Законы Кеплера. Происхождение Солнечной системы

Кольца  Урана

Уран имеет кольца. Девять основных колец погружены  в мелкую пыль. Они очень неярки, но содержат много довольно больших  частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Неполные кольца с различным показателям  прозрачности по длине каждого из колец сформировались позже, чем  сам Уран, возможно, после разрыва  нескольких спутников приливными силами Отдельные частицы в кольцах  обнаруживали низкую отражательную  способность.

Спутники  Урана

Спутниковая система  лежит в экваториальной плоскости  планеты, то есть почти перпендикулярно  к плоскости ее орбиты. Внутренние 10 лун - маленькие по размерам. Спутники Урана Оберон и Титания очень  похожи друг на друга. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны. Поверхности  обеих лун покрыты старыми  метеоритными кратерами и сеткой тектонических разломов с признаками древнего вулканизма. Через все южное  полушарие Оберона проходит широкая  тектоническая долина, также доказывающая вулканическую деятельность в прошлом. Температура на поверхности спутников  очень низкая, около 60 К. Система  колец и спутников Урана очень  динамична и меняется на глазах. Орбиты внутренних лун Урана значительно  изменились за прошлое десятилетие. Взаимодействие колец и лун здесь  очень активное.

Планета Нептун

Нептун - восьмая  планета от Солнца и четвертая  по размеру среди планет.

· Масса: 1,02*10²⁶ кг. (17,14 масс Земли);

· Диаметр экватора: 49520 км. (3,88 диаметра экватора Земли);

· Плотность: 1,64 г/см³

· Температура поверхности: -231°С

· Период вращения относительно звёзд: 19,2 часа

· Расстояние от Солнца (среднее): 30,06 а.е., то есть 4,497 млрд км

· Период обращения по орбите (год): 164,491 земных лет

· Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 15,8 часов

· Наклон орбиты к эклиптике: 1°46'22"

· Эксцентриситет орбиты: 0,011

· Средняя скорость движения по орбите:5,43 км/с

· Ускорение свободного падения:3,72 м/с²

Внутреннее  строение Нептуна

Температура атмосферы  Нептуна составляет около 60 К. Нептун имеет собственный внутренний источник тепла - он излучает в 2,7 раза больше энергии, нежели получает от Солнца. Строение и  набор составляющих Нептун элементов  почти такие же, как на Уране. В  отличие от Юпитера с Сатурном Уран и Нептун, возможно, не имеет  четкого внутреннего расслоения. Но у Нептуна есть небольшое твердое  ядро, равное по массе Земле. Магнитный  полюс планеты отстоит на 47°  от географического. Магнитное поле Нептуна возбуждается в жидкой проводящей среде, в слое, находящемся на расстоянии 13 тысяч км от центра планеты. А под  жидким слоем находится твердое  ядро Нептуна. Магнитосфера Нептуна  сильно вытянута.

Атмосфера Нептуна

Атмосфера Нептуна - это водород и гелий с небольшой  примесью метана (1 %). Синий цвет Нептуна  является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом. На Нептуне наблюдаются сильнейшие ветры, параллельные экватору планеты, большие бури и вихри. На планете  самые быстрые в Солнечной  системе ветры, достигающие 700 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. У планет-гигантов скорость потоков  и течений в их атмосферах увеличивается  с расстоянием от Солнца.

Спутники  и кольца Нептуна

Вокруг Нептуна  обнаружены кольца в виде арок. Спутник  Тритон по размерам превосходит Луну. Обращение вокруг Нептуна обратное, Тритон был захвачен Нептуном из пояса  Койпера. В Тритоне сосредоточена  почти вся масса спутниковой  системы Нептуна. Отличается большой  плотностью: 2 г/см3. На Тритоне обнаружены скалы, кратеры, темные полосы вулканического происхождения. Поверхность спутника светлая и отражает около 80 % падающих солнечных лучей. Тритон имеет разреженную  азотную атмосферу Температура  на Тритоне -235°C.

Плутон

Идея о существовании  в Солнечной системе девятой  планеты появилась в результате обнаружения отклонений в орбитальном  движении Урана и Нептуна, которые  могли быть объяснены воздействием более удаленной массивной планеты. Вскоре после открытия Плутона стало  ясно, что его масса слишком  мала, чтобы оказать заметное влияние  на движение Нептуна или Урана. Возникло предположение, что за неправильности в их движениях несет ответственность  более массивная, ещё не обнаруженная «планета Х». Были предприняты её поиски, оказавшиеся безуспешными. Позже  оказалось, что погрешности исчезают, если использовать в расчетах уточненное значение массы Нептуна.

24 августа  2006 - Плутон лишили статуса планеты

Международный астрономический  союз (МАС) официально лишил Плутон статуса планеты.

· Масса: 1,29*10²² кг. (0,0022 массы Земли);

· Диаметр экватора: 2324 км. (0,18 диаметра экватора Земли);

· Плотность: 2 г/см³

· Температура поверхности: -233°С

· Период вращения относительно звёзд(обратное вращение): 6,39 земных суток

· Расстояние от Солнца (среднее): 39,53 а.е., то есть 2,871 млрд км

· Период обращения по орбите (год): 248,54 земных лет

· Наклон орбиты к эклиптике: 17,14°

· Эксцентриситет орбиты: 0,25

· Средняя скорость движения по орбите:4,74 км/с

· Ускорение свободного падения:0,06 м/с²

Орбита планеты  обладает необычной вытянутостью. Плутон то проходит всего в 4400000000 км от светила, то удаляется от него на 7400000000 км. В  течение двухсот двадцати восьми земных лет, из тех каждых двухсот сорока восьми, Плутон является наиболее удаленной от Солнца планетой. Плутон отражает свет так, как будто он покрыт замороженным болотным газом. А если есть метановый иней, то тело планеты холодное, и в случае, если Плутон весь состоит из метана, плотность его должна быть меньше единицы. Плутон представляет собой как бы неполноценную планету, во многом очень напоминающую спутник. На полный оборот вокруг собственной оси у него уходит 6 суток 9 часов 17 минут, а это слишком много для столь небольшого тела. Еще одно свидетельство: все четыре планеты, лежащие непосредственно за Марсом и за поясом астероидов, - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - обладают гигантскими размерами, огромной массой, общим газо-жидким строением решительно отличаются от внутренних - Меркурия, Венеры, Земли и Марса. А Плутон, хотя и расположен во внешней части Солнечной системы, всеми этими параметрами, как кажется, схож с меньшими и твердотельными околосолнечными планетами, а не со своими соседями.

Спутники  Плутона

В настоящее время  у Плутона известно три спутника -- Харон и два небольших спутника. Диаметр Харона составляет около 1200 км, что в два раза меньше диаметра Плутона. Плутон и Харон вращаются  синхронно, то есть всегда повернуты  друг к другу одной стороной. Поскольку  альбедо двух внешних спутников, получившие названия Гидра и Никс, неизвестно, то сложно определить их размеры. Если считать альбедо спутников  равным показателю Харона, то их диаметры оцениваются 125 км и 140 км (но возможна ошибка в два раза). Радиус орбиты меньшего спутника -- 49 тыс. км, то есть он находится  в 2,5 раза дальше от Плутона, чем Харон. Другой спутник движется по орбите радиусом 65 тыс. км. Периоды обращения  составляют около 11 и 14 суток соответственно (все данные приблизительные). Если у Плутона и есть еще другие спутники, то их размеры не превышают 20 км. Харон и два других спутника находятся в орбитальном резонансе; за то время, когда Харон совершает  один оборот, второй спутник -- в точности два, а третий -- три. Харон -- самый  большой по отношению к своей  планете спутник в Солнечной  системе. Его радиус всего вдвое, а масса -- вшестеро меньше массы  Плутона. Часто Плутон и Харон  рассматривают как двойную планету. Один оборот Харона занимает 6,39 суток, т. е. совпадает с периодом вращения Плутона. Эти объекты существенно  отличаются по составу, Харон заметно  темнее Плутона. В то время как  Плутон покрыт азотным льдом, Харон  покрыт водяным льдом, и его поверхность  имеет более нейтральный цвет. Система Плутон -- Харон образовалась в результате столкновения независимо сформировавшихся Плутона и Харона; современный Харон образовался  из осколков, выброшенных на орбиту вокруг Плутона; при этом также могли  образоваться некоторые объекты  пояса Койпера.

Является  ли Плутон планетой?

Плутон был официально признан планетой Международным  астрономическим союзом в мае 1930. В тот момент предполагали, что  его масса сравнима с массой Земли (в действительности масса Плутона  в 500 раз меньше земной). В последнее  время стало очевидным, что Плутон -- лишь один из наиболее крупных известных  до настоящего времени объектов пояса  Койпера, причём, по крайней мере, один из объектов пояса является, по-видимому, более крупным телом, чем Плутон. Плутон лишили статуса планеты 24 августа 2006 Международный астрономический союз (МАС) официально лишил Плутон статуса планеты. После недели обсуждений астрономы, представляющие 75 стран мира, утвердили путем голосования критерии, которым должно соответствовать небесное тело для получения статуса планеты. На конференции в Праге присутствовали 2,5 тыс. астрономов, представляющих 75 стран мира. Согласно одобренным МАС нормативам, Плутон не соответствует критериям планеты, и поэтому лишается этого статуса. Согласно новому определению, статус планеты присваивается "небесному телу, которое движется по орбите вокруг Солнца, принадлежащей исключительно данному небесному телу, обладает достаточной массой для образования гравитационного поля, вследствие чего данное небесное тело получает шарообразную форму". Орбита же Плутона, который был открыт в 1930г. и считался девятой планетой Солнечной системы, во многих отношениях непохожа на соседние с нею орбиты более близких к Солнцу планет. К тому же эллипсовидная орбита Плутона пересекается с орбитой восьмой планеты Солнечной системы - Нептуна. Расстояние Плутона до Солнца меняется от 29 до 49 астрономических единиц. Размеры Плутона сопоставимы с размерами Луны, но у него есть собственный спутник - Харон. Плутон делает оборот вокруг Солнца за 250,6 лет, период вращения Харона вокруг Плутона - 6,4 суток. Согласно новой классификации, Плутон относится теперь к категории малых планет, или планетоидов. В ближайшие несколько лет эта категория пополнится новыми небесными телами, обнаруженными на окраинах Солнечной системы. Плутон меньше, чем все остальные планеты, и даже меньше некоторых спутников. Это небесное тело состоит изо льда и вмороженных в него камней. Лед на поверхности Плутона состоит из замершего метана и азота с примесями углеводорода. Слой атмосферы на Плутоне очень тонок.

Кометы

Комета-это замершее тело состоящее из разнообразных  оледенелостей и пыли. Они не предсказуемы. Кометы могут внезапно вспыхивать или  уходить из виду на часы. Комета может  потерять свой хвост или развить  множество хвостов. Иногда они даже могут разделяться на две или  более части, так что через  телескоп, можно увидеть как несколько  комет двигаются по небу одновременно. Кометы представляют одни из самых  древних, практически нетронутые, объекты  Солнечной системы. Кажется что  их определённые композиции представляют первоначальный вид обширной туманности, которая в последствии, конденсируясь, образует звёзду и планеты. Многие астрономы  считают, что столкновения комет  с Землёй принесли большое количество воды, которая сейчас составляет земные океаны. С другой стороны, динозавры - это яркий пример, как столкновение комет с Землёй могут нести  вымирание некоторым формам жизни. Обычно комета менее десяти километров в диаметре. Большинство их времени  они проводят в замороженном состоянии  за пределами нашей Солнечной  системы. Ядро обычно не видно с Земли. К тому моменту, когда комета становится видна с Земли, она обычно становиться  точкой. Ядро кометы вероятно имеет  поверхность, которую точнее будет  описать как чёрную корку. Чёрная корка ядра помогает комете сохранить  теплоту и за её счёт превратить некоторые обледенелости под  коркой в газ. Наиболее слабые области  корки разрушаются под давлением  и газ выстреливает, как гейзер. Любая пыль, что смешалась с  газом так же выбрасывается. Чем  больше появляется струй, оболочка из разреженного газа и пыли формирует  точку.

Точка. Комета может обычно иметь точку диаметром в несколько тысяч километров, в зависимости от расстояния кометы от Солнца и размеров ядра. Последнее играет приоритетную роль. Даже если точка станет довольно большой по размерам, она может резко уменьшиться примерно к пересечению орбиты Марса. На таком расстоянии излучение Солнца будет достаточным для того что бы буквально сдувать газ и пыль с ядра и точки. Этот разрушительный процесс ответственен за создание хвоста кометы, наиболее известной её части.

Хвост. Когда комета влетает в орбиту Земли, у неё потенциально большой хвост.

Откуда  кометы приходят?

Наша Солнечная  Система начинала как обширное облако газа и пыли. Это облако медленно вращалось вокруг очень юного  Солнца и частицы внутри этого  облака сталкивались друг с другом. Во время этих столкновений некоторые  частицы исчезали, некоторые росли  в размерах, и позже должны были стать планетой. Во время этого  раннего периода, кометы наполняли  Солнечную систему. Их столкновения с молодыми планетами играли основную роль в их развитии и росте. Обледенелости  комет становились основным материалом зарождающейся атмосферы. планет, и  учёные сейчас глубоко убеждены что кометы принесли на Землю воду, которая породила жизнь. Большинство комет сейчас расположены за пределами Солнечной системы.

Астероиды

Эти космические  тела отличаются от планет прежде всего  своими размерами. Движение малых планет вокруг Солнца происходит по эллиптическим  орбитам, но более вытянутым, чем  у больших планет, а наклон орбитальных  плоскостей к эклиптике у них  больше, чем у больших планет. Основная масса планет вращается  вокруг Солнца между орбитами Марса  и Юпитера, образуя так называемый пояс астероидов. Но имеются и малые  планеты, орбиты которых располагаются  ближе к Солнцу, чем орбита Меркурия.

Астероидам , орбиты которых надежно определены, присваивают  имя и порядковый номер. Таких  астероидов сейчас известно свыше 3500, но в Солнечной системе значительно  больше. Подавляющее большинство ( до 98% ) известных астероидов движется между орбитами Марса и Юпитера, на средних расстояниях от Солнца от 2,06 до 4,30 а.е. ( периоды обращения  от 2,96 до 8,92 года). Однако встречаются  астероиды с уникальными орбитами, и им присваиваются мужские имена, как правило из греческой мифологии. Крупных астероидов не так уж много. Наиболее крупные - это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км) и  Гигия (450 км). Только у 14 астероидов поперечники  более 250 км, а у остальных меньше, вплоть до 0,7 км. У тел таких малых  размеров не может быть сфероидальной  формы, и все астероиды (кроме  наиболее крупных) представляют собой  бесформенные глыбы. Суммарная масса  всех астероидов не превышает 0,001 массы  Земли. Все эти небесные тела лишены атмосферы. У многих астероидов по регулярному  изменению их блеска обнаружено осевое вращение. Изучение отражательной способности  многих астероидов позволило объединить их в три основные группы: темные, светлые и металлические. Поверхность  темных астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее солнечного света и состоит из веществ, сходными с черными базальтовыми и углистыми  породами. Эти астероиды часто  называют углистыми. Светлые астероиды  отражают от 10% до 25% солнечного света, что роднит их поверхность с кремниевыми  соединениями - это каменные астероиды. Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже светлые, но по своим  отражательным свойствам их поверхность  похожа на железоникелевые сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждается и химическим составом выпадающих на Землю метеоритов. Незначительное число изученных астероидов не относится  ни к одной из трех основных групп. Показательно, что в спектрах углистых астероидов обнаружена полоса поглощения воды. При небольших размерах и  массах астероидов давление в их недрах невелико и не может вызвать разогрева  их твердых холодных недр. Лишь поверхность  астероидов очень слабо нагревается  далеким от них Солнцем, но и эта  незначительная энергия излучается в межпланетное пространство.