Планеты и их спутники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ-2

            2.1 Общая характеристика планет земной группы

Планеты, относящиеся к земной группе - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон - имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса - два, у Земли - один). 
Сходство планет земной группы не исключает и некоторого различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли.. Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси.  
Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе, хотя почти в два раза продолжительнее, чем на Земле. 
Возможно к планетам земной группы отнести и далекий Плутон - самую маленькую из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона - спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон - Харон, как и система Земля - Луна, представляет собой "двойную планету". 
Сходства и различия обнаруживаются также в атмосферах планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею.. Венера имеет очень плотную атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа и сернистых соединений. Атмосфера Марса наоборот чрезвычайно разрежена и также бедна кислородом, азотом. Давление у поверхности Венеры почти в 100 раз больше, а у Марса почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли. 
Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500°С) и остается все время почти одинаковой. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Густая плотная атмосфера пропускает лучи Солнца, но задерживает инфракрасное тепловое излучение, идущее от нагретой поверхности.. Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся по нескольку месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь нескольких метров в секунду. 
Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. "Морей" там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности. 
Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии "Венера".. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяженные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет. 
Почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны, но на поверхности Венеры и Меркурия воды нет. 
Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей. Диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками. Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них - Олимпуса - превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км. О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них - Маринер - тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны.

 

2.2 Общая характеристика планет гигантов

В группу планет гигантов входят: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. 
Все эти планеты (и особенно Юпитер) имеют большие размеры и массы. Например, по объему Юпитер превосходит Землю почти в 1320 раз, а по массе - в 318 раз. 
Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Причем экваториальные зоны планет-гигантов вращаются быстрее, чем полярные, т. е. там, где максимальны линейные скорости точек в их движении вокруг оси, максимальны и угловые скорости. Результат быстрого вращения - большое сжатие планет-гигантов (заметное при визуальных наблюдениях). Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет 21 км, а у Юпитера она равна 4400 км. 
Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры. На Юпитере вообще нет смены времен года, поскольку ось этой планеты почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Своеобразно происходит смена времен года и на планете Уран, так как ось этой планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 8°. 
 
Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера к середине 2001 года их обнаружено уже 28, Сатурна - 30, Урана - 21 и только у Нептуна - 8. Замечательная особенность планет-гигантов - кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна. 
Важнейшая особенность строения планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твердых поверхностей. Такое представление хорошо согласуется с малыми средними плотностями планет-гигантов, их химическим составом (они состоят в основном из легких элементов - водорода и гелия), быстрым зональным вращением и некоторыми другими данными. Следовательно, все, что удается рассмотреть на Юпитере и Сатурне (на более далеких планетах детали вообще не видны), происходит в протяженных атмосферах этих планет. На Юпитере даже в небольшие телескопы заметны полосы, вытянутые вдоль экватора. В верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы Юпитера в виде примесей встречаются химические соединения (например, метан и аммиак), углеводороды (этан, ацетилен), а также различные соединения (в том числе содержащие фосфор и серу), окрашивающие детали атмосферы в красно-коричневые и желтые цвета. Таким образом, по своему химическому составу планеты-гиганты резко отличаются от планет земной группы. Это отличие связано с процессом образования планетной системы. 
На фотографиях, переданных с борта американских АМС "Пионер" и "Вояджер", отчетливо видно, что газ в атмосфере Юпитера участвует в сложном движении, которое сопровождается образованием и распадом вихрей. Предполагается, что наблюдаемое на Юпитере около 300 лет Большое Красное Пятно (овал с полуосями 15 и 5 тыс. км) тоже представляет собой огромный и очень устойчивый вихрь. Потоки движущегося газа и устойчивые пятна видны и на снимках Сатурна, переданных автоматическими межпланетными станциями. 
"Вояджер-2" дал возможность рассмотреть и детали атмосферы Нептуна. 
Вещество, находящееся под облачным слоем планет-гигантов, недоступно непосредственному наблюдению. О его свойствах можно судить по некоторым дополнительным данным. Например, предполагают, что в недрах планет-гигантов вещество должно иметь высокую температуру. Как же такой вывод был сделан? Во-первых, зная расстояние Юпитера от Солнца, вычислили количество теплоты, которое Юпитер от него получает. Во-вторых, определили отражательную способность атмосферы, что позволило узнать, сколько солнечной энергии планета отражает в космическое пространство. Наконец, вычислили температуру, которую должна иметь планета, находящаяся на известном расстоянии от Солнца. Она оказалась близкой к -160 ˚С. Но температуру планеты можно определить и непосредственно, исследуя ее инфракрасное излучение с помощью наземной аппаратуры или приборов, установленных на борту АМС. Такие измерения показали, что температура Юпитера близка к -130 С, т. е. выше расчетной. Следовательно, Юпитер излучает энергии почти в 2 раза больше, чем получает от Солнца. Это и позволило сделать вывод о том, что планета обладает собственным источником энергии. 
 
Совокупность всех имеющихся сведений о планетах-гигантах дает возможность построить модели внутреннего строения этих небесных тел, т. е. рассчитать, каковы плотность, давление и температура в их недрах. Например, температура вблизи центра Юпитера достигает нескольких десятков тысяч Кельвинов. 
 
В отличие от планет земной группы, обладающих корой, мантией и ядром, на Юпитере газообразный водород, входящий в состав атмосферы, переходит в жидкую, а затем и в твердую (металлическую) фазу. Появление таких необычных агрегатных состояний водорода (в последнем случае он становится проводником электричества), связано с резким увеличением давления по мере погружения в глубину. Так, на глубине, несколько большей 0.9 радиуса планеты, давление достигает 40 млн. атмосфер. 
 
Возможно, что с быстрым вращением проводящего ток вещества, находящегося в центральных областях планет-гигантов, связано существование значительных магнитных полей этих планет. Особенно велико магнитное поле Юпитера. Оно во много раз превосходит магнитное поле Земли, причем полярность его обратна земной (у Земли вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный). Магнитное поле планеты улавливает летящие от Солнца заряженные частицы (ионы, протоны, электроны и др.), которые образуют вокруг планеты пояса частиц высоких энергий, называемые радиационными поясами. Такие пояса из всех планет земной группы есть только у нашей планеты. Радиационный пояс Юпитера простирается на расстояние до 2,5 млн. км. Он в десятки тысяч раз интенсивнее земного. Электрически заряженные частицы, движущиеся в радиационном поясе Юпитера, излучают радиоволны в диапазоне дециметровых и декаметровых волн. Как и на Земле, на Юпитере наблюдаются полярные сияния, связанные с прорывом заряженных частиц из радиационных поясов в атмосферу, а также мощные электрические разряды в атмосфере (грозы).

 

       2.3 Химический состав тел Солнечной системы

Вещества, из которых сложены тела Солнечной системы, можно условно разделить на три группы. Во-первых, это горные породы, состоящие из различных минералов, которые нам хорошо известны на Земле. Современные знания позволяют прогнозировать характер глубинных пород, из которых состоят земные недра. Анализ доступного в настоящее время внеземного вещества показал его общее подобие веществу земному по химическому и минералогическому составу. Основными минералообразующими элементами во всех случаях являются кремний, железо, алюминий, магний и титан в окисленном состоянии, то есть при значительном включении кислорода в химические соединения. Средняя температура плавления этих материалов достигает около 2000 К. Условно эту группу можно назвать «земным веществом». 
Углерод, азот, кислород и в меньшем количестве водород, входящий в некоторые химические соединения, составляют распространенную группу планетных летучих веществ. В виде газов эти элементы образуют атмосферы отдельных планет или крупных спутников. Но чаще летучие компоненты вещества Солнечной системы существуют при температурах ниже 273 К в твердом состоянии, то есть в виде льда. Поэтому эту группу назовем условно «льдами». 
Наконец, такие газы, как водород и гелий, наиболее обильно встречающиеся на Солнце, с небольшими примесями неона, аргона и некоторых других элементов отнесем к группе «солнечного вещества». Температура кипения подобной смеси составляет около 15 К. 
В химическом составе основных тел Солнечной системы и Луны «земное вещество» составляет 99% и более, оно образует планеты земного типа, астероиды и отдельные спутники. Большая часть спутников, относящихся к системам планет-гигантов состоят в основном из «льдов» (группа 2) с некоторой примесью «земного вещества». Те же составляющие, но в другой пропорции, характерны для комет. Юпитер и Сатурн в основном состоят из «солнечного вещества» (группа 3), с примесями «льдов» и «земного вещества».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ-3

Отличия в движении внутренних и внешних планет, парад планет

Планеты Солнечной системы делятся на внутренние, орбиты которых находятся внутри орбиты Земли, и внешние, орбиты которых больше орбиты Земли. Для наблюдений легко доступны Меркурий и Венера (внутренние) и Марс, Юпитер, Сатурн (внешние). 
Наблюдая за внутренней планетой с Земли, мы можем заметить следующие моменты. Соединение, когда планета находится за Солнцем и не видна. Через какое-то время планета (как и Луна после новолуния) выходит слева из-за Солнца и становится доступной для наблюдений на западе в лучах вечерней зари. 
Постепенно планета достигает наибольшего удаления от Солнца (восточной элонгации), при которой условия вечерней видимости наиболее благоприятны, а затем начинает, двигаясь относительно Солнца слева направо, приближаться к Солнцу и вновь вступает в соединение с Солнцем, находясь перед ним. Если бы плоскости их орбит совпадали с плоскостью орбиты Земли, то в этот момент планета проектировалась бы на диск Солнца и могла быть видима в виде черного пятнышка. Обычно же планета проходит выше или ниже Солнца и в соединении не наблюдается. 
После соединения планета оказывается справа от Солнца, достигает западной элонгации, проходя фазы от узкого серпа до половины диска, и видна на востоке по утрам. Затем движение меняется на обратное, справа - налево, планета перемещается к Солнцу, уменьшаясь в угловых размерах и приближаясь к полной фазе. 
После выхода из-за Солнца планета видна в полной фазе, в восточной элонгации видна половина освещенного диска, затем фаза начинает уменьшаться, но угловые размеры серпа увеличиваются, так как планета приближается к Земле. 
Внутренние планеты не отходят далеко от Солнца и всегда наблюдаются в лучах утренней или вечерней зари. 
Величина элонгации Меркурия невелика - не более 28°, остальное время Меркурий постоянно скрывается в лучах Солнца и доступен наблюдениям только вблизи элонгаций. 
Венера отходит от Солнца на 45 - 48° и легко наблюдается в виде "утренней" или "вечерней звезды" как самый яркий объект на сумеречном небе. Примерно через полтора года положения Венеры повторяются. 
Внешние планеты отходят от Солнца на любое расстояние и всегда видны в полной фазе. Когда внешняя планета видна после захода Солнца на западе, она перемещается среди звезд прямым движением, то есть с запада на восток, как и Солнце. Но скорость ее движения меньше, Солнце постепенно нагоняет планету, и она перестает быть видимой в лучах Солнца, вступая в соединение. Затем, когда Солнце обгонит планету, она становится видимой на востоке перед восходом Солнца. Скорость прямого движения постепенно уменьшается, планета останавливается и затем начинает перемещаться среди звезд попятным движением с востока на запад, описывая замкнутую петлю или просто зигзаг. Через некоторое время планета снова останавливается, меняет направление своего движения на прямое, снова ее с запада нагоняет Солнце, и она перестает быть видимой. 
Из-за большого расстояния от Солнца внешние планеты почти не имеют фаз и всегда видны полным диском. В середине дуги своего попятного движения планеты находятся в созвездии, противоположном тому, в котором находится Солнце и доступны для наблюдений всю ночь. Планеты движутся всегда по зодиакальным созвездиям вблизи эклиптики, так как углы наклона их орбит не превышают 2 - 3° (у Меркурия 7°). Наиболее быстро относительно звезд перемещаются Венера и Марс, медленнее Юпитер и еще медленнее Сатурн.

Видимым парадом планет называется планетная конфигурация, когда пять ярких планет Солнечной системы (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) в своем движении по небосводу подходят друг к другу на близкое расстояние и становятся видны в одно время в небольшом секторе (10 - 40 градусов) неба. 
Для того, чтобы все пять ярких планет были видимы одновременно, непременно должно быть выполнено условие, чтобы Марс, Юпитер и Сатурн имели примерно одинаковую долготу и были видимы около внутренних планет, а Меркурий и Венера находились в восточной элонгации от Солнца весной, и в западной элонгаци, осенью (для северного полушария Земли и для средних широт). Именно в такие элонгации Меркурий, может быть наблюдаем достаточно продолжительное время. Менее жесткие условия видимости у Венеры, т.к. ее максимальная элонгация составляет 48 градусов (у Меркурия она составляет 28 градусов). 
Из выше описанного видно, что парад планет можно наблюдать, либо вечером, либо утром. Мини-парад планет с участием четырех планет происходит чаще, а мини-парады планет с участием трех планет можно наблюдать, ежегодно (или даже два раза в году), однако условия их видимости не одинаковы для различных широт Земли. Так, например, замечательный парад из 4 ярких планет в середине мая 2011 года, когда планеты соберутся в секторе 7 градусов(!), можно будет наблюдать в экваториальных областях и южном полушарии Земли, а для жителей средних широт северного полушария парад практически не будет виден, т.к. планеты будут восходить одновременно с Солнцем. В утренние часы середины октября у горизонта можно будет найти Меркурий, чуть выше Марс, намного выше и правее Юпитер, и еще выше и правее (на юге) Сатурн. Карту видимости вы можете найти в рубрике в разделе События месяца. Следите за данной рубрикой. В ней вы ежемесячно можете узнавать об основных астрособытиях текущего месяца! Следующий мини-парад планет из 4 ярких планет (сектор 65 градусов) состоится в августе 2008 года (сектор 20 градусов). Видимые парады планет с участием пяти ярких планет происходят не чаще чем раз в 18-20 лет и следующий тесный парад из 5 планет в секторе 38 градусов, состоится в марте 2022 года, но условия видимости его будут неблагоприятны для жителей России. Но зато уже в июне 2022 года жителям России все таки повезет, и они увидят все пять планет одновременно, но расположенных уже в секторе 115 градусов, а располагаться они будут Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. Такое сочетание случается еще реже, чем парад 5 планет. 
Парадом планет называется, так же, конфигурация планет Солнечной системы, когда планеты, в том числе и невидимые невооруженным глазом, "выстраиваются" по одну сторону от Солнца в небольшом секторе. В такой конфигурации Меркурий и Венера могут быть не видимы с Земли, т.к. находятся в нижнем соединении с Солнцем, но зато внешние планеты видимы, практически, в одном направлении. Ближайшая такая конфигурация (исключая Плутон) ожидается через 170 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 

Таким образом, рассмотрев закономерности и принципы возникновения, строения Солнечной Системы, можно сделать вывод, что планеты в данной системе можно разделить на две группы – планеты –гиганты(Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) и планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон). К главным особенностям планет-гигантов можно отнести то, что они отличаются большим числом спутников, находятся далеких орбитах от Солнца, а также эти планеты не имеют твердых поверхностей. Планеты земной группы - имеют твердые поверхности, имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды, они медленно вращаются вокруг своих осей, у них мало или вообще нет спутников.

Изучив спутники планет Солнечной Системы, я также пришел к выводу, что их легко можно разделить на две группы. Семь из них можно назвать «гигантскими лунами». Их диаметры заключены в пределах 3000–6000 км, т. е. по величине эти спутники сравнимы с планетой Меркурий. Все остальные спутники, напротив, совсем крошечные — обычно меньше 1000 км в поперечнике. Диаметры многих из них составляют всего несколько десятков километров. Астрономы иногда даже называют их «летающими горами». Интересно заметить, что шесть из семи «гигантских лун» принадлежат трем крупнейшим планетам: Юпитеру, Сатурну и Нептуну. Эти три планеты настолько громадны, что по сравнению с ними даже самые большие их спутники кажутся крошечными. Характерно, что массы этих шести лун обычно меньше 0,001 массы планеты, вокруг которой они обращаются. Седьмая «гигантская луна» обращается вокруг Земли, которая принадлежит к числу самых малых планет в Солнечной системе. Поэтому Земля и ее спутник — Луна — не очень сильно отличаются по размеру и массе. Действительно, Земля только в 81 раз массивнее Луны. Это необычное явление, так как большинство других спутников в Солнечной системе является просто карликами по сравнению с их родительскими планетами. Земля и Луна вполне сравнимы по своим размерам. Поэтому Землю и ее спутник, строго говоря, можно назвать двойной планетой.

По моему мнению, все вышеописанные явления являются ничем иным, как установленным всеми существующими физическими природными законами, балансом в Солнечной Системе. Все эти законы уже неоднократно просчитывались и доказывались учеными-астрономами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Бронштэн В. А. Планеты и их  наблюдения. М. , 1979  
2. Кауфман У. Планеты и луны. М. , 1982  
3. Ксанфомалити Л. В. Парад планет. М. , 1997  
4. Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. М. , 1986  
5. Уипл Ф. Л. Семья Cолнца. М. , 1984  
6. Шевченко В. В. Луна и ее наблюдение. М. , 1983