Солнце обладает большой силой притяжения, за счет чего удерживает возле себя планеты, образующие целую систему. Они вращаются вокруг его орбиты и обладают определенными особенностями в зависимости от расположения. Ученые непрерывно изучают Солнечную систему и постоянно делают невероятные открытия, помогающие лучше понять устройство космоса.
Что такое Солнечная система?
Солнечная система – это совокупность планет, вращающихся вокруг центральной звезды. Ученым удалось установить, что ей примерно 4,57 млрд лет, а появилась она за счет гравитационного сжатия газопылевого облака.
В основе системы лежит яркая звезда – Солнце, которое удерживает планеты и другие объекты. заставляя их вращаться по орбите на определенном расстоянии. Оно во много раз превосходит по диаметру другие объекты, находящиеся в области его притяжения.
В составе Солнечной системы, помимо звезды, находится восемь основных планет, а также пять карликовых. Располагается она в галактике Млечный Путь, в рукаве Ориона.
Возникновение
Поскольку Солнечной системе миллиарды лет, люди могут лишь строить гипотезы о способах ее появления. Наиболее популярной является небулярная теория, выдвинутая учеными Лапласом, Кантом и Сведенборгом в XVIII веке. Она строится на том, что система образовалась за счет гравитационного коллапса одной из частей огромного облака, состоящего из газа и пыли. В будущем гипотеза дополнялась за счет данных, полученных при исследовании космоса.
Сейчас процесс возникновения Солнечной системы описывается следующими шагами:
- Изначально в этой области вселенной находилось облако, состоящее из гелия, водорода и других веществ, полученных при взрывах старых звезд. В небольшой его части началось уплотнение, ставшее центром гравитационного коллапса. Он постепенно начал притягивать к себе окружающие вещества.
- Из-за притяжения веществ размеры облака начали уменьшаться, при этом росла скорость вращения. Постепенно его форма превратилась в диск.
- По мере сжатия увеличивалась плотность частиц на единицу объема, что приводило к постепенному нагреву вещества за счет частых столкновений молекул.
- Когда центр гравитационного коллапса разогрелся до нескольких тысяч кельвинов, он начал светиться, что означало образование протозвезды. Параллельно с этим, в разных областях диска начали появляться другие уплотнения, которые в будущем послужат гравитационными центрами для образования планет.
- Финальный этап формирования солнечной системы начался в период, когда температура центра протозвезды превысила несколько миллионов кельвинов. Тогда гелий и водород вступили в реакцию термоядерного синтеза, что привело к появлению полноценной звезды. Остальные уплотнения диска постепенно сформировались в планеты, которые начали вращаться в одном направлении вокруг Солнца, находясь на одной плоскости.
Данный процесс длился очень долгое время, и ученые могут лишь догадываться, сколько лет ушло на формирование Солнечной системы.
Строение Солнечной системы
В центре системы располагается Солнце, состоящее из гелия и водорода. Температура на его поверхности составляет примерно 6000 градусов Цельсия, а размеры сферы во много раз больше, чем у других объектов, находящихся в области его притяжения. Звезда относится к желтым карликовым.
Вокруг светила на разном расстоянии расположены планеты, которые делятся учеными на две группы: земная и газовая.
Планеты земной группы
Земная группа располагается ближе к Солнцу. Ее планеты имеют каменистую структуру и высокую плотность, из-за чего их размеры меньше, чем у газовых гигантов.
Меркурий
Ближайшая к Солнцу планета, также является самой маленькой в системе. Ее радиус составляет лишь 2440 км. Свое название она получила в честь бога торговли Меркурия. Ее поверхность серого цвета, из-за чего многие сравнивают с Луной. Планета не содержит спутников, а из-за сильных солнечных ветров ее атмосфера практически полностью разряжена.
Венера
Вторая планета от Солнца, носит имя в честь древнеримской богини любви. Отличительными особенностями являются отсутствие естественных спутников и высокое содержание углекислого газа в атмосфере. Радиус Венеры практически совпадает с земным: 6051 км, что всего лишь на 5% меньше. Из-за этого планеты называют “сестрами”. Однако внешне Венера сильно отличается, представляя собой шар молочного цвета. Поверхность практически полностью состоит из застывшей лавы с редкими кратерами от метеоритов.
Земля
Третья планета от Солнца, единственная, где присутствуют большие территориальные области, заполненные водой. Из-за благоприятных климатических условий и достаточного количества ресурсов является единственным источником жизни в Солнечной системе. Радиус планеты составляет 6378 км.
Марс
“Красная” планета является самой далекой от Солнца, относящейся к земной группе. Также считается самой маленькой после Меркурия. Ее радиус составляет 3396 км. Поверхность состоит преимущественно из песчаных и земляных рельефов, разбитых на светлые и темные области, именуемые материками и морями соответственно. В XXI веке Марс представляет большой интерес для ученых. Поскольку планета находится в относительной досягаемости, на нее регулярно отправляются марсоходы для сбора данных.
Планеты газовой группы
Данная группа состоит из четырех газовых гигантов, расположенных на большем расстоянии от Солнца, нежели другие планеты. Огромные размеры обусловлены низкой плотностью и большим количеством газообразных веществ в составе.
Юпитер
Самая большая планета в Солнечной системе. Ее радиус составляет 69912 км, что практически в 20 раз превышает земной. Ученые пока не могут точно определить состав планеты, лишь известно, что в ней больше ксенона, аргона и криптона больше, чем на Солнце. Также у Юпитера 67 спутников, причем некоторые по размеру вполне походят на планеты. Например, Ганимед на 8% больше, чем Меркурий, а Ио имеет собственную атмосферу. Также есть теория, что Юпитер должен был стать полноценной звездой, но на этапе развития он так и остался планетой.
Сатурн
Шестая по счету планета, знаменитая своими кольцами, состоящими из льда и каменистых метеороидов. Радиус сатурна составляет 57360 км. Ученые еще не изучили детально состав поверхности, но смогли установить, что в ней имеются практически такие же химические элементы, как и на Солнце. Вокруг Сатурна находятся 62 спутника.
Уран
Третья по размерам планета в Солнечной системе. Ее радиус равен 25267 км. Температура на Уране держится на уровне -230 градусов по Цельсию, что делает его самой холодной планетой. Также он обладает уникальной особенностью: ось вращения расположена под углом, из-за чего при движении планета производит впечатление катящегося шара. Поверхность состоит преимущественно из льда, также имеется небольшое количество гелия и водорода.
Нептун
Восьмая планета от Солнца была открыта не с помощью наблюдений, а за счет математических расчетов. Наблюдая аномалии в движении Урана ученые выдвинули предположение, что они возникли из-за наличия еще одного небесного тела больших размеров. Нептун обладает радиусом в 24547 км. Поверхность похожа на урановую, но по ней гуляют самые сильные ветра в системе, разгоняющиеся до 260 м/с.
Очередность орбит
Каждая планета обладает определенной орбитой, по которой вращается вокруг Солнца. Время, которое она тратит на то, чтобы вернуться в ту же точку, пройдя полный круг, называется годом, чаще всего он измеряется в земных сутках.
- Меркурий находится ближе всех к Солнцу, из-за чего вращается вокруг него по наименьшей орбите, и год на нем длится 88 суток;
- Венера совершает полный оборот вокруг звезды за 224 дня;
- для Земли год длится 365 суток;
- Марс полный оборот совершает практически в два раза дольше, чем третья планета: за 687 дней;
- Юпитер, являющийся ближайшим газообразным гигантом к Солнцу, обладает продолжительностью года в 4332 дня;
- Сатурн делает полный оборот за 10759 суток – это почти 30 земных лет;
- являясь практически самой отдаленной планетой от Солнца, Уран проходит по окружности за 30685 дней;
- Нептун обладает наибольшей орбитой, и ему приходится пройти самое большое расстояние в течение своего года, который длится 60190 суток – почти 165 лет.
Также каждая планета вращается вокруг своей оси с определенной скоростью, из-за чего длительность суток на них отличается.
Плутон входит в состав Солнечной системы или нет?
Еще с XIX века ученые предполагали, что в Солнечной системе существует девятая планета, расположенная дальше всех от Солнца. В 1930-ом году 23-летнему Клайду Томбо, сотруднику обсерватории Маунт-Вильсон, удалось обнаружить Плутон. Сделал это он с помощью регулярного фотографирования звездного неба и поиска движущихся элементов. Объект был обнаружен в области пояса Койпера.
В том же году Плутон официально объявили девятой планетой. Из-за недостатка данных его соотносили по размерам с Землей. Но дальнейшие исследования показали, что он обладает радиусом всего в 2376 км, а его масса в 6 раз меньше, чем у Луны.
Поверхность планеты состоит преимущественно из камня и льда, как у большинства тел из пояса Койпера. Вокруг Плутона находятся пять спутников. Орбита вращения вокруг Солнца овальная, причем при максимальном приближении планета находится к светилу ближе, чем Нептун, а при максимальном отдалении дистанция составляет 7,4 млрд км.
При дальнейших исследованиях пояса Койпера ученые открыли еще несколько небольших планет, размер которых не сильно отличается от Плутона. В 2006 году было принято решение причислить им статус карликовых. С тех пор Плутон официально перестал быть девятой планетой Солнечной системы. Однако некоторые ученые до сих пор настаивают, что его следует обратно переместить из карликовых к основным.
Другие объекты
Помимо Солнца и планет в системе присутствуют и другие объекты. К ним относятся:
- карликовые планеты, уступающие по размеру основным;
- пояс Койпера – дискообразная область, где находится множество ледяных тел, расположен за орбитой Нептуна;
- облако Оорта – скопление ледяных конгломерат;
- кометы – образования газа, пыли и льда, движущиеся в пространстве;
- астероиды – каменные образования, перемещающиеся между Марсом и Юпитером;
- метеориты – небольшие твердые объекты, которые падают на Землю, в момент попадания в атмосферу превращаются в метеоры и сгорают, не добравшись до поверхности планеты.
Периодически в Солнечную систему могут прилетать астероиды и кометы из соседних галактик, но это явление довольно редкое.
Облако Оорта за пределами Солнечной системы
Облако Оорта находится вокруг Солнечной системы и пояса Койпера. Его внутренние границы начинаются на расстоянии 2000 до 5000 а.е. от Солнца, а внешние пролегают в диапазоне 100000-200000 а.е. Для удобства изучения ученые разделяют область на внешнюю и внутреннюю части.
Облако состоит из триллионов тел, состоящих из этана, воды, метана, аммиака, водорода и других веществ. Также среди них есть каменные астероиды, составляющие 2% от общего количества объектов. Размер практически всех тел не превышает километра в диаметре, редкое исключение составляют карликовые планеты.
Межпланетное пространство
Многие думают, что между планетами нет ничего. Однако такое предположение неправильное. Солнце непрерывно излучает заряженные частицы, которые распространяются в пространстве со скоростью 1,5 млн км/ч и образуют гелиосферу. Такой поток называется солнечным ветром. Если объект не имеет собственного магнитного поля, способного удерживать атмосферу, заряженные частицы в буквальном смысле сдерут ее. Такая участь постигла Марс и Венеру.
Колонизация
В XX веке люди начали активно исследовать космос не только наблюдая за ним из телескопов, но и запуская различные спутники, шаттлы, ракеты и т.д. Также ученые ведут поиск планет, благоприятных для жизни. К сожалению, на Земле в любой момент может произойти катаклизм, из-за которого человечеству придется искать себе новый дом. Поэтому возможная колонизация космоса не является пустым звуком для современных обсерваторий.
Еще в прошлом столетии к различным планетам были отправлены зонды, до сих пор передающие информацию о своем путешествии. Это помогает лучше узнать об устройстве и особенностях объектов Солнечной системы.
Что касается непосредственной колонизации, то в XXI веке уже в порядке вещей является отправка луноходов и марсоходов, которые гуляют по поверхностям земного спутника и четвертой планеты в поисках жизни и других необычных находок. Однако сейчас человечество все еще находится на пороге космических путешествий, поэтому говорить о потенциальном переселении на другую планету пока не приходится. Более того, большинство крупных тел Солнечной системы не пригодны для жизни.
Почему Солнечная система стабильна
Все планеты вращаются вокруг Солнца по собственным орбитам, никак не соприкасаясь друг с другом. Также на них непрерывно действует притяжение звезды, основанное на законе всемирного тяготения. А поскольку в космосе отсутствует сила трения, планеты движутся с постоянной скоростью, и уже миллиарды лет в Солнечной системе действует завидная стабильность.
Расположение Земли
Позицию Земли в Солнечной системе можно назвать самой выгодной, ведь именно на этой планете зародилась жизнь. Третья планета вращается вокруг звезды по эллипсоиде. Максимальное расстояние между Землей и Солнцем составляет 152 млн км и называется афелием, а минимальное равно 147 млн км и зовется перигеем.
За счет выгодного расположения Земля постоянно подогревается солнечными лучами. В зависимости от времени года и расположения, температура поверхности меняется от -89 до 57 градусов Цельсия. Этого достаточно для появления и развития жизни.
Место Солнечной системы в галактике
В средние века люди думали, что Земля является центром вселенной. Поскольку тогда было невозможно оценить простор космоса, такое предположение казалось самым логичным. Позже было установлено, что планета является лишь частью Солнечной системы, где в середине располагается гигантская звезда. А еще позже стало известно, что и она является лишь частью большой галактики – Млечного Пути, которая, в свою очередь, является одной из многих, имеющихся во вселенной.
Учеными была составлена глобальная Млечного Пути. Она охватывает все известные границы, а общая протяженность составляет примерно 100 000 световых лет. Для удобства галактика изображается в виде приплюснутого диска. Солнечная система находится практически сбоку, располагаясь на расстоянии в 28 000 световых лет от центра.
Изучение Солнечной системы
С середины XX века люди предпринимают активные попытки по исследованию планет Солнечной системы. В 1957 году СССР на орбиту Земли запустил Спутник-1. Он провел в космосе несколько месяцев, собирая данные о планете.
В течение следующих двух десятков лет, до 80-х годов, люди отправили Вояджеры к большинству планет системы, которые сделали множество снимков вблизи. Это помогло составить подробные описания объектов и изучить состав.
Сейчас ученые ежедневно получают массу сведений о планетах Солнечной системы, отправляемых десятками спутников.
Почему орбиты планет лежат в одной плоскости?
В Солнечной системе звезда и планеты находятся на одной плоскости. Лишь у некоторых орбиты проходят под небольшим наклоном. Ученые полагают, что это связано с образованием объектов в одно время и из одного вещества.
Во время галактического коллапса, когда зарождалась Солнечная система, газообразное облако постепенно сузилось и превратилось во вращающийся диск. Соответственно, когда будущие планеты начали превращаться в уплотнения, они и так находились на одной плоскости.
Движение планет вокруг Солнца
Древнегреческий астроном Птолемей первым предположил, что планеты и Солнце не стоят на месте, а вращаются по орбитам. Однако из-за недостатка технологий и знаний ученый считал, что все объекты двигаются вокруг Земли.
Гипотезу о том, что движение планет происходит вокруг Солнца, выдвинул Николай Коперник. Он построил собственную модель Солнечной системы и написал на ее основе труд “О вращении небесных сфер”. Работу опубликовали в 1543 году в Нюрнберге. Спустя некоторое время Кеплер доказал, что орбита планет не круглая, а эллипсоидная. В 1687 году Ньютон открыл закон всемирного тяготения, который объяснил взаимодействие планет и Солнца.
Сейчас люди обладают достаточным количеством знаний и технологиями, чтобы предсказать точную траекторию движения любой планеты. Именно на основе этих данных производятся запуски ракет и спутников, которые должны встретиться с объектом в определенной точке пространства и через фиксированное время.
