Неповторимая планета. Определение что такое планета 5 класс

Неповторимая планета. Естествознание 5 класс Плешаков

Вопрос 1. Какие особенности расположения и движения Земли в космическом пространстве делают возможным существование на ней различных живых организмов?

Расстояние от Солнца идеальное для жизни — 1) температура поверхности хороша для жизни живых существ; 2) поддерживается круговорот воды (не только лёд, как на Марсе... )

Наклон земной оси идеален для смены времён года — тоже важное условие для жизни, иначе на половине земного шара могла быть постоянная засуха, а на другой половине — постоянное оледенение. Земля делает оборот вокруг Солнца за 365 дней — достаточно долго для поддержания умеренных климатических условий; для этого также важно, что орбита Земли почти круглая. Размер Земли даёт возможность существовать той атмосфере, которой мы можем дышать; иначе из-за сил гравитации мы остались бы без кислорода.

Вопрос 2. На Меркурии температура днем поднимается до +400 0С. В это же время в той части планеты, где царит ночь, температура опускается почти до – 200 0С. Какими особенностями планеты это можно объяснить? Возможное ли подобное на Земле?

Из-за того, что планета Меркурий полностью лишена атмосферы и из-за близости к Солнцу на ее освещенной стороне царит зной: в полдень на экваторе Меркурия температура поднимается на 400° выше нуля по шкале Цельсия. Правда, в противоположной точке в то же время она опускается почти до 200° ниже нуля. На Земле такое не возможно по той причине, что нашу планету защищает атмосфера – воздушная оболочка Земли.

Вопрос 3. Используя рисунок на странице 97 учебника, расскажите, как происходит на Земле смена дня и ночи.

Помимо вращения земли вокруг солнца (календарный год) земной шар вращается вокруг своей оси. Полный оборот вокруг своей оси происходит за 24 часа, которые называют сутками.

При этом находясь на поверхности Земли мы не ощущаем движения земного шара, а лишь можем наблюдать его, исходя из видимого перемещения солнца, звезд, относительно Земли.

Условно, время суток делится на несколько частей:

Утро - начинается с рассвета неба на его восточной части и восхода солнца из-за горизонта.

День - движение солнца по небосклону с востока на запад.

Вечер - заход солнца на западе неба и постепенно утихающие цвета заката.

Ночь - темное время суток. В это время солнце проходит с другой стороны земного шара относительно нас.

Так как Земля состоит из континентов, находящихся по обе стороны земного шара, то время суток в каждой части Земли разное. Так если Нью-Йорке еще длится ночь, то в Лондоне уже наступило утро, в Москве разгар дня полдень, а в Петропавловск-Камчатском уже вечер.

Что интересно, еще недавно считалось, что движение земного шара вокруг оси равномерно, однако, позже ученые высчитали неточности и оказалось, что неравномерность во вращении все же присутствует. Эти неравномерности связаны с небольшим колебанием земного шара при вращении (условно покачивание Земли, в терминологии - нутация), но эти изменения столь малы (менее 0.001 с), что в составлении календаря не учитываются.

Вопрос 4. Чем объясняется смена времен года на Земле?

Смена времен года обусловлена астрономически за счет наклона планеты по отношению к своей оси вращения. Ось вращения - это воображаемая линия, проходящая через центр Земли между Северным и Южным полюсами, которые поочередно оказываются повернутыми к Солнцу по мере движения планеты вокруг него. На полюсах Земли бывают лишь летний и зимний сезоны. В летнее время года в полярных областях Солнце светит круглые сутки: и днем, и ночью. Этот географический феномен получил название полярного дня. Зимой же в Заполярье наступает полярная ночь, характеризующаяся темнотой, которая длится на протяжении всего дня. Сезоны не меняются на экваторе, потому что эта линия, проходящая через центр Земли, максимально удалена от полюсов планеты. То есть экватор перпендикулярен оси вращения Земли, поэтому солнечные лучи в любое время года по максимуму обогревают земную поверхность экватора. Экваториальный пояс славится вечным летом и зноем. Здесь амплитуды температурных перепадов на протяжении всего года крайне невелики. В остальных климатических поясах предусмотрена смена сезонности. Когда вершина Северного полюса повернута к светилу, в Северном полушарии начинается летний сезон, в то время как в Южном наблюдается зимнее время года. Через полгода происходит обратная ситуация. Лето приходит в Южное полушарие, а Северное полушарие оказывается во власти зимы. Осень и весна - это переходные времена года. Межсезонье начинается тогда, планета пребывает в промежуточном положении по отношению к светилу. Необходимо отметить, что на климатические особенности той или иной страны оказывает влияние не только наклон Земли относительно оси вращения. Следует принимать в расчет течения, воздушные массы, рельеф земной поверхности, кратковременные метеорологические факторы.

Вопрос 5. Какое значение для живого имеет содержание в атмосфере нашей планеты кислорода и его разновидности – озона?

Атмосфера Земли обеспечивает живые организмы необходимым веществом, энергией и определяет направленность и скорость метаболических процессов. Газовый состав современной атмосферы является оптимальным для существования и развития жизни. Будучи областью формирования погоды и климата, атмосфера должна создавать комфортные условия для жизнедеятельности людей, животных и растительности. Отклонения в ту или другую сторону в качестве атмосферного воздуха и погодных условиях создают экстремальные условия для жизнедеятельности животного и растительного мира, в том числе и для человека.

Озон, находясь в виде слоя атмосферы Земли - озоносферы, имеет чрезвычайно важное биологическое значение. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. Озон играет значительную роль в создании термических режимов различных слоев атмосферы вследствие сильного поглощения солнечной радиации и земного излучения. Наиболее интенсивно озон поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Солнечные лучи с длиной волны меньше 300 км почти полностью поглощаются атмосферным озоном.

Таким образом, Земля окружена своеобразным озоновым экраном, защищающим многие организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Озон обладает сильным бактерицидным действием и поэтому

применяется для обеззараживания (озонирования) воды и дезинфекции воздуха. При вдыхании смеси воздуха с озоном (озонотерапия) улучшается обмен веществ, работа почек, усиливаются защитные функции организма, улучшается аппетит, сон и общее самочувствие. Под действием озона погибают не только бактерии, но и грибковые образования и вирусы.

Вопрос 6. Почему воздушную оболочку Земли – атмосферу – можно назвать защитной оболочкой?

Атмосфера, со всех сторон окружающая земной шар, выполняет важнейшие функции, связанные с жизненными процессами, направленными на поддержание живых организмов. Атмосфера является важнейшим условием появления и развития жизни на Земле.

Атмосфера задерживает свыше половины энергии солнечного излучения, достигающего наружной ее границы. Коротковолновое и гамма-излучение, которые могли бы быть губительными для жизни на Земле, целиком поглощаются атмосферой (точнее, находящейся в ее верхних слоях ионосферой, а также слоем озона) и до поверхности Земли не доходят. Атмосфера защищает поверхность Земли и от падения метеоритов. Между атмосферой и поверхностью Земли происходит постоянный тепло-, влаго- и газообмен, изменяется атмосферное давление, совершается циркуляция воздуха, что имеет большое значение для погоды.

Вопрос 7. Какую роль для живого играет вода на планете?

Вода создала климат Земли. Если бы не она, наша планета давно бы остыла и жизнь на ней угасла. Теплоемкость воды необычайно высока. Нагреваясь, она поглощает очень много тепла, зато, остывая, возвращает его обратно. Океаны, моря, все другие водохранилища нашей планеты и водяные пары воздуха выполняют роль аккумуляторов тепла: в теплую погоду они поглощают, а в заморозки отдают тепло, согревая воздух и все окружающее пространство.

Еще одно удивительное свойство воды – ее необычайно высокая скрытая теплота плавления и испарения. Лишь благодаря этому возможна жизнь в жарком климате. Только испаряя воду (то есть отдавая большое количество тепла), животным и человеку удается сохранять температуру своего тела значительно ниже температуры окружающего воздуха.

Вода занимает совершенно исключительное положение в природе еще и потому, что без нее была бы невозможна жизнь. Живое вещество образовалось в первобытных морях из растворенных в них веществ. И с тех пор все химические реакции в каждой клеточке тела любого животного или растения идут между растворенными веществами.

Жизнь многих насекомых связана с поверхностной пленкой. Водомерки живут только на поверхности воды, никогда в нее не погружаясь, и не выходят на сушу. Они неспособны ни нырять, ни плавать и умеют лишь скользить по водной глади на своих широко расставленных лапках, как лыжники по поверхности снега. Воды касаются только самые кончики лапок, густо покрытые волосками. Поверхностная пленка прогибается под тяжестью водомерок, но никогда не рвется.

Главным потребителем воды на Земле является человечество и его деятельность. И не случайно все великие цивилизации древности возникали и развивались вблизи воды, в больших речных долинах. Не существовало ни одной великой цивилизации в местности, лишенной воды.

Вопрос 8. Каково значение почвы для жизни на Земле?

Значение почвы в природе можно разделить в зависимости от ее функций, основные из которых следующие:

• Концентрация энергетических запасов благодаря обеспечению процессов жизнедеятельности растений и осуществлению ими фотосинтеза (а следовательно и образованию многих полезных ископаемых).

• Создание взаимодействия между малым и большим круговоротами веществ — биологическим и геологическим.

• Осуществление регулирования основных процессов в биосфере — регуляции продуктивности живых организмов и плотности их заселения на поверхности планеты.

• Участие во взаимосвязанном процессе регулировки атмосферного и гидросферного составов.

• Обеспечение нормальных процессов жизнедеятельности земных организмов.

• Экологическая роль — участие в функциональности экосистемы и как составная часть биогеоценоза.

• Важная роль в сложных механизмах функционирования и регулирования атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и этносферы.

Вопрос 9. Подготовьтесь к дискуссии на тему «Будущее Земли как космического тела». Можем ли мы влиять на судьбу нашей планеты?

Учёный в области теоретической физики, активный популяризатор науки Мичио Каку уверен, что благодаря космическим технологиям, через 100 лет человечество сможет летать к звёздам.

Миллионы микрокомпьютеров «размером с ноготь», которые будут перемещаться в пространстве со скоростью, близкой к скорости света, можно будет рассылать по всему космосу. Эти микрокомпьютеры, исследуя пространство, будут искать внеземной разум, и передавать послания от землян. Затем к колонизации звёздных миров приступят люди.

Мичио Каку полагает, что мы не наблюдаем инопланетных цивилизаций в космосе потому, что в технологическом отношении они ушли далеко вперёд и им малоинтересно наше примитивное общество.

В книге «Параллельные миры» Мичио Каку пишет, что учёными были предприняты попытки уловить радиосигналы от цивилизаций третьего типа в пределах нашей Галактики. Гигантский радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико сканировал большую часть Галактики на предмет получения радиосигналов на частоте 1,42 ГГц. В ходе сканирования не было обнаружено никаких признаков радиосигналов в данном диапазоне от какой-либо цивилизации. Мичио Каку считает, что контакт с инопланетянами возможен. Пока просканировано около тысячи звёзд, а это слишком мало в масштабах Вселенной.

Колонизация планет

Известный астрофизик современности Стивен Хокинг предостерегает землян об опасности контакта с инопланетными цивилизациями, поскольку они могут многократно превосходить достижения человечества в технологическом отношении.

Хокинг не исключают возможности существования инопланетного разума, выбравшего кочевой образ жизни. Новые планеты для них оказываются источником материалов, а не местом для колоний, а между звёздами перемещаться им помогают устройства, использующие энергию звезды.

По мнению Хокинга, разница в технологическом уровне чревата пагубными последствиями при столкновении двух цивилизаций, причём из земного опыта однозначно следует то, что плохо приходится менее развитой стороне. Мнение Хокинга таково: «если учесть, что разница в возрасте культуры землян и гипотетического инопланетного разума может составлять и миллиард лет, разрыв окажется куда более существенным, чем в случае с приходом европейцев в Америку».

Стивен Хокинг считает, что человечество «протянет» не более тысячи лет, если только не расселится в космосе. Поэтому следует как можно быстрее колонизировать другие планеты. «Пришельцы где-то рядом, и Земле лучше поберечься» - предупредил Хокинг.

Наиболее пригодная для колонизации планета в Солнечной системе - Марс. В ходе многочисленных миссий автоматических межпланетных станций, доставивших к Марсу искусственные спутники, посадочные модули и марсоходы, Марс стал самой изученной планетой.

В настоящее время несколько стран занимаются практической подготовкой отправки людей на Марс. Роскосмос, NASA и ESA смогут отправить совместную миссию на Марс в 2030 году. Ожидается, что экспедиция изучит возможность создания на Марсе постоянных поселений людей, чтобы земляне могли постепенно колонизировать красную планету.

С 2010 года NASA разрабатывает проект безвозвратного направления людей на Марс с целью колонизации планеты - «Столетний космический корабль». Первых «марсиан» планируется отправить к красной планете уже в 2030 году.

«Убегающая» Луна

Луна постепенно удаляется от Земли - примерно на 4 см в год. При этом её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль. Через сколько лет Луна покинет Землю?

Российские ученые выдвинули гипотезу, что Луна может покинуть орбиту Земли и превратиться в планету. Существует теория, согласно которой Меркурий когда-то был спутником Венеры. Постепенно Меркурий отдалился от Венеры и ушёл на новую орбиту, став планетой. В результате, произошло резкое нагревание Венеры, которое привело к высыханию океанов, и жизнь на планете не смогла возродиться.

Американские исследователи предположили, что «бегство» Меркурия произошло около 500 млн. лет назад в результате столкновения с крупным астероидом или планета могла быть «захвачена» притяжением Солнца. С момента последней – шестой экспедиции на Луну (с декабря 1972 года) уже более 30 лет прекращены экспедиции людей на спутник Земли. Кто не пускает землян на Луну?

Многие специалисты пришли к выводу, что в ходе полётов на Луну, астронавтами были обнаружены объекты инопланетной цивилизации, вследствие чего были предприняты операции по сокрытию данной информации. Однако, в последнее время три ведущие космические державы заявили о своих намерениях по исследованию Луны: Россия планирует отправить первых туристов на Луну в 2014 году, а к 2030 году построить там свою базу; Китай намеревается высадить космонавта на Луне в 2017 году, НАСА намерено создать свою базу на Луне до 2015 года.

Судьба Титана

Астрономы NASA и Европейского космического агентства считают, что в будущем Земля будет похожа на крупнейший спутник Сатурна – Титан. Высокая активность Солнца и глобальное потепление сделают Землю планетой пустынь.

Как считают специалисты, на Титане существуют горные массивы, под которыми имеются «дренажные» каналы с жидким метаном. На Титане наблюдается круговорот метана, аналогичный круговороту воды в земной атмосфере. Однако, поскольку Титан находится дальше от Солнца, чем Земля, ему требуется больше солнечной энергии для испарения метана и создания в атмосфере подобия дождевых туч, поэтому «метановые ливни» проходят на спутнике с интервалом в сотни и даже тысячи лет.

Эволюция Солнца. Столкновение Земли с Марсом.

Исследуя Вопрос о далёком будущем Земли - моменте, когда Солнце превратится в красный гигант, а затем, сбросив лишнюю материю, станет белым карликом, ученые пришли к выводу, что теоретически Земля может пережить гибель Солнца.

По словам исследователей, всё зависит от того, каким образом Солнце будет сбрасывать лишнюю материю. В одном из сценариев Землю может отбросить на более удалённую орбиту, что позволит ей пережить разрастание звезды. Параллельно на планету будут действовать мощнейшие приливные силы со стороны Солнца, которые будут тянуть планету к гиганту.

Какой процесс окажется сильнее, учёным предсказать очень трудно. Если Землю отбросит на орбиту с большим радиусом, это не гарантирует выживание планеты, поскольку возможно столкновение Земли с Марсом, что приведёт к разрушению обоих небесных тел. Однако, если наша планета не столкнется с Марсом, то может оказаться в пригодной для обитания зоне вокруг белого карлика.

resheba.com

Земля — уникальная планета — урок. География, 5 класс.

Планета Земля:

масса — \(6,6\) гекстилионов тонн.
Радиус — \(6371\) км.
Площадь поверхности — \(510\) млн км².
Длина экватора — около \(40000\) км.
Среднее расстояние от Солнца — около \(150\) млн км.
Период обращения вокруг Солнца — \(365\) дней.
Орбитальная скорость — около \(30\) км/с.
Период вращения вокруг своей оси — \(24\) часа.
Число спутников — \(1\) (Луна).
Состав атмосферы — азот, кислород, углекислый газ.

Земля имеет шарообразную форму, слегка приплюснутую у полюсов. Учёные назвали форму Земли — геоидом. Шарообразная форма Земли определяет разное количество солнечного света и тепла, поступающего на её поверхность в разных географических широтах.

Большая часть поверхности Земли покрыта водой. Мировой океан, окружающий сушу, делится на \(4\) океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.

Воды Мирового океана распределены неравномерно. Неравномерно распределена и суша. Поэтому на Земле выделяют два полушария — материковое (Северное) и океаническое (Южное).

Над водой выступают \(6\) материков: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида и Австралия. Сушу делят не только на материки, но и на части света, их также \(6\): Америка, Африка, Азия, Антарктика, Европа, Австралия и Океания.

Уникальное разнообразие поверхности Земли проявляется не только в чередовании воды и суши. Земная поверхность — огромная мозаика из гигантских равнин и высоких гор, непроходимых лесов и пустынь, больших городов и не освоенных человеком пространств.

На Земле выделяют \(4\) природные оболочки:

Литосфера (от греч. λίθος — «камень» и σφαίρα — «шар, сфера») — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии.

Гидросфера (от др.-греч. ὕδωρ — «вода» и σφαῖρα — «шар») — водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды.

Атмосфера (от. др.-греч. ἀτμός — «пар» и σφαῖρα — «шар») — газовая оболочка, окружающая планету Землю. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.

Биосфера (от др.-греч. βιος — «жизнь» и σφαῖρα — «сфера, шар») — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности.

Главная особенность Земли — то, что она является планетой жизни. Здесь сложились необходимые условия для существования живых организмов:

атмосфера Земли пропускает достаточное количество солнечного света.
Невидимое магнитное поле в недрах Земли защищает её от вредного космического излучения.
Вода на Земле существует в \(3\)-х состояниях: газообразном, твёрдом и жидком.
Растения, возникшие на суше Земли, увеличили количество кислорода в атмосфере.

www.yaklass.ru

Планета | Наука | FANDOM powered by Wikia

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0

Планета (греч. πλανήτης, альтернативная форма др.-греч. πλάνης — «странник») — это небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды или её остатков, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей[a][1][2].

Термин «планета» — древний и имеет связи с историей, наукой, мифологией и религией. В текстах на русском языке встречается с XI века, когда это название в форме «планита» было упомянуто в «Изборнике Святослава» 1073 года, где также были указаны небесные тела, которые тогда называли планетами: Слъньце (Солнце), Ермис (Меркурий), Афродити (Венера), Луна, Арис (Марс), Зеус (Юпитер), Кронос (Сатурн)[3]. Во многих ранних культурах планеты рассматривались как носители божественного начала или, по крайней мере, статуса божественных эмиссаров. По мере развития науки представления о планетах менялись в немалой степени и благодаря открытию новых объектов и обнаружению различий между ними.

В понимании учёных птолемеевской эпохи планеты вращались вокруг Земли по идеально круглым орбитам. Идея обратного — что на самом деле Земля подобно другим планетам вращается вокруг Солнца — выдвигалась не раз, но лишь в XVII столетии она была обоснована результатами наблюдений, с помощью первых построенных человеком телескопов, сделанных Галилео Галилеем. Благодаря тщательному анализу данных Иоганн Кеплер обнаружил, что орбиты планет не круглые, а эллиптические. Поскольку инструменты наблюдений улучшались, астрономы установили, что, как и Земля, планеты вращаются вокруг наклонённой к плоскости своей орбиты оси и обладают такими особенностями, свойственными Земле, как полярные шапки из льда и смена сезонов. С рассветом космической эры близкие наблюдения позволили обнаружить и на других планетах Солнечной системы вулканическую деятельность, тектонические процессы, ураганы и даже присутствие воды.

Планеты можно поделить на два основных класса: большие, имеющие невысокую плотность планеты-гиганты, и менее крупные землеподобные планеты, имеющие твёрдую поверхность. Согласно определению Международного астрономического союза, в Солнечной системе 8 планет. В порядке удаления от Солнца — четыре землеподобных: Меркурий, Венера, Земля, Марс, затем четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В Солнечной системе также есть по крайней мере 5 карликовых планет: Плутон (до 2006 года считавшийся девятой планетой), Макемаке, Хаумеа, Эрида и Церера. За исключением Меркурия и Венеры, вокруг всех планет обращается хотя бы по одному спутнику.

Начиная с 1992 года, с открытием сотен планет вокруг других звёзд, названных экзопланетами, стало понятным, что планеты можно обнаружить в Галактике везде, и они имеют много общего с планетами Солнечной системы. В 2006 году Международный астрономический союз дал новое определение планеты, что вызвало как одобрение, так и критику со стороны учёного сообщества, продолжаемую некоторыми учёными до сих пор.

На 2 ноября 2014 года достоверно подтверждено существование 1849 экзопланет в 1160 планетных системах, из которых в 471 имеется более одной планеты. Размеры экзопланет лежат в пределах от размеров планет земной группы до более крупных, чем планеты-гиганты[4].

Планетные системы Править

Состав планетных систем Править

Экзопланеты по годам открытия

Первое подтверждённое открытие экзопланеты на орбите вокруг звезды главной последовательности произошло 6 октября 1995 года, когда Мишель Майор и Дидье Кело из Женевского университета объявили об обнаружении планеты около 51 Пегаса. Масса большинства известных экзопланет сопоставима с массой Юпитера или ещё больше (иногда во много раз), но известны и менее крупные[4]. Наименьшие из открытых экзопланет до настоящего времени были обнаружены у пульсара (остатка звезды) под обозначением PSR 1257+12[5]. Известна по крайней мере дюжина экзопланет между 10 и 20 земными массами[4], как, например, те, что вращаются вокруг Мю Жертвенника, 55 Рака и GJ 436[6]. Эти планеты иногда называют «нептуны», потому что по своей массе они близки к Нептуну (17 земных)[7]. Другая категория экзопланет называется «сверхземлями» — возможно, это землеподобные миры, более крупные, чем Земля, но меньшие, чем Уран или Нептун. На настоящий момент известно примерно 20 возможных сверхземель и в их числе: Глизе 876 d (примерно 6 масс Земли)[8], OGLE-2005-BLG-390L b и MOA-2007-BLG-192L b, холодные, ледяные миры, обнаруженные при помощи гравитационного микролинзирования[9][10], COROT-7b, с диаметром около 1,7 земных (что делает её самой маленькой известной сверхземлёй из найденных), но с радиусом орбиты в 0,02 а. е., что, вероятно, означает наличие расплавленной поверхности с температурой около 1000—1500 °C[11], и пять из шести планет на орбите вокруг соседнего красного карлика Глизе 581. Экзопланета Глизе 581 d примерно в 7,7 раз массивнее Земли[12], а Глизе 581 c — в 5 раз, и, как первоначально думали, может быть первой землеподобной экзопланетой, расположенной в зоне обитаемости[13]. Однако более детальные наблюдения позволили установить, что планета слишком близка к звезде, чтобы быть пригодной для жизни. Жизнепригодной могла бы быть самая дальняя планета в системе, Глизе 581 d, но это возможно только при наличии в её атмосфере достаточного количества парниковых газов, способных поднять температуру до подходящих значений[14].

Сравнение размеров HR 8799 c (серый) с Юпитером. Большинство экзопланет, обнаруженных к настоящему времени, размером с Юпитер, или крупнее

До сих пор не до конца ясно, напоминают ли открытые экзопланеты газовые гиганты и планеты земной группы Солнечной системы, или же они не совсем похожи, и некоторые из них относятся к доселе теоретическим типам, как, например, аммиачные гиганты или углеродные планеты. В частности, множество недавно открытых экзопланет, известных как горячие юпитеры, обращаются экстремально близко к материнским звёздам, по почти круговым орбитам. Поэтому они получают значительно больше звёздной радиации, чем газовые гиганты в Солнечной системе, что ставит под вопрос принадлежность их к тому же типу. Существует также подкласс горячих юпитеров, называемый хтонические планеты, обращавшиеся на орбите вокруг материнских звёзд так близко, что звёздная радиация сдула их атмосферу. Несмотря на то, что немало горячих юпитеров находятся в процессе потери атмосферы, до сих пор подтверждённых хтонических планет обнаружено не было[15].

Более подробные данные наблюдений за экзопланетами требуют нового поколения инструментов, включая космические телескопы. В настоящее время COROT ищет экзопланеты на основании наблюдений за изменениями яркости звёзд, вызванными прохождениями экзопланет. Множество проектов в последнее время предполагают создание космических телескопов для поиска экзопланет, сопоставимых по размерам и массе с Землёй. Первый из них уже реализован NASA: Кеплер — первый телескоп, созданный специально для этих целей. Пока не имеют точной даты реализации проекты Terrestrial Planet Finder, Space Interferometry Mission и PEGASE. New Worlds Mission может работать заодно с «Джеймсом Веббом». Однако программа финансирования многих из этих проектов пока не утверждена. В 2007 году был получен первый спектральный анализ экзопланет (HD 209458 b и HD 189733 b)[16][17]. Наличие достаточного количества землеподобных планет, согласно уравнению Дрейка, повышает вероятность существования разумных коммуникативных цивилизаций[18].

Объекты планетарной массы Править

Объект планетарной массы, ОПМ или планемо — это небесное тело, чья масса позволяет ему попадать в диапазон определения планеты, то есть его масса больше, чем у малых тел, но недостаточна для начала термоядерной реакции по образу и подобию коричневого карлика или звезды. Понятие ОПМ более широкое, чем понятие планеты. Оно охватывает не только планеты, но и другие объекты — например, планеты в «свободном плавании», не обращающиеся вокруг звезд, которые могут быть «планетами-сиротами», покинувшими свою систему, или объекты, появившиеся в ходе коллапса газового облака — вместо типичной для большинства планет аккреции из протопланетного диска (их обычно называют субкоричневыми карликами).

Планета-сирота Править

Некоторые компьютерные модели формирования звёзд и планетарных систем показывают, что определённые «объекты планетарной массы» могут покинуть свою систему и уйти в межзвёздное пространство[19]. Некоторые учёные утверждали, что такие объекты уже нашли свободно блуждающими в космосе и их следует классифицировать как планеты, хотя другие предположили, что они могут быть и маломассивными звёздами[20][21].

Субкоричневые карлики Править

При гравитационном коллапсе газового облака могут образовываться не только звёзды, но и меньшие объекты. Объекты планетарной массы, образовавшиеся таким способом, называют субкоричневыми карликами. Субкоричневые карлики могут находиться в «свободном плавании», как, возможно, Cha 110913-773444, или на орбите вокруг более крупного объекта, как, возможно, 2MASS J04414489+2301513.

В течение короткого времени в 2006 астрономы считали, что нашли двойную систему из таких объектов, Oph 162225-240515, которые исследователи описали как «планемо», или «объекты планетарной массы». Однако дальнейший анализ позволил установить, что их массы, скорее всего, больше 13 масс Юпитера, что превращает их в систему из коричневых карликов[22][23][24].

Планеты-спутники и планеты поясов Править

Некоторые крупные спутники сходны по размерам с планетой Меркурий или даже превосходят её. Например, Галилеевы спутники и Титан. Алан Стёрн утверждает, что определение планеты должно быть основанным только на геофизических характеристиках и не должно касаться орбитальных. Он предлагает термин планета-спутник для объекта размером с планету, обращающегося вокруг другой планеты. Аналогично объекты размером с планету в Поясе астероидов или Поясе Койпера также могут считаться планетами согласно Стёрну[25].

Движение планет по орбите Править

Орбита Нептуна (синяя) и Плутона (красная). Заметны сильная вытянутость (эксцентриситет) и наклонение орбиты Плутона

Согласно современному определению все планеты вращаются вокруг звёзд, что лишает статуса планеты любые потенциальные «планеты-одиночки». В Солнечной системе все планеты обращаются по своим орбитам в том же направлении, в каком вращается Солнце (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Но по крайней мере одна экзопланета, WASP-17b, вращается по орбите вокруг звезды в направлении, противоположном её вращению[26]. Период, за который планета обращается вокруг звезды, называется сидерическим или годом[27]. Планетарный год в немалой степени зависит от расстояния планеты от звезды; чем дальше планета находится от звезды, тем большую дистанцию она должна пройти, и тем медленнее она движется, так как менее затронута гравитацией звезды. Поскольку никакая орбита не является совершенно круглой, расстояние между звездой и планетой на орбите изменяется в течение сидерического периода. Точку орбиты, где планета ближе всего к звезде, называют периастром (в Солнечной системе — перигелием), а самая дальняя точка орбиты называется апоастром (в Солнечной системе — афелием). Поскольку в периастре планета приближается к светилу, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия переходит в кинетическую, и её скорость увеличивается (подобно тому, как брошенный высоко камень ускоряется, приближаясь к земле), а когда планета находится в апоастре, её скорость уменьшается (подобно тому как тот же брошенный вверх камень замедляется в верхней точке полёта)[28].

Орбита любой планеты определяется несколькими элементами:

Эксцентриситет характеризует вытянутость орбиты. Идеально круглая орбита имеет нулевой эксцентриситет, а у сильно вытянутых орбит он может приближаться к единице. У планет Солнечной системы очень низкие эксцентриситеты, и, таким образом, почти круглые орбиты[27]. Кометы и объекты пояса Койпера (как и многие экзопланеты) имеют очень высокий эксцентриситет[29][30].
Иллюстрация большой полуоси
Большая полуось — это половина наибольшего диаметра орбиты (см. изображение). Она не равна расстоянию в апоастре, потому что звезда находится в одном из фокусов орбиты планеты, а не точно в центре[27].
Наклонение — это угол между плоскостью его орбиты и плоскостью отсчёта (базовой плоскостью). В Солнечной системе наклонение отсчитывают от плоскости орбиты Земли (плоскости эклиптики)[31]. Для экзопланет наклонение измеряют относительно небесной плоскости, перпендикулярной лучу зрения земного наблюдателя[32]. Восемь планет Солнечной системы находятся очень близко к плоскости эклиптики, а орбиты комет и объектов пояса Койпера (как, например, Плутона) сильно наклонены к ней[33]. Точки, где планета пересекает эклиптику и спускается выше или ниже оной, называются соответственно восходящим и нисходящим узлом орбиты[27]. Долгота восходящего узла — это угол между базовой плоскостью и восходящим узлом орбиты. Аргумент периастра (в Солнечной системе — перигелия) — это угол между направлениями от звезды на восходящий узел и на периастр[27].

Наклон оси Править

Ось вращения Земли отклонена примерно на 23° от перпендикуляра к плоскости орбиты

Планеты имеют различный наклон оси вращения к плоскости орбиты. Поэтому количество света, получаемого тем или иным полушарием, меняется в течение года. С этим связан цикл климатических изменений — смена сезонов (времён года). Момент, когда одно из полушарий лучше всего или хуже всего освещено Солнцем, называется солнцестоянием. Они случаются дважды в году. То солнцестояние, в котором данное полушарие планеты освещено лучше всего, называется летним, а второе — зимним.

Осевой наклон Юпитера чрезвычайно низкий, и сезонные изменения там минимальны; Уран же обладает настолько высоким осевым наклоном, что практически «лежит на боку», и одно из его полушарий либо постоянно под солнечным светом, либо постоянно находится в темноте во время солнцестояний[34]. Что касается экзопланет, то их осевые наклоны неизвестны наверняка, однако, большинство «горячих юпитеров» обладают, по-видимому, чрезвычайно низким наклоном, что является результатом близости к звезде[35].

Вращение Править

Помимо того, что планеты обращаются по своей орбите вокруг звезды, они ещё и вращаются вокруг своей оси. Период вращения планеты вокруг оси известен как сутки. Большинство планет Солнечной системы вращаются вокруг своей оси в том же направлении, в каком обращаются вокруг Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Исключения — Венера, которая вращается по часовой стрелке,[36] и Уран[37], экстремальный осевой наклон которого порождает споры, какой полюс считать южным и какой северным, и вращается ли он против часовой или по часовой стрелке[38]. Однако в любом случае вращение Урана ретроградное относительно его орбиты.

Вращение планеты может быть вызвано несколькими факторами ещё на стадии формирования. Изначально угловой момент может быть задан индивидуальными угловыми моментами аккрецируемых объектов на ранних стадиях формирования планеты. Аккреция газа газовыми гигантами также может способствовать заданию углового момента планете. Наконец, даже на последних стадиях формирования планеты случайный сильный удар может непредсказуемо изменить положение её оси[39]. Длительность суток на разных планетах сильно отличается: если Венере требуется 243 земных дня для одного оборота вокруг оси, то газовым гигантам хватает нескольких часов[40]. Период вращения для экзопланет не известен. Однако близкое расположение к звёздам горячих юпитеров означает, что на одной стороне планеты царит вечная ночь, а на другой вечный день (орбита и вращение синхронизированы)[41].

«Чистая орбита» Править

Одна из составляющих определения планеты — чистые от иных объектов окрестности орбиты. Планета, которая очистила свои окрестности, накопила достаточную массу, чтобы собрать или, наоборот, разогнать все планетезимали на своей орбите. То есть, планета обращается по орбите вокруг своего светила в изоляции (если не считать её спутников и троянцев), а не делит свою орбиту с множеством объектов подобных размеров. Этот критерий статуса планеты был предложен МАС в августе 2006 года. Этот критерий лишает такие тела Солнечной системы как Плутон, Эрида и Церера статуса классической планеты, относя их к карликовым планетам[1]. Несмотря на то, что этот критерий относится пока только к планетам Солнечной системы, некоторое количество молодых звёздных систем, находящихся на стадии протопланетного диска, имеют признаки «чистых орбит» у протопланет[42].

Эволюция планетных систем Править

Солнечная система Править

Планеты и карликовые планеты Солнечной системы. (размеры для сравнения, расстояния не соблюдены)

Землеподобные планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс (размеры для сравнения, расстояния не соблюдены)

Четыре газовых гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (размеры для сравнения, расстояния не соблюдены)

Согласно текущему определению термина планета, которое дал МАС, в Солнечной системе находятся восемь классических планет и пять карликовых планет[43]. В порядке увеличения расстояния от Солнца классические планеты расположены так:

Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн

ru.science.wikia.com