Состав Солнечной системы: планеты, спутники планет, астероиды, кометы, метеориты, магнитные поля, пылевая материя, солнечный ветер и косм

Блок № 1: «Состав Солнечной системы:  планеты,  спутники планет, астероиды, кометы, метеориты, магнитные поля, пылевая материя,  солнечный ветер и космические лучи».

ФиКр-1, Самсонкина К.В.

«Солнечная система — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё.

Большая часть массы объектов, связанных с Солнцем гравитацией, содержится в восьми относительно уединённых планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска — плоскости эклиптики. Четыре меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс, также называемые планетами земной группы, состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы».1 «Девятой планетой почти по всем статьям является Плутон – девятая по удаленности, девятая по массе и размерам. Она не подходит ни к одной из групп, описанных выше. Плутон – крохотный ледяной шар, с атмосферой из тяжелых газов».2 «По современным данным Плутон относят к планетам-карликам».3

«Возраст Солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около 5 млрд. лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Предполагается, что частицы пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из силикатов, в состав которых входит кремний. Конденсировались также присутствовавшие газы, образуя органические соединения, в состав которых входит углерод. Затем образовались углеводороды и соединения азота».4

«В Солнечной системе имеются две области, заполненные малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами земной группы, поскольку состоит из силикатов и металлов. Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Церера, Паллада и Веста. За орбитой Нептуна располагаются транснептуновые объекты, состоящие из замёрзшей воды, аммиака и метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Дополнительно к тысячам малых тел в этих двух областях другие разнообразные популяции малых тел, таких как кометы, метеороиды и космическая пыль, перемещаются по Солнечной системе».5

«Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками. Только у Меркурия и Венеры отсутствуют спутники. Крупные спутники (такие, как Луна у Земли или Титан у Сатурна) имеют шарообразную форму, а мелкие (как Фобос и Деймос у Марса) – неправильную форму, свойственную большинству астероидов.  аждая из внешних планет окружена кольцами пыли и других частиц».6

«Солнечная система включает в свой состав около сорока спутников планет, более миллиарда малых планет (астероидов) с размерами, варьирующими от десятков метров до сотен километров, огромного количества комет и метеорных тел.

Что из себя представляют кометы? Эти космические объекты удивительны тем, что их относительно небольшие ядра способны создавать газово-пылевые атмосферы, превосходящие по размерам многие объекты Солнечной системы. Приближаясь к Солнцу комета начинает светиться отраженным светом и тогда она предстает во всем свое великолепии.

Слово «Комета» имеет греческое происхождение и в переводе означает «волосатый». Древним грекам видимая на небе яркая «хвостатая» комета представлялась головой с распущенными волосами. За всю историю человеческой цивилизации наблюдалось около 2000 появлений комет. Но почти половина из них вращается по не определенным орбитам.

Каждый раз, когда комета посещает окрестности Солнца, она теряет часть своих летучих компонентов в следствие испарения. В конце концов, она становится просто еще одной скалистой массой в Солнечной системе. По этой причине, кометы, как правило, существуют недолго по космическим масштабам времени. Многие ученые считают, что некоторые астероиды являются остатками ядер комет, которые потеряли все летучие компоненты (воду, газы).

Астероиды — скалистые и металлические космические тела, вращающиеся вокруг Солнца, но слишком малы, чтобы считаться планетами. Они известны как малые планеты. Размер астероидов находится в очень широком диапазоне: огромные, такие как Церера, которая имеет диаметр около 1000 км, и совсем небольшие, вплоть до размера камней. Шестнадцать астероидов имеют диаметр 240 км и более.

Большинство астероидов находится в главном поясе астероидов, который существует между орбитами Марса и Юпитера. Некоторые имеют орбиты, которые пересекаются с орбитой Земли, что приводило к падениям астероидов на Землю в далеком прошлом. Земля не застрахована от падения крупного астероида и в настоящее время. Один из наиболее хорошо сохранившихся следов падения астероидов – Аризонский  кратер, диаметром около 1600 м.

Метеориты представляют собой природные объекты, которые имеют астероидное или кометное происхождение. Когда астероид или комета входит в плотные слои атмосферы, они нагреваются в результате силы трения и сгорают, не успевая долететь к поверхности Земли.  Однако в случае, когда размеры метеорита превышают 50 м, он не успевает сгореть полностью, и остатки его врезаются в Землю. Эти обугленные остатки и есть метеориты. Яркие полосы, которые они оставляют при движении сквозь атмосферу Земли, известны как метеоры. Термин метеорит также используется для метеороида, который приземлился на поверхность любого небесного тела, кроме Земли. Подробнее о метеорах и метеороидах читайте здесь».7

«Наряду со светом, Солнце излучает непрерывный поток заряженных частиц (плазмы), известный как солнечный ветер. Этот поток частиц распространяется со скоростью примерно 1,5 млн. км в час, наполняя околосолнечную область и создавая у Солнца некий аналог планетарной атмосферы (гелиосферу), которая имеется на расстоянии по крайней мере 100 а. е. от Солнца. Она известна как межпланетная среда. Проявления активности на поверхности Солнца, такие как солнечные вспышки и корональные выбросы массы, возмущают гелиосферу, порождая космическую погоду. Крупнейшая структура в пределах гелиосферы — гелиосферный токовый слой; спиральная поверхность, созданная воздействием вращающегося магнитного поля Солнца на межпланетную среду.

Магнитное поле Земли мешает солнечному ветру сорвать атмосферу Земли. Венера и Марс не имеют магнитного поля, и в результате солнечный ветер постепенно сдувает их атмосферы в космос. Корональные выбросы массы и подобные явления изменяют магнитное поле и выносят огромное количество вещества с поверхности Солнца — порядка 109—1010 тонн в час. Взаимодействуя с магнитным полем Земли, это вещество попадает преимущественно в верхние приполярные слои атмосферы Земли, где от такого взаимодействия возникают полярные сияния, наиболее часто наблюдаемые около магнитных полюсов.

Космические лучи происходят извне Солнечной системы. Гелиосфера и, в меньшей степени, планетарные магнитные поля частично защищают Солнечную систему от внешних воздействий. Как плотность космических лучей в межзвёздной среде, так и сила магнитного поля Солнца изменяются с течением времени, таким образом, уровень космического излучения в Солнечной системе непостоянен, хотя величина отклонений достоверно неизвестна.

Межпланетная среда является местом формирования, по крайней мере, двух дископодобных областей космической пыли. Первая, зодиакальное пылевое облако, находится во внутренней части Солнечной системы и является причиной, по которой возникает зодиакальный свет. Вероятно, она возникла из-за столкновений в пределах пояса астероидов, вызванных взаимодействиями с планетами. Вторая область простирается приблизительно от 10 до 40 а. е. и, вероятно, возникла после подобных столкновений между объектами в пределах пояса Койпера».8

«Межзвёздная среда в окрестностях Солнечной системы неоднородна. Наблюдения показывают, что Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь Местное межзвёздное облако и может покинуть его в течение следующих 10 тысяч лет. Большую роль во взаимодействии Солнечной системы с межзвёздным веществом играет солнечный ветер.

Наша планетная система существует в крайне разреженной «атмосфере» солнечного ветра — потока заряженных частиц (в основном водородной и гелиевой плазмы), с огромной скоростью истекающих из солнечной короны. Средняя скорость солнечного ветра, наблюдаемая на Земле, составляет 450 км/с. Эта скорость превышает скорость распространения магнитогидродинамических волн, поэтому при взаимодействии с препятствиями плазма солнечного ветра ведёт себя аналогично сверхзвуковому потоку газа. По мере удаления от Солнца, плотность солнечного ветра ослабевает, и наступает момент, когда он оказывается более не в состоянии сдерживать давление межзвёздного вещества. В процессе столкновения образуется несколько переходных областей. 
Сначала солнечный ветер тормозится, становится более плотным, тёплым и турбулентным. Момент этого перехода называется границей ударной волны и находится на расстоянии около 85—95 а. е. от Солнца (по данным, полученным с космических станций «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые пересекли эту границу в декабре 2004 года и августе 2007).

Ещё приблизительно через 40 а. е. солнечный ветер сталкивается с межзвёздным веществом и окончательно останавливается. Эта граница, отделяющая межзвёздную среду от вещества Солнечной системы, называется гелиопаузой. По форме она похожа на пузырь, вытянутый в противоположную движению Солнца сторону. Область пространства, ограниченная гелиопаузой, называется гелиосферой.

Согласно данным аппаратов «Вояджер», ударная волна с южной стороны оказалась ближе, чем с северной (73 и 85 астрономических единиц соответственно). Точные причины этого пока неизвестны; согласно первым предположениям, асимметричность гелиопаузы может быть вызвана действием сверхслабых магнитных полей в межзвёздном пространстве Галактики.

По другую сторону гелиопаузы, на расстоянии порядка 230 а. е. от Солнца, вдоль головной ударной волны происходит торможение с космических скоростей налетающего на Солнечную систему межзвёздного вещества.

Ни один космический корабль ещё не вышел из гелиопаузы, таким образом, невозможно знать наверняка условия в местном межзвёздном облаке. Ожидается, что «Вояджеры» пройдут гелиопаузу в следующем десятилетии и передадут ценные данные относительно уровней излучения и солнечного ветра. Недостаточно ясно, насколько хорошо гелиосфера защищает Солнечную систему от космических лучей. Команда, финансируемая НАСА, разработала концепцию миссии «Vision Mission» — посылки зонда к границе гелиосферы».9

1 Левитан Е.П. Астрономия. М.: Просвещение,1994.с.47.

2 Браштейн В.А. Планеты и их наблюдение. М.: Наука,1979.с.84.

3  Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни. М.: Просвещение, 2010.с.349.

4  Горелов А.А. Концепция современного естествознания: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС,2003.с.73.

5  Браштейн В.А. Планеты и их наблюдение. М.: Наука,1979.с.89.

6  Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни. М.: Просвещение, 2010.с.349.

 

7  Чурюмов К.И. Кометы и их наблдение. М.: Наука,1980.с.104-107.

 

8  Левитан Е.П. Астрономия. М.: Просвещение,1994.с.51-53.

9  Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни. М.: Просвещение, 2010.с.361-364.