неправильную форму и этим напоминают малые планеты солнечной системы.

Из спутников Сатурна особый интерес представляет Титан, который обладает атмосферой. Она почти целиком состоит из азота. Замечателен и Тритон – самый большой спутник Нептуна. Диаметр Тритона 2705 км. На Тритоне имеются атмосфера, в основном состоящая из азота. Тритон – селикатно- ледяное небесное тело, на нем обнаружены краторы, полярные шапки и даже газовые гейзеры.

Первыми были открыты кольца Сатурна. Еще в XIX веке английский физик Дж.Максвелл (1831-1879), изучавший устойчивость движения колец Сатурна, а также русский астрофизик А.А.Белопольский (1854-1934) доказали, что кольца Сатурна не могут быть сплошными. С Земли в лучшие телескопы видны несколько колец, разделенных промежутками. Кольца очень широкие: они простираются над облачном слоем планеты на 60 тысяч километров. Каждое состоит из частиц и глыб, движущихся по своим орбитам вокруг Сатурна. Толщина же колец не более 1 км.

Поэтому, когда Земля при своем движении вокруг Солнца оказывается в плоскости колец Сатурна, кольца перестаю быть видимыми: нам кажется, что они исчезают. Не исключено, что вещество, из которого состоят кольца, не вошло в состав планет и их больших спутников во время формирования этих небесных тел. В 1977 году были открыты кольца у Урана, в 1979 году – у Юпитера, в 1989 году – у Нептуна. На возможность существования колец у всех планет- гигантов еще в 1960 году указывал известный астроном С.К.Всехсвятский.

Вопросы и задания: 1. Чем отличается по своим основными физическим характеристикам планеты-гиганты от планет земной группы? 2. Какова особенность вращения планет-гигантов вокруг оси? 3. Какова особенность строения планет-гигантов? 4. Что представляют собой кольца планет? 5. Почему иногда даже в крупные телескопы не видны кольца Сатурна? 6. Что Вы знаете о Юпитере и Сатурне?

Спасибо за внимание!!!

В нашей солнечной системе на сегодняшний день учёные насчитывают восемь планет. Четыре планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун учёные выделяют в отдельную группу «газовых гигантов», вместе они составляют 99% массы вещества, которое находится на орбитах вращения принадлежащих Солнцу. В статье представлены самые интересные факты о планетах-гигантах .

1. Визитной карточкой Юпитера являются полосы на его поверхности , есть несколько теорий об их происхождении. Одна из теорий утверждает, что полосы появились в результате конвекции, этот процесс подразумевает подогревание и подымание одних слоёв атмосферы, охлаждение и опадание других.
2. Большое красное пятно, расположенное на Юпитере, атмосферное явление похожее на шторм, было открыто ещё в XVII веке . На планете обнаружены разряды молний, которые в три раза превышают мощность земных. Скорость порывов ветра превышает 600 км/ч, а их формирование обусловлено выходом тепла из недр газового гиганта.

   

3. Сейчас астрономам известно о существовании 67 спутников планеты Юпитер . Самые крупные - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты в XVII веке Галилео Галилеем.

   

4. Если название спутника Юпитера заканчивается на «е», например, Карме, Пасифе, это означает, что ни вращаются в противоположную сторону относительно осевого вращения газового гиганта .

   

5. У Юпитера самая большая в Солнечной системе скорость вращения вокруг своей оси , полный оборот планета совершает за 9 ч 50 мин. На Юпитере нет смены времён года, это обусловлено небольшим наклоном оси, вокруг которой вращается «гигант», чуть более 3 градусов, для сравнения Земля имеет 23,5.

   

6. На северном полюсе Сатурна есть шестиугольник образованный облаками , причем его форма стремится к правильной, причины его возникновения неизвестны. На обоих полюсах ученые обнаружили северные сияния овальной и спиралевидной форм.

   

7. Чтобы сделать полный оборот, вокруг Солнца, Сатурну требуется почти 30 земных лет, но смена дня и ночи за это время происходит всего ~10 раз . Разные части этого газового гиганта вращаются с разной скоростью, «1 зона» имеет интервал вращения 10 ч 14 мин, «2 зона» - 10 ч, 34 мин, «3зона» - 10 ч 39 мин.

   

8. Из всей группы планет гигантов у Сатурна самые заметные кольца, состоят они из частичек льда . Кольца Сатурна очень тонкие, меньше 1 километра, в 1921 году весь мир решил, что кольца исчезли, так произошло из-за того, что кольца стали под определенным углом и приборы того времени не позволяли их увидеть.

   

9. Открытие Урана произошло в 1781 году астрономом Уильямом Гершелем, он стал первой планетой, обнаруженной в современном мире . Изначально этого Газового гиганта принимали за звезду, позже за комету. Первым названием планеты было «Георг», в честь Георга III, который правил в Англии во времена её открытия.

   

10. Атмосфера на 98% состоит из водорода и гелия, но в отличие от двух других планет гигантов, Уран и Нептун в своих недрах содержат большое количество льда . Атмосферные явления на Уране крайне незначительны, это обусловлено низкими температурами на планете, он является самой холодной планетой в нашей солнечной системе.

    

11. Ось вращения Урана смещена под углом почти 98 градусов относительно его вращения вокруг Солнца , вследствие чего к Солнцу обращены попеременно разные части. День и ночь сменяют друг друга попеременно на полюсах каждые 42 земных года.

    

12. Уран стал второй планетой, у которой была обнаружена система колец . Ученые склоняются к мнению, что кольца сформировались не вместе с Ураном, а позже, при разрушении какого-то его спутника. Насчитывают 13 колец, внутренние кольца серого цвета, средние красного, а два внешних синего.

    

13. По составу атмосферы и тела Нептун больше всего похож на Уран, но синий окрас ему придает значительное содержание метана в атмосфере . Ученые предполагают, что на этой планете дуют самые быстрые ветры во всей Солнечной системе, до 2100 км/ч. Предположительная температура на поверхности -220 градусов, а в недрах планеты 7000–7100.

    

14. С Земли Нептун можно наблюдать только один раз за его год (в день открытия 26 сентября 1846 года, позже в 2011 году). В 2011 году на Нептуне прошел ровно год с момента его открытия, он составил 164,79 земных лет.

    

15. Самый большой спутник Нептуна, Тритон, вращается вокруг планеты в обратном направлении относительно её вращения . Движение Тритона происходит по спирали и примерно через 10 миллионов лет будет разрушен после преодоления предела Роша.