Материал: Астрономія новий опорний

Інтенсивні рухи, що охоплюють хмарний і сусідні з ним шари атмосфери, мають стійкий характер. Зокрема, таким стійким атмосферним «вихором» є знаменита Червона пляма, яку спостерігають на Юпітері вже понад 300 років.

Завдяки магнітному полю Юпітер має пояси радіації, подібні до земних, але значно більші від них. Його магнітосфера простягається на мільйони кілометрів, охоплюючи чотири найбільших супутники. Юпітер – джерело радіовипромінювання. Космічні апарати зареєстрували на ньому могутні спалахи блискавок.

З інших даних про планети варто згадати особливість осьового обертання Урана, що, як і у Венери, відбувається в напрямі, протилежному тому, в якому обертаються всі інші планети. Крім того, він обертається ніби лежачи на боці, тому протягом року значно змінюються умови освітлення поверхні планети.

Найвіддаленіший Плутон, не є планетою-гігантом. Це дуже невелика і майже не вивчена холодна планета, рік на якій триває близько 250 земних років.

Супутники і кільця планет.

У Меркурія і Венери супутників немає. Земля має один природний супутник — Місяць. Він менший від Землі за діаметром лише в 4 рази. У Плутона виявлено єдиний супутник — Харон, який за розмірами вдвічі менший від самої планети. У Марса — два супутники — Фобос і.Деймос (мал. 53). В інших планет супутників багато, але вони незмірно менші від своїх планет. Майже кожний космічний апарат, що пролітає поблизу планет-гігантів, виявляє в них невідомі раніше супутники невеликого розміру. Так, в Урана останнім часом відкрито ще 8 супутників.

Найбільші супутники — Титан (супутник Сатурна) і Ганімед (третій супутник Юпітера). Вони в 1,5 раза більші від Місяця за діаметром і трохи.більші від Меркурія. Титан — єдиний супутник з потужною атмосферою, як здебільшого складається з азоту.

За допомогою автоматичних міжпланетних станцій удалося одержати з близької відстані чіткі фотографії супутників Марса й багатьох супутників планет-гігантів. На них добре видно численні деталі поверхні: кратери, тріщини, нерівності. Супутники Юпітера і більш віддалених планет укриті шаром льоду з пилом завтовшки десятки кілометрів. На супутнику Юпітера — Іо було сфотографовано кілька діючих вулканів. Кратерами, головним чином ударного (метеоритного) походження, вкриті всі супутники, навіть дуже малі, як супутники Марса розміром близько 20 км.

Багато супутників, як і Місяць, повернуті до своєї планети завжди одним і тим самим боком, їхні зоряні періоди обертання дорівнюють періодам їх обертання навколо своїх планет.

Багато супутників планет цікаві своїм рухом; наприклад, Фобос обертається навколо Марса втричі швидше, ніж сама планета обертається навколо осі. Тому для спостерігача на Марсі він двічі на добу сходить на заході й двічі повністю змінює усі фази, проносячись по небосхилу назустріч добовому обертанню зір. Супутники Марса близькі до його поверхні. Фобос знаходиться від поверхні Марса на відстані, меншій за діаметр планети.

Для планет-гігантів характерна наявність не тільки великої кількості супутників, а й кілець. Однак із Землі в телескоп можна побачити лише' яскраве кільце завтовшки не більш як кілька сотень метрів, що оточує Сатурн

Система кілець Сатурна або виникла внаслідок руйнування супутника планети, що колись існував (наприклад, при його зіткненні з іншими супутником чи астероїдом), або є залишком тієї речовини, з якої в далекому минулому утворилися супутники Сатурна і яка через припливну дію планети не змогла «зібратися» в окремі супутники.

Супутники Марса, далекі й малі, супутники планет-гігантів, мабуть, були астероїдами, які ці планети захопили своїм притяганням.

Нещодавно було виявлено дуже слабкі й тонкі кільця навколо Урана і Юпітера. Ці кільця значно поступаються за яскравістю кільцям Сатурна. Існування кілеьь навколо великих планет раніше передбачив радянський учений С. К. Всехсвятський.

Фізичні характеристики планет Сонячної системи

• - планета обертається в протилежному напрямку

Контрольні питання

1. Чим схожі між собою планети- гіганти?

2. Що уявляє собою Велика Червона пляма на Юпітері?

3. Яка природа кілець Сатурна?

4. Укажіть особливості супутників Юпітера.

Література

1. Климишин І.А., Крячко І.П. Астрономія: Підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: Знання України, 2002р, § 15.

Тема: Гіпотези про формування Сонячної системи. Сонце.

План

1. Загальні характеристики планет і фізична обумовленість їхньої природи.

2. Гіпотези.*

3. Сонце – наша зірка:

• Сонце як зірка.

• Будова Сонця.*

• Сонячна атмосфера та сонячна активність.**

• Спостереження Сонця. *

• Цікаві факти.***

1.Загальні характеристики планет і фізична обумовленість їхньої природи:

• Планети мають найбільшу масу;

• Планети обертаються з певним періодом навколо Сонця і навколо осі нахиленої до площини планетної орбіти;

• Розмір та маса планети силу тяжіння ();

• Планети з великою силою тяжіння мають (утримують) атмосферу, густина атмосфери залежить від маси планети (у Марса – розріджена, у Юпітера – густа);

• Температура планети залежить від відстані до Сонця і наявності атмосфери;

• Різна густина планет свідчить про різницю хімічного складу і агрегатного стану речовини.

2.Гіпотези:

• Канта XVII ст. (на основі знання всесвітнього тяжіння) – із хмари холодних пилинок, що рухаються хаотично;

• Лапласа XVIII ст. – із газової туманності, що оберталася;

• Шмідта XX ст. – із великого холодного газа пилової хмари, що обертається навколо раніше сформованого молодого сонця (5 млрд. років назад);

Гіпотеза Шмідта дозволяє пояснити відмінність складу планет земної групи і планет гігантів: сильне нагрівання поблизу Сонця привели до того, що водень та гелій перемістилися у центра околиці з низькою температурою, де перетворилися на тверді частинки, а потім з них утворилися планети-гіганти. Так як об’єм і маса цієї частини хмари була великою, планети гіганти мають більшу масу.

Астероїди утворилися із планети (між Марсом та Юпітером), яка розпалася (розкололася). Форма астероїда не кульова.

Комети мають ядра, які утворилися із замерзлих газів, парів і дрібних частинок, що з’явилися під час розпаду планети. Отримавши різну швидкість, вони далеко відійшли від Сонця (мають витягнуті орбіти).

Сонце як зірка.

Сонце — центральне і наймасивніше тіло Сонячної системи. Його маса приблизно в 333 000 раз більша за масу Землі та у 750 разів перевищує масу всіх інших планет, разом узятих. Сонце — потужне джерело енергії, яку воно постійно випромінює в усіх ділянках спектра електромагнітних хвиль — від рентгенівських і ультрафіолетових променів до радіохвиль. Це випромінювання сильно впливає на всі тіла Сонячної системи: нагріває їх, позначається на атмосферах планет, дає світло й тепло, необхідні для життя на Землі.

Водночас Сонце — найближча до нас зоря, в якої, на відміну від усіх інших зірок, можна спостерігати диск, і за допомогою телескопа вивчати на ньому дрібні деталі, розміром до кількох сотень кілометрів. Це типова зоря, тому її вивчення допомагає зрозуміти природу зірок взагалі. За зоряною класифікацією Сонце має спектральний клас G2V. У популярній літературі Сонце досить часто класифікують як жовтий карлик.

Видимий кутовий діаметр Сонця дещо змінюється через еліптичність орбіти Землі. У середньому він становить близько 32' або 1/107 радіана, тобто діаметр Сонця дорівнює 1/107 а.о., або приблизно 1 400 000 км.

Будова Сонця

Як і всі зорі, Сонце — розжарена газова куля. Хімічний склад (за кількістю атомів) визначено з аналізу сонячного спектра:

• водень складає близько 90%,

• гелій — 10%,

• інші елементи — менше 0,1% .

Речовина на Сонці дуже іонізована, тобто атоми втратили свої зовнішні електрони й разом з ними стали вільними частинками іонізованого газу — плазми.

Середня густина сонячної речовини ρ ≈ 1400 кг/м³. Це значення близьке до густини води та в тисячу раз більше густини повітря біля поверхні Землі. Однак у зовнішніх шарах Сонця густина в мільйони разів менша, а в центрі — у 100 раз більша за середню.

Обчислення, які враховують зростання густини й температури до центра, показують, що в центрі Сонця густина становить близько 1,5×105 кг/м³, тиск — близько 2×1018 Па, а температура — близько 15 000 000 К..

Потік енергії, що виникає в надрах Сонця, передається в зовнішні шари й розподіляється на дедалі більшу площу. Внаслідок цього температура сонячної плазми знижується з віддаленням від центра. Залежно від температури й характеру процесів, що нею визначаються, Сонце можна умовно поділити на 4 частини:

• внутрішня, центральна частина (ядро), де тиск і температура забезпечують перебіг ядерних реакцій; вона простягається від центра на відстань приблизно 1/3 радіуса;

• промениста зона (відстань від 1/3 до 2/3 радіуса), в якій енергія передається назовні внаслідок послідовного поглинання і випромінювання квантів електромагнітної енергії;

• конвективна зона — від верхньої частини «променистої» зони майже до видимої поверхні Сонця. Тут температура швидко зменшується з наближенням до видимої поверхні світила, внаслідок чого збільшується концентрація нейтральних атомів, речовина стає прозорішою, променисте перенесення стає менш ефективним і тепло передається здебільшого за рахунок перемішування речовини (конвекція), подібно до кипіння рідини в посудині, яка підігрівається знизу;

• сонячна атмосфера, що починається відразу за конвективною зоною і сягає далеко за межі видимого диска Сонця. Нижній шар атмосфери — фотосфера, тонкий шар газів, який ми сприймаємо як поверхню Сонця. Верхніх шарів атмосфери безпосередньо не видно через значну розрідженість, їх можна спостерігати або під час повних сонячних затемнень, або за допомогою спеціальних приладів.

Сонячна атмосфера й сонячна активність

Сонячну атмосферу також можна умовно поділити на кілька шарів.

1. Фотосфера Найглибший шар атмосфери, товщиною 200—300 км, називається фотосферою (сфера світла). З нього випромінюється майже вся енергія, яка спостерігається у видимій частині спектра.

На фотографіях фотосфери добре помітно її тонку структуру у вигляді яскравих «зернят» — гранул розміром близько 1000 км, розмежованих вузькими темними проміжками. Ця структура називається грануляцією. Вона є результатом руху газів, який відбувається в розташованій під атмосферою конвективній зоні Сонця.

У фотосфері, як і в глибших шарах Сонця, температура знижується з віддаленням від центра, змінюючись приблизно від 8000 до 4000 К: зовнішні шари фотосфери охолоджуються внаслідок випромінювання з них у міжпланетний простір.

У найвищих шарах фотосфери температура становить близько 4000 К. За такої температури та густини 10-3—10-4 кг/м³ водень стає практично нейтральним. Іонізовано лише близько 0,01 % атомів, здебільшого металів.

2. Хромосфера Однак вище в атмосфері температура, а разом з нею й іонізація, знову починають підвищуватися, спочатку повільно, а потім дуже швидко. Частина сонячної атмосфери, в якій підвищується температура і послідовно іонізуються водень, гелій та інші елементи, називається хромосферою, її температура становить десятки й сотні тисяч кельвінів. У вигляді блискучої рожевої облямівки хромосферу видно навколо темного диска Місяця в нечасті моменти повних сонячних затемнень.

- сонячна корона