Материал: Теории происхождения Солнечной системы

Большим достоинством этого варианта гипотезы "солнечной туманности" является естественное объяснение происхождения загадочных стекловидных включений, давно наблюдаемых у ряда меторитов - так называемых "хондр", местом образования которых могут лишь быть недра гигантских газовых протопланет.

Помимо перечисленных, существует гипотеза о "гравитационном захвате" комет солнечной системой. Ее придерживался О.Ю. Шмидт, в 1952 г. возможность частичного захвата обосновал математик К.А. Ситников, а в 1956 г. - В.М. Алексеев - обмена. Но оставался открытым главный вопрос: возможен ли полный захват. В 1968 г.В.М. Алексеев, основываясь на идеях академика А.Н. Колмогорова, построил точный пример полного захвата, доказав полную возможность этого явления. Придерживается этой точки зрения и некоторые и современные ученые [7]. Однако был ли на деле реально осуществлен захват кометы Солнечной системы - пока вопрос открытый. Скорее всего, в образовании планетного ряда Солнечной системы участвовали многие факторы: от захвата (например, Луны) до образования из метеоритной пыли.

На сегодняшний момент Солнечная система состоит из 9 планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона [Приложение 1. Рис. 1]. Все планеты движутся в одном направлении, в единой плоскости (за исключением Плутона), по почти круговым орбитам. От центра до окраины Солнечной системы (до Плутона) 5,5 световых часов. Расстояние от Солнца до Земли 149 млн. км, что составляет 107 его диаметров.

3.2.1 Планет земного типа [6]

Планеты земной группы - 4 планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Планеты земной группы [Приложение 1. Рис. 11] обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа (в отличие от газовых планет и каменно-ледяных карликовых планет, объектов пояса Корпера и облака Оорта). Наибольшая планета земной группы - Земля - более чем в 14 раз уступает по массе наименее массивной газовой планете - Урану, но при этом примерно в 400 раз массивнее наибольшего известного объекта пояса Койпера.

Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.

Все планеты земной группы имеют следующее строение: [Приложение 1. Рис. 12]

.        в центре ядро из железа с примесью никеля.

2.      мантия, состоит из силикатов.

.        кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами.

.        Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре.

.        Две дальние из планет земной группы (Земля и Марс) имеют спутники и (в отличие от всех планет-гигантов) ни одна из них не имеет колец.

Меркурий [15]

Меркурий [Приложение 1. Рис. 13] - это ближайшая к Солнцу планета. Температура поверхности стороны планеты, повёрнутой к светилу, достигает 427°С. Из-за отсутствия атмосферы поверхность в тени быстро остывает до - 173°С на "ночной" стороне. У полюсов в некоторые кратеры никогда не заглядывает Солнце, поэтому под поверхностью там может сохраняться лёд. Вода могла попасть на Меркурий при столкновениях с ледяными кометами.

Снимки космического зонда "Маринер-10" 1974-1975 гг. показали, что поверхность планеты похожа на лунную [Приложение 1. Рис. 14]. Ее поверхность покрыта кратерами и бассейнами. У Меркурия огромное железное ядро, вероятно, служащее источником магнитного поля, которое в 100 раз слабее земного.

Год на Меркурии длится 88 земных суток, а земные сутки в 59 раз длиннее земных.

Таблица 1 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Венера [15]

Венера [Приложение 1. Рис. 15] - вторая от солнца планета, по размерам и самая близкая к Земле. Её можно видеть как яркую точку в восточной части неба утром и в западной вечером. Яркость объясняется отражением солнечного света слоем в 50-70 км облаков из серной кислоты. Плотная атмосфера из углекислого газа создаёт давление почти в 100 раз большее, чем на Земле. Она пропускает солнечные лучи к поверхности планеты, но удерживает тепловое излучение нагретой поверхности, создавая парниковый эффект, который обеспечивает здесь самую высокую в солнечной системе температуру поверхности 470°С.

Планета вращается вокруг оси по часовой стрелке, и один оборот занимает больше времени, чем путь вокруг Солнца.

Таблица 2 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Система Земля-Луна

Третья от Солнца Земля [Приложение1. Рис.16] - самая крупная из каменных планет. На Земле вода встречается в трёх формах: твёрдой (лёд), жидкой и газообразной (пар). Океаны (71% поверхности планеты) обеспечивают более равномерное нагревание Земли, поглощая солнечное тепло в жарких областях (ближе к экватору) и перенося его к полюсам. Разница в температуре земной поверхности объясняет климатические и погодные условия.

Земля при формировании была горячей, и горные породы плавились. Тяжёлые железо и никель образовали в центре планеты её ядро, а более лёгкие материалы - средний слой (мантию) и кору. Внешнее ядро остаётся расплавленным, а кора, остыв, затвердела и раскололась на гигантские плиты, подогнанные друг к другу, как кусочки мозаики. Под океанами толщина льда плит меньше, а под континентом больше. Тепло ядра генерирует в породах мантии медленные конвективные течения, которые двигают эти плиты, сталкивая их или раздвигая. Тектоника плит приводит к "дрейфу" континентов и изменению их формы и рельефа.

Таблица 3 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Луна [14]

Луна [Приложение 1. Рис. 17] - единственный естественный спутник Земли. Она образовалась из обломков, которые выбросило в космос при падении на нашу планету другого небесного тела. Метеориты оставили на её поверхности бесчисленные кратеры. От самых молодых кратеров как бы расходятся лучи - светлые полосы грунта, разлетевшегося во все стороны при ударе.

В старину астрономы думали, что ровные участки - дно высохших водоёмов, поэтому назвали их морями. В 1959 году один из первых советских искусственных спутников сфотографировал обратную сторону Луны, не видимую с Земли. Оказалось, что почти все моря сосредоточены на обращённой к нам поверхности.

Лунное притяжение в 6 раз слабее земного. Этого недостаточно, чтобы удерживать атмосферу, поэтому небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Отсутствие атмосферы приводит также к резким перепадам температуры: освещённые солнцем участки разогреваются до 117°С, а попавшие в тень остывают до - 153°С.

Таблица 4 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Марс [2]

Марс [Приложение 1. Рис. 18] - это планета, больше всего похожая на Землю: четыре времени года, ледяные полярные шапки, проточенные водой каньоны и сутки (период вращения) всего на 41 минуту длиннее наших. Марс - самая изученная планета. Учёные считают, если живые организмы на планете и были, то они уже давно погибли, поскольку среда стала для них слишком суровой.

Цвет Марса в ночном небе вполне оправдывает его прозвище - Красная планета. Это объясняется ржаво-оранжевым оттенком грунта.

Марс - холодная пустыня. Его атмосфера из углекислого газа слишком разрежена, чтобы удерживать солнечное тепло. Днём температура поднимается до 27°С, зато ночью падает до - 123°С.

Южное полушарие планеты изрыто кратерами [Приложение 1. Рис. 19], а на северном господствуют плоские равнины - возможно, там были обширные озёра или даже океан. Местами возвышаются гигантские потухшие вулканы, например гора Олимп, высотой 24 км. Долина "Маринер" - это каньон длиной 4600 км.

Таблица 5 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

3.2.2 Планет газовых гигантов [3]

Планеты-гиганты [Приложение1. Рис.21] - четыре планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун; расположены за пределами кольца малых планет.

Эти планеты, имеющие ряд сходных физических характеристик, также называют внешними планетами.

В отличие от твердотельных планет земной группы, все они являются газовыми планетами, обладают значительно большими размерами и массами (вследствие чего давление в их недрах значительно выше), более низкой средней плотностью (близкой к средней Солнечной, 1,4 г/см³), мощными атмосферами, быстрым вращением, а также кольцами (в то время как у планет земной группы таковых нет) и большим количеством спутников. Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну.

Юпитер [18]

Самая крупная из всех планет, Юпитер [Приложение 1. Рис. 20] - шар из газов, в основном водорода и гелия (как и Солнце), с примесью воды, метана и аммиака.

Твёрдой воды у него нет. Верхние слои газообразные. С повышением температуры и давления водород и гелий становятся жидкими. Ещё глубже водород приобретает свойства жидкого металла. В центре планеты находится маленькое железосиликатное твёрдое ядро, которое в 3 раза горячее поверхности Солнца.

Сутки на Юпитере длятся менее 10 часов. Такое быстрое вращение создаёт постоянные ветры, они дуют со скоростью до 500 км/ч и несут длинные ленты цветных облаков. Светлые ленты называются зонами. Тёмные полосы между ними, пояса, - это просвечивающие более глубокие слои. Среди зон и поясов разбросаны овальные пятна - вихри, питаемые энергией ветра и тепла, идущего из недр планеты. Вихри могут длиться годами, а самый крупный из них, получивший название Большое Красное Пятно [Приложение 1. рис.22], астрономы наблюдают 300 с лишним лет.

В 1610 г. Галилей разглядел в телескоп 4 спутника Юпитера: Ио, Европу, Ганимеда и Каллисто [Приложение1. Рис.23]. Сейчас известно 16 спутников - от Ганимеда диаметром 5268 км до Леды с поперечником всего 16 км. В 1979 году космический зонд "Вояджер-1" обнаружил у Юпитера систему тонких колец, которые состоят из микроскопических пылинок.

Таблица 6 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Сатурн [8]

Сатурн [Приложение 1. Рис. 24] - известен своими великолепными кольцами. С Земли мы хорошо видим 3 широких плотных кольца. Снаружи находится кольцо А; от самого широкого (25750 км) и яркого кольца В оно отделено тёмным промежутком шириной 4670 км - так называемым делением Кассини. Внутреннее, более узкое, кольцо С кажется бледным и полупрозрачным [Приложение 1. Рис. 25].

С 1979 г. к Сатурну приближались три космических аппарата - "Пионер-11", "Вояджер-1" и "Вояджер-2". Они передали данные, по которым учёные определили, что эти кольца состоят из тысяч более узких колец, образованных множеством кусков льда. Даже внутри как будто пустого деления Кассини полно ледяных глыб. По мнению учёных, это обломки нескольких распавшихся спутников. Ледяные частицы постепенно слипаются и по спиралям медленно опускаются на планету. Через миллионы лет Сатурн поглотит свои кольца.

Ветры у экватора Сатурна дуют со скоростью более 1600 км/ч. Атмосферных вихрей меньше, чем на Юпитере, поскольку недра холоднее. Однако примерно раз в 30 лет над его экватором взлетают огромные тучи из кристалликов застывшего аммиака.

Таблица 7 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Уран [8]

В 1871 году Уильям Гершель, изучая в телескоп ночное небо, обнаружил Уран [Приложение 1. Рис. 26]. Эта планета, открытая учёными нового времени. Её диаметр чуть ли не в четыре раза больше земного, но расстояние, отделяющее Уран от нас так велико, что сведения о планете смог собрать лишь космический аппарат "Вояджер-2", приблизившийся к нему в 1986 г.

Уран как бы лежит на боку. Если наклон земной оси составляет 23.5°, то у него он равен почти 98°. Когда мимо пролетал "Вояджер-2", Южный полюс планеты был обращён к Солнцу, а Северный не освещён. Поверхность выглядела ровной, сине-зелёной. Сине-зелёный оттенок придаёт планете газ метан, который находится в верхнем слое атмосферы. Этот газ отражает голубую часть солнечного спектра и поглощает красную. Подобно Солнцу, Уран состоит в основном из водорода и гелия. Твёрдой поверхности, как и у остальных планет-гигантов, у него нет.

Уран сопровождают 5 спутников. Недавно обнаружено ещё 15 спутников, напоминающих астероиды [Приложение1. Рис.27].

Таблица 8 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

Нептун [8]

Нептун [Приложение 1. Рис. 28] - самый далёкий от Солнца газовый гигант. Учёные открыли его только в 1846 г., когда обратили внимание на то, что орбиту Урана искажает притяжение неизвестной крупной планеты. Астрономы Джон Адамс в Англии и Урбен Леверье во Франции рассчитали, где должна находиться эта планета.

Основную информацию о Нептуне смог дать только "Вояджер-2", пролетавший мимо в 1989 г. По его данным, эта похожая на Уран планета такая же холодная и синяя, имеет некоторые отличия. Нептун - тоже шар из водорода. Гелия и метана. Однако наклон его оси близок к земному (29,6°), поэтому смена сезонов там не такая резкая, как у его соседа. Здесь бывают мощные бури. "Вояджер-2" заснял антициклон, названный Большим Тёмным Пятном [Приложение 1. Рис. 29], и быстро летящее облако из кристаллов метана - Скутер.

В 1984 году астрономы открыли у Нептуна кольца, причём одно из них имеет арки.

Два его спутника [Приложение 1. Рис. 30] были известны до полёта "Вояджера", который обнаружил ещё 6. самый крупный - Тритон, диаметром 2706 км; поперечник Наяды всего 58 км. На Тритоне извергаются гейзеры, остальные спутники активности не проявляют.

Таблица 9 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]