Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 9. Элементы астрофизики

§ 53. Солнечная система

Строение Солнечной системы

1. По современным данным, вокруг Солнца обращаются восемь крупных шарообразных тел, называемых планетами (рис. 160). К карликовым планетам относят Плутон, Цереру и ещё несколько вновь открытых крупных небесных тел за орбитой Плутона. Наряду с планетами и их спутниками вокруг Солнца обращаются тысячи малых планет, называемых астероидами, а также кометы и частички пыли. Масса Солнца в 740 раз превышает массу всех планет, благодаря этому оно своим сильным гравитационным полем удерживает планеты около себя. Поверхность Солнца нагрета до температуры около 6000 К, поэтому оно излучает собственный свет, а планеты освещаются Солнцем и светят отражённым светом.

Планеты

2. Планеты вращаются вокруг Солнца в том направлении, что и Солнце вокруг своей оси, и удалены от Солнца в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. По физическим характеристикам их объединяют в две группы.

Планеты, движущиеся внутри пояса астероидов (Меркурий, Венера, Земля и Марс), принадлежат к земной группе. Все эти планеты, небольшие по размерам и массе (самая крупная из них — Земля), имеют твёрдую поверхность, сравнительно высокую среднюю плотность, близкую к плотности Земли (5,5 г/см³), и обладают атмосферами (кроме Меркурия). Физические характеристики планет земной группы изучены как астрономическими, так и ракетно-космическими средствами. Планеты земной группы состоят из тяжёлых химических элементов.

Наличие атмосферы, содержащей наряду с другими газами углекислый газ, привело к тому, что на поверхности Венеры и Земли наблюдается парниковый эффект. Углекислый газ (а у Земли и водяные пары) пропускают солнечный свет, который нагревает поверхность и окружающий воздух. Нагретая поверхность испускает инфракрасные лучи, но эти лучи углекислый газ не пропускает наружу в космическое пространство и поверхность не охлаждается. Тепло задерживается у поверхности. Так, температура поверхности Венеры составляет почти 500 °С, а температура на Земле была бы почти на 40 °С ниже, если бы атмосфера не содержала углекислого газа.

Планеты, движущиеся за поясом астероидов, образуют группу планет-гигантов. К этой группе относятся Юпитер — самая крупная и массивная планета Солнечной системы, Сатурн, Уран и Нептун. Они обладают значительными размерами, малой средней плотностью (самая большая плотность у Нептуна — 1,66 г/см³, самая маленькая у Сатурна — 0,7 г/см³), быстрым вращением, протяжёнными гелиево-водородными атмосферами с небольшим содержанием аммиака и метана и, по-видимому, не имеют твёрдой поверхности. Планеты-гиганты состоят из лёгких химических элементов, в основном водорода и гелия. Планеты-гиганты окружены кольцами, состоящими из мириадов мелких твёрдых частиц, и имеют десятки спутников.

Из всех планет Солнечной системы только у Меркурия и Венеры отсутствуют спутники. Крупные спутники (такие как Луна или Титан у Сатурна) имеют шарообразную форму, а мелкие (как Фобос (рис. 161) и Деймос у Марса) — неправильную форму, свойственную большинству астероидов.

Астероиды

3. В начале XIX в. были обнаружены звёздообразные тела — астероиды, которые двигались вокруг Солнца на расстояниях 2,3—3,3 а. е.¹, — между орбитами Марса и Юпитера. Исследования показали, что астероиды — небольшие бесформенные тела (рис. 162), самый крупный из них Паллада имеет в поперечнике около 610 км. Сейчас известно около ста тысяч астероидов, некоторые из них имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли. Общая масса всех астероидов небольшая, существенно меньше массы любой планеты.

¹ А. е. — астрономическая единица. 1 а. е. = 1,5 • 10⁸ км.

Кометы

4. Эти небесные светила получили своё название от греческого «кометас» — «хвостатая» или «косматая звезда» (рис. VI на форзаце). Яркие кометы наблюдаются сравнительно редко, в среднем одна комета за 10—15 лет. Слабые же по блеску кометы появляются часто; на фотографиях звёздного неба ежегодно обнаруживают десятки комет.

Большинство комет являются членами нашей Солнечной системы. Под действием притяжения Солнца они, как и планеты, обращаются вокруг него по вытянутым эллиптическим орбитам.

Самой известной кометой является комета Галлея, названная так в честь первого исследователя комет, который предсказал её появление. Комета Галлея движется по очень вытянутой эллиптической орбите: она сближается с Солнцем до расстояния 0,59 а. е. (заходит внутрь орбиты Венеры), а удаляется до 35,3 а. е. (за орбиту Нептуна). Последний раз комета появилась в 1986 г., в момент её прохождения вблизи Солнца для её изучения был осуществлён пролёт двух советских космических станций «Вега-1» и «Вега-2» и ещё двух аппаратов.

Фотографирование ядра кометы Галлея советскими космическими станциями с расстояния около 8000 км показало, что оно имеет неправильную форму размером 16 х 18 х 8 км (рис. 163). В следующий раз её можно будет увидеть в 2062 г.

На больших расстояниях от Солнца кометы представляют собой глыбы твёрдого вещества изо льда, застывших газов и пыли, частиц метеорного вещества. При приближении к Солнцу лёд начинает таять и испаряться, вокруг ядра кометы, размеры которого не превышают десятков километров, образуется протяжённая оболочка — кома. Под действием давления солнечного света и солнечного ветра часть газов и пылинок комы отталкивается в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост кометы. Массы комет оцениваются в 10¹⁵—10¹⁸ кг. В конце концов, комета теряет вещество и разрушается.

Продолжение >>>