Планета земной группы: Планеты земной группы — урок. География, 5 класс.

Содержание

Планеты Земной группы

Солнечная система > Планеты Солнечной системы > Планеты Земной группы

Планеты земного типа Солнечной системы. Пропорции размеров соблюдены

Исследователи изучают просторы Солнечной системы уже много веков, отмечая различные планетарные типы. С момента открытия доступа к экзопланетам наша информационная база стала еще шире. Кроме газовых гигантов, мы находили и объекты земного типа. Что же это?

Определение планет Земной группы

Планета земного типа – небесное тело, представленное силикатными породами или металлом, и обладает твердым поверхностным слоем. Это главное отличие от газовых гигантов, наполненных газами. Термин взят от латинского слова «Terra», что переводится как «Земля». Ниже представлен список, где указано какие есть планеты земной группы.

Структура и особенности планет Земной группы

Все тела наделены схожей структурой: ядро из металла, наполненное железом и окруженное мантией из силикатов. Их поверхностный шар укрыт кратерами, вулканами, горами, каньонами и прочими формированиями.

Есть вторичные атмосферы, созданные вулканической активностью или прибытием комет. Обладают малым количеством спутников или вообще лишены подобных особенностей. У Земли – Луна, а у Марса – Фобос и Деймос. Не наделены кольцевыми системами. Давайте посмотрим, как выглядит характеристика планет земной группы, а также подметим в чем их сходства и отличия на примере Меркурия, Венеры, Земли и Марса.

Хотите изменить жизнь к лучшему?

Опытный таролог ответит на вопросы:

Что ждёт Вас в будущем? Как сложатся отношения? Какое решение — верное?

Основные факты планет Земной группы

Меркурий – наименьшая планета в системе, достигающая 1/3 земного размера. Наделена тонким атмосферным слоем, из-за чего постоянно замерзает и накаляется. Характеризуется высокой плотностью с железом и никелем. Магнитное поле достигает лишь 1% от земного. На поверхности заметно множество глубоких кратерных шрамов и слабый слой силикатных частичек. В 2012 году астрономы заметили следы органического материала. Это строительные блоки для жизни, а также ученые нашли водяной лед.

Строение планет Земной группы

Венера по размеру напоминает Землю, но ее атмосфера слишком плотная и переполнена монооксидом углерода. Из-за этого тепло удерживается на планете, делая ее самой раскаленной планетой в Солнечной системе. На большей части поверхности расположены активные вулканы и глубокие каньоны. Лишь нескольким аппаратам удалось проникнуть на поверхность и выжить на короткий временной промежуток. Кратеров мало, потому что метеоры сгорают в атмосферы, а следы от столкновений покрываются новым материалом благодаря вулканам.

Земля – самая крупная среди планет земной группы и обладает огромным количеством жидкой воды. Она нужна для жизни, которая развивается во всех формах. Есть скалистая поверхность, укрытая каньонами и возвышенностями, а также тяжелое металлическое ядро. В атмосфере присутствует водяной пар, способствующий смягчению суточного температурного режима. На планете существует смена регулярных сезонов. Наибольший нагрев достается участкам возле экваториальной линии. Но сейчас показатели растут из-за человеческой деятельности.

Осевой наклон планет земной группы

Марс располагает самой высокой горой в Солнечной системе. Большая часть поверхности представлена древними отложениями и кратерными формированиями. Но можно найти и более молодые участки. Есть полярные шапки, сокращающие свой размер в летний и весенний периоды. По плотности уступает Земле, а ядро твердое. Исследователи пока не нашли доказательства жизни на Марсе, но обнаружили достаточно намеков. Кроме того, условия на Красной Планете в прошлом были достаточно оптимальными, для существования на ней жизни. Планета обладает водяным льдом, органикой и метаном.

Формирование и общие черты планет Земной группы

Полагают, что планеты земного типа появились первыми. Изначально пылинки сливались, создавая большие объекты. Они располагались ближе к Солнцу, поэтому летучие вещества испарялись. Небесные объекты разрастались до километрового размера, становясь планетезималями. Затем они накапливали все больше пыли и материала.

Анализ показывает, что на раннем этапе развития Солнечной системы могло присутствовать около сотни протопланет, чьи размеры варьировались между Луной и Марсом. Они постоянно сталкивались, за счет чего сливались, выбрасывая мусорные осколки. В итоге, уцелели 4 крупные планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс и Земля.

Хотите изменить жизнь к лучшему?

Опытный таролог ответит на вопросы:

Что ждёт Вас в будущем? Как сложатся отношения? Какое решение — верное?

Все они отличаются высоким показателем плотности, а состав представлен силикатами и металлическим железом. Крупнейшим представителем земного типа выступает Земля. Эти планеты также выделяются общей структурой строения, включающей ядро, мантию и кору. Лишь у двух планет (Земля и Марс) есть спутники.

Текущие исследования планет Земной группы

Исследователи считают, что планеты земного типа – лучшие кандидаты в обнаружении жизни. Конечно, выводы основаны на том, что единственная планета с жизнью – Земля, поэтому ее характеристики и особенности служат своеобразным эталоном.

Все говорит о том, что жизнь способна выживать в экстремальных условиях. Поэтому ее ожидают найти даже на Меркурии и Венере, несмотря на их высокие температуры. Больше всего внимания уделяют Марсу. Это не только главный кандидат в нахождении жизни, но и потенциальная будущая колония.

Если все пойдет по плану, то в 2030-х гг. на Красную планету могут отправить первую партию астронавтов. Сейчас на планете постоянно находятся роверы и орбитальные аппараты, которые ищут воду и признаки жизни.

Экзопланеты земного типа

Многие найденные экзопланеты оказывались газовыми гигантами, потому что их намного проще отыскать. Но с 2005 года мы начали активно улавливать земные объекты благодаря миссии Кеплер. Большую часть  найденных экзопланет оказались супер=землями (похожими на планету Земля, но намного крупнее).

Художественное представление Глизе 876d

Среди таких стоит вспомнить Глизе 876d, чья масса в 7-9 раз превосходит земную. Совершает обороты вокруг красного карлика, отдаленного от нас на 15 световых лет. В системе Глизе 581 нашли 3 земных экзопланеты на расстоянии в 20 световых лет от нас.

Наименьшая – Глизе 581e. Она превышает массу Земли всего в 1.9 раз, но расположена крайне близко к своей звезде. Первой подтвержденной земной экзопланетой была Кеплер-10b, которая больше массы Земли в 3-4 раз. Она отдалена на 460 световых лет и была найдена в 2011 году.

Супер-Земли

Среди экзопланет удалось отыскать множество супер-земель (по размеру они находятся между Землей и Нептуном). Этот тип планет не встретить на территории нашей Солнечной системы, поэтому пока еще не ясно, как именно они выглядят.

Сейчас научный мир ожидает запуска телескопа Джеймс Уэбб, который обещает увеличить силу поиска и приоткроет нам космические тайны

Категории планет Земной группы

Существует разделение планет земного типа. Силикатные – типичные объекты нашей Солнечной системы, представленные каменной мантией и металлическим ядром. Железные – теоретическая разновидность, состоящая полностью из железа. Это придает больший показатель плотности, но сокращает радиус. Такие планеты способны появиться только на территориях с высоким температурным показателем.

Скалистые – еще один теоретический вид, где есть силикатная порода, но нет металлического ядра. Они должны сформироваться подальше от звезды. Углеродистые – наделены металлическим ядром, вокруг которого скопился углеродосодержащий минерал.

Раньше мы думали, что детально изучили процесс планетарного формирования. Но рассмотрение экзопланет заставляет находить множество пробелов и приниматься за новые исследования. Это расширяет также условия поиска жизни в чужих мирах. Кто знает, что мы там увидим, если сможем послать зонд.

Планеты земной группы — Учебник по Астрономии (уровень стандарта). 11 класс. Пришляк

Учебник по Астрономии (уровень стандарта).

11 класс. Пришляк

Изучив этот параграф, мы узнаем:

• какие условия существуют на поверхности планет земной группы;

• почему на Венере и днем, и ночью невероятная жара;

• есть ли жизнь на Марсе.

1. Планеты земной группы

Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — по сравнению с планетами-гигантами имеют относительно небольшие размеры, твердую поверхность и значительную плотность (около 5 г/см3), так как состоят преимущественно из тяжелых химических элементов (рис. 8.1). Эти планеты имеют горячее металлическое ядро, окруженное мантией из силикатных пород. Верхний слой планет — кора, формируется под действием, как внутреннего тепла, так и внешних (космических) факторов. Но температура на поверхности планет земной группы существенно отличается, потому что они получают от Солнца разное количество энергии. К тому же в атмосферах Меркурия, Венеры и Марса почти нет кислорода, а давление существенно отличается от атмосферного давления на Земле. Если на поверхности Земли есть условия для существования жизни, то на поверхности других планет пока не обнаружено даже примитивных бактерий.

Рис. 8.1. Относительные размеры планет земной группы

2. Меркурий

Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы, которую редко кому приходилось наблюдать невооруженным глазом, потому что она находится близко от Солнца. Меркурий очень медленно вращается вокруг своей оси — солнечные сутки вдвое длиннее, чем период его обращения вокруг Солнца. Следовательно, в течение почти трех месяцев там светит Солнце и столько же продолжается ночь.

Снимки поверхности Меркурия, сделанные с помощью АМС «Маринер-10» (США), поражают сходством его рельефа с поверхностью Луны — такое же огромное количество кратеров, что свидетельствует об одинаковой природе этих космических тел (рис. 8.2). Кратеры на Меркурии названы именами известных поэтов, писателей, художников, композиторов. Один из крупных кратеров назван в честь Тараса Шевченко.

Рис. 8.2. Кратеры на Меркурии

На поверхности Меркурия были обнаружены также огромные равнины, заполненные застывшей базальтовой лавой. Это свидетельствует о том, что планета была когда-то разогрета, вследствие чего в то время происходила интенсивная вулканическая деятельность (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Застывшая лава на равнине Калорис свидетельствует о том, что Меркурий 3 млрд лет назад был разогрет за счет внутреннего тепла, и тогда действовали сотни вулканов. Свежие кратеры образовались после падения метеоритов

Для любознательных

Продолжительность дня и ночи и погода на Меркурии не изменяются, так как его ось вращения почти перпендикулярна к плоскости орбиты, и смены времен года на нем не происходит. Дневная температура достигает +430 °С, но в течение ночи поверхность планеты сильно охлаждается, и температура на рассвете снижается до -170°С. Почва Меркурия очень раздроблена и имеет низкую теплопроводность, поэтому уже на глубине нескольких десятков сантиметров температура не меняется. Меркурий не может удерживать постоянную атмосферу, но у поверхности планеты удалось обнаружить присутствие атомов гелия — это объясняется солнечным ветром, который состоит из элементарных частиц и отдельных ядер легких химических элементов. В гравитационном поле Меркурия атомы гелия могут двигаться не более 200 суток, а затем теряются в межпланетном пространстве. Итак, атмосфера этой планеты напоминает реку, составляющие которой постоянно «плывут» от Солнца мимо Меркурия до Земли и более далеких планет.

3. Венера

Венера привлекает внимание людей тем, что на нашем небе ее яркость в десятки раз превышает блеск звезд первой звездной величины. Украинское народное название планеты — Вечерняя или Утренняя звезда, потому что она первой появляется на вечернем небосклоне и последней гаснет на рассвете.

Долгое время Венеру называли планетой загадок, ибо плотные облака закрывают ее поверхность (рис. 8.4). Только недавно радионаблюдения обнаружили, что Венера медленно вращается вокруг оси в обратном направлении (по сравнению с вращением Земли) и солнечные сутки там продолжаются 117 земных суток.

Рис. 8.4. Облака на Венере, видимые во время наблюдений при помощи телескопа

На первый взгляд, Венера очень похожа на Землю, потому, что эти планеты имеют почти одинаковые размеры и массу. Астрономы ожидали, что климат на Венере немного теплее по сравнению с земным, а фантасты даже писали о возможной жизни на этой таинственной планете. Впервые в истории человечества АМС серии «Венера» (СССР) совершили мягкую посадку на Венеру и передали на Землю телевизионное изображение ее поверхности (рис. 8.5, 8.6).

Рис. 8.5. Панорама поверхности Венеры, которую передала АМС «Венера-14». Небо днем тусклое, как на Земле перед дождем. Цвет облаков и поверхности красный, потому что атмосфера поглощает солнечные лучи в синей части спектра

Рис. 8.6. АМС «Венера-14» (СССР)

В облаках на Венере кроме паров воды образуются капли серной кислоты, но к поверхности эти кислотные дожди не долетают, так как под облаками температура резко повышается (на поверхности +480 °С) и капли испаряются. Основной слой облаков находится на значительной высоте (50—60 км), что объясняется большим атмосферным давлением, которое у поверхности достигает 90 атм — такое давление на Земле в океане на глубине 900 м.

Облака на Венере, скорее, напоминают слабую мглу, в которой видны предметы на расстоянии до 1 км. Загадкой Венеры остается вопрос: почему в атмосфере планеты так много углекислого газа и так мало воды? Исследования показывают, что общее количество углекислого газа и воды, которая выделялась при извержении вулканов на Земле и Венере, было когда-то примерно одинаковым. Возникает естественный вопрос: куда делась вода с поверхности Венеры? Были ли когда-то на Венере океаны и моря?

Астрономы составили подробную карту Венеры, на которой обозначены сотни кратеров, большинство из которых прежде были вулканами, потому что почти 80% поверхности Венеры покрыты вулканической лавой (рис. 8.7). Некоторые кратеры образовались после падения астероидов. По традиции названия кратеров на Венере даются в честь выдающихся женщин, сделавших существенный вклад в прогресс нашей цивилизации. Один из вулканов назвали в честь астронома Харьковской астрономической обсерватории Валентины Федорец.

Рис. 8.7. При помощи радиолокатора удалось заглянуть под облака. Поверхность Венеры покрыта лавой от извержения вулканов

Для любознательных

Температура поверхности Венеры составляет +480 °С, остается постоянной в течение суток и не меняется в зависимости от расстояния до полюса или экватора. При таких условиях на Венере не происходит резких изменений погоды — никогда не бывает ураганов, а скорость ветра у поверхности не превышает 1 м/с. Высокая температура у поверхности планеты обусловлена парниковым эффектом. Главная составляющая атмосферы Венеры — углекислый газ (СО2) — около 97% объема. Неожиданностью оказалось то, что в течение двухмесячной ночи на поверхности Венеры не наблюдается абсолютной темноты. Кроме постоянных вспышек молний, сопровождающихся раскатами грома, ночью видно свечение верхних слоев атмосферы. Ночное освещение усиливают огни от действующих вулканов, которые, вследствие преломления лучей в атмосфере, видны на расстоянии сотен километров.

Для будущих космонавтов

На поверхности Венеры человек выжить не сможет, так как современные скафандры не выдержат атмосферное давление в 90 атм. Возможно, что космонавты будут пользоваться самолетами и воздушными шарами, которые смогут летать в верхних слоях атмосферы планеты на высотах около 50 км, где температура и давление такие, как на Земле. Не исключена возможность существования чужих форм жизни, которые приспособились к условиям на Венере, ведь даже некоторые виды земных бактерий могли бы выжить в облаках на этих высотах. Фантасты предлагают поселить в облаках бактерии, которые будут поглощать углекислый газ и выделять кислород. Со временем на Венере может понизиться температура, на поверхность выпадут дожди, потекут реки и снова образуются моря.

4. Марс

Названный когда-то за свой красный цвет в честь бога войны, «кровавый» Марс во время противостояний по яркости уступает только Венере. Хотя масса и радиус Марса меньше, чем Земли, но продолжительность суток (24,6 ч) и смена времен года (ось вращения наклонена под углом 65° к плоскости орбиты) напоминают нашу планету. Правда, продолжительность сезонов на Марсе почти в 2 раза длиннее, чем на Земле. Даже в небольшие телескопы на Марсе видны белые полярные шапки (рис. 8.8), свидетельствующие о наличии воды в атмосфере планеты.

Рис. 8.8. Вид Марса в телескоп

Марс привлек особое внимание людей после того, как в 1877 г. итальянский астроном Д. Скиапарелли открыл каналы. Тоненькие, едва заметные линии, соединявшие темные участки поверхности Марса, напоминали человечеству оросительные системы на Земле, поэтому фантасты выдвинули идею о высоком интеллекте марсианской цивилизации. Эти сообщения увлекли американского миллионера П. Ловелла, который оставил торговлю и специально для поисков жизни на Марсе построил огромную астрономическую обсерваторию. После исследования Марса с помощью АМС было установлено, что каналы являются своеобразной оптической иллюзией, которую создают отдельные участки марсианского ландшафта — горы, долины, кратеры (рис. 8.9).

Рис. 8.9. «Каналы» на Марсе оказались своеобразной оптической иллюзией, которую создают отдельные участки марсианского ландшафта. Рисунок итальянского астронома Д. Скиапарелли

С близкого расстояния Марс больше похож на Луну, чем на Землю, ибо множество круглых кратеров свидетельствует об интенсивной метеоритной бомбардировке в прошлом. На некоторых склонах метеоритных кратеров видны застывшие потоки какой-то жидкости, — возможно, при взрыве из недр выделялась вода, а потом при низкой температуре снова замерзала (рис. 8.10, 8.11). Ряд кратеров на Марсе назвали в честь украинских астрономов: Барабашов, Герасимович, Семейкино, Струве, Фесенков.

Рис. 8.10. Марс с высоты нескольких сотен километров. На горизонте — тонкий слой разреженной атмосферы. Слева — странный кратер, напоминающий лицо человека, который улыбается

Рис. 8.11. Вулкан Олимп, расположенный недалеко от экватора Марса, — самая высокая гора Солнечной системы. Диаметр вулканической платформы достигает 700 км, вершина имеет высоту 27 км, а диаметр жерла вулкана — 75 км

Есть ли жизнь на Марсе? Разреженная атмосфера и большие суточные перепады температуры делают невозможным существование высокоразвитых форм жизни растений или животных. На снимках поверхности (рис. 8.12) видно красную пустыню с дюнами песка, который переносится ветром на тысячи километров. Красный цвет марсианского грунта объясняют значительным содержанием (до 16%) оксидов железа (обычной ржавчины). Об отсутствии жизни на поверхности Марса свидетельствуют также результаты экспериментов, которые непосредственно проводились при помощи АМС — присутствие микроорганизмов на поверхности не зарегистрировано.

Рис. 8.12. Панорама поверхности Марса. Красный цвет поверхности придают окислы железа. Сильные ветры поднимают пыль, поэтому цвет неба тоже розовый. Слева рельсы, по которым съехал марсоход — он остановился под камнем на холме. Внизу справа — парашют

На Марсе никогда не выпадает дождь, поэтому паров воды в атмосфере в 100 раз меньше, чем на Земле. На самой поверхности Марса вода в жидком состоянии не замечена, потому что при давлении 0,006 атм температура кипения воды снижается до +3°С. То есть как только на поверхности образуется небольшая лужа, вода закипает и испаряется. Запасов воды в виде снега и льда под поверхностью Марса может быть намного больше — если бы равномерно ее распределить по поверхности, то глубина такого моря могла бы достигать нескольких сотен метров. Русла высохших рек на поверхности свидетельствуют, что в прошлом на Марсе была более плотная атмосфера, выпадали дожди и могла существовать жизнь. Климат на Марсе мог измениться из-за столкновения с астероидом.

Для любознательных

На Марсе обнаружена очень разреженная атмосфера. Главная ее составляющая — углекислый газ СО2 (95% объема). Атмосферное давление не превышает 0,006 атм (такое низкое давление наблюдается в земной атмосфере на высоте 20 км), поэтому парниковый эффект невелик — этим объясняются значительные суточные колебания температуры. Самая высокая температура летом вблизи экватора на темных участках почвы поднимается до +22°С, но в том же месте температура перед рассветом опускается до -50°С. Зимой у полюсов, где полярная ночь длится 8 месяцев, мороз достигает -133 °С, — это самая низкая возможная температура на поверхности Марса. При таких условиях начинается конденсация углекислого газа, когда выделяется тепло. Температура остается постоянной, пока весь углекислый газ из атмосферы не перейдет в твердое состояние.

Для будущих космонавтов

На поверхности Марса тоже следует одевать скафандры, но опыт космических экспедиций на Луну показывает, что люди смогут работать на этой планете. Основной проблемой марсианских экспедиций будет большая продолжительность космических перелетов Земля — Марс — Земля (см. § 5), потому что космонавты будут вынуждены находиться за пределами Земли более двух лет. Межпланетный корабль с массой в несколько тысяч тонн будут монтировать на орбите вокруг Земли, и возможно на Марс полетит международная экспедиция из 5—10 космонавтов. В будущем на Марсе могут создать космическую базу — строительным материалом послужат горные породы, а источником энергии — солнечные лучи. Воду можно использовать для получения кислорода и водорода, которые станут дополнительным источником энергии. Не исключено, что под поверхностью Марса могут существовать залежи нефти и газа. Наконец, экспедиции разгадают основную тайну этой планеты — есть ли на Марсе какие-либо живые организмы?

Выводы

Хотя планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) похожи по размерам, массе и внутреннему строению, но физические условия на поверхности Меркурия, Венеры и Марса очень отличаются от земных, поэтому там не обнаружены признаки жизни. На Меркурии отсутствует постоянная атмосфера, поэтому колебания температуры в течение суток там почти такие же, как на Луне. На Венере плотная атмосфера из углекислого газа создает невозможные для существования живых существ условия — там и днем и ночью температура +480°С. Марс будет первой планетой, которую в недалеком будущем посетят люди, но жить там можно только в скафандрах. Есть предположение, что некогда на Марсе была более плотная атмосфера, выпадали дожди, текли реки и, возможно, существовала жизнь. Не исключено, что и теперь живые организмы существуют под поверхностью планеты, где обнаружено большое количество льда.

Тесты

1. С поверхности какой планеты земной группы никогда нельзя увидеть Солнце?

А. Меркурия. Б. Венеры. В. Земли. Г. Марса.

2. На каких планетах земной группы в облаках обнаружена серная кислота?

А. На Меркурии. Б. На Венере. В. На Земле. Г. На Марсе.

3. На поверхности какой планеты земной группы наблюдается самый длинный день?

А. На Меркурии. Б. На Венере. В. На Земле. Г. На Марсе.

4. Какая планета земной группы имеет самую плотную атмосферу?

А. Меркурий. Б. Венера. В. Земля. Г. Марс.

5. На поверхности какой планеты земной группы наблюдается самая большая продолжительность солнечных суток?

А. На Меркурии. Б. На Венере. В. На Земле. Г. На Марсе.

6. Почему Меркурий не может удерживать постоянную атмосферу?

7. Какая планета обращается вокруг оси в противоположном по сравнению с Землей направлении?

8. На каких планетах земной группы происходит смена времен года?

9. Венера находится дальше от Солнца, чем Меркурий, тогда почему температура на ее поверхности выше, чем на Меркурии?

10. Какие существуют доказательства того, что на поверхности Марса когда-то была вода в жидком состоянии?

11. На каких планетах земной группы возможно существование жизни?

12. Вычислите свой вес на поверхности Меркурия, Венеры и Марса.

13. Вычислите наименьшее и наибольшее расстояния между Землей и Марсом.

Диспуты на предложенные темы

14. Могли бы разумные марсиане, наблюдая Землю в свои телескопы, обнаружить доказательства существования жизни? Существование разумной цивилизации на Земле?

Задания для наблюдений

15. Нарисуйте положения Венеры относительно горизонта и относительно звезд и наблюдайте, как меняются эти положения в течение нескольких недель. Сделайте вывод, как изменилась яркость планеты за это время.

16. Во время противостояний Марса определите моменты, когда планета останавливается и начинает двигаться относительно звезд в обратном направлении — с востока на запад.

Ключевые понятия и термины:

Вечерняя или Утренняя заря, Марсианские каналы, пылевые бури, планеты земной группы, полярные шапки.

Попередня

Сторінка

Наступна

Сторінка

Планеты
земной группы
Планеты-гиганты
Общие
закономерности движения планет
Прочее
население: астероиды, кометы, метеорные тела, излучение

В Солнечной системе живут самые разнообразные
обитатели. Если не говорить о Солнце, в свете которого меркнет все, то
главными членами Солнечной системы являются планеты.
Планеты являются вторыми по значимости, потому что они – самые массивные
тела, находящиеся на орбитах вокруг Солнца.

Планеты в Солнечной системе собрались в две
компании. Более близкой к Солнцу является четверка планет земной группы. Они получили свое название
за сходство с нашей планетой Земля. На уже почтенных расстояниях от
центрального светила расположились планеты-гиганты.
Их тоже четыре. Давайте посмотрим, чем же эти две группы друг от друга
отличаются.

Планеты земной группы

К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс.
Мы их перечислили в порядке удаленности от Солнца. При исследовании этих
планет выяснилось, что все они обладают малыми размерами и, главное, массами.
Самая массивная из планет земной группы – Земля – в 330 000
раз легче Солнца. Однако плотность планет земной группы довольно велика:
в среднем, она в пять раз больше плотности воды.

  

Обратите внимание на то, как Солнце расположено
относительно орбит. Видно, что для орбит Земли и Венеры Солнце находится
почти в центре. По меньшей мере, на глаз увидеть то расстояние, на которое
Солнце от центра отстоит, трудно. Для Меркурия и Марса очевидна эллиптичность
их орбит, о центра которых Солнце заметно удалено. Орбиты Марса и, особенно,
Меркурия существенно вытянуты. Посмотрите, как в разных точках орбиты Марса
меняется расстояние до орбиты Земли. Для большей ясности в рассматриваемом
вопросе Вы можете обратиться к материалам другой страницы  

Может, это Вам и покажется по началу и без того
очевидным и лишним, но эти четыре планеты имеют твердую поверхность. Впрочем,
Земля, скорее, обладает поверхностью жидкой. Однако у океанов есть твердое
дно.

Планеты земной группы довольно-таки по-разному
вращаются вокруг своей оси: один оборот длится от 24 часов для
Земли и до 243-х суток у Венеры.

У планет есть атмосферы: довольно плотная у Венеры и
почти незаметная у Меркурия. Можно даже, не боясь сильно ошибиться, сказать,
что Меркурий атмосферы не имеет. Земля в этом показателе ближе к Венере, а
Марс занимает промежуточное положение между нашей планетой и Меркурием.
Состоят эти атмосферы из веществ, молекулы которых относительно тяжелы. В
атмосферах Земли, Венеры, Марса можно обнаружить углекислый газ, водяные
пары, азот. Меркурий забирает частицы для своей воздушной оболочки из
солнечного ветра, а потому в атмосфере планеты, напротив, много легкого
гелия. Но гелий в атмосфере не задерживается и улетучивается, на место
утраченных частиц Меркурий «приглашает» из окружающего пространства
новые. Атмосфера у Меркурия, как бы, не своя.

Схож и химический состав планет первой четверки.
Они, в основном, состоят из соединений кремния (силикатов)
и железа. Остальные элементы, конечно, тоже присутствуют, но их относительно немного.

Строение планет земной группы также одинаково. В
центре планет есть железные ядра разной массы. По-видимому, только Венера не
имеет расплавленного железного ядра. У остальных часть его находится в жидком
состоянии. Выше ядра находится слой, который называют мантией. Это те самые
соединения кремния, о которых было сказано чуть раньше. Мантия тоже может
подразделяться на слои: внешний твердый и внутренний жидкий. Верхний
слой мантии называют корой. Он
подвергается различным внешним воздействиям и несколько отличается от более близких
к центру планет слоев мантии.

У этих планет есть магнитные
поля: почти незаметное у Венеры и ощутимое у Земли. Меркурий и Марс
обладают магнитными полями средней напряженности.

Наконец, планеты земной группы бедны естественными спутниками – еще одним типом
небесных тел, населяющих Солнечную систему. Эти тела вращаются не вокруг
Солнца, а вокруг планет. В этом смысле, планеты являются спутниками Солнца.
Так вот, на четыре планеты земной группы приходится всего три спутника: один
большой у Земли и два крохотных у Марса.

Планеты-гиганты

Планеты-гиганты расположились за орбитой Марса. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Уже давно астрономы знают, что планеты-гиганты гораздо больше и массивнее
планет земной группы. Самый легкий гигант – Уран – в 14,5 раза массивнее
Земли. Но даже самая массивная планета Солнечной системы – Юпитер – в 1
000 раз уступает в этом показателе Солнцу. Впрочем, надо сказать, что по
астрономическим меркам эту разницу можно назвать значительной, но не
огромной. В то же время, плотность планет гигантов 3-7 раз уступает
плотности планет земной группы.

  

На рисунке представлены орбиты
планет-гигантов и Плутона. С помощью верхнего изображения мы смотрим на
Солнечную систему с точки, расположенной над северным полюсом Солнца.
Исследуйте эту схему, как и схему орбит земной группы, приведенную выше. Нижний же рисунок перемещает нас в
плоскость орбиты Плутона. Видно, насколько она сильно наклонена к орбитам
других планет.

У планет-гигантов нет ни твердой, ни жидкой
поверхности. Газы их обширных атмосфер, уплотняясь с приближением к
центру, постепенно переходят в жидкое состояние. Именно
отсутствие резкого перехода от газобразного состояния
вещества в атмосфере к твердому или жидкому позволяет нам говорить о
планетах-гигантах как о планетах без поверхности.

Эти планеты быстро совершают один оборот вокруг
своей оси (10-18 часов). При этом, они вращаются слоями: слой планеты,
расположенный вблизи экватора, вращается быстрее всего, а околополярные
области являются самыми неторопливыми. Как мы увидели раньше, планеты-гиганты
– нетвердые планеты, этим обстоятельством и вызвано их необычное вращение. По
той же причине гиганты сжаты у полюсов, что можно заметить в простой
телескоп. Солнце, являясь газовым шаром, тоже вращается слоями, но
с периодом 25-35 суток.

Юпитер и Сатурн, их атмосферы состоят из легких элементов: водорода и гелия. Уран и Нептун
в значительной степени содержат в себе метан, аммиак, воду и другие не
слишком тяжелые соединения. Другие элементы тоже есть, но их гораздо меньше.
Ученые выяснили, что с увеличением массы гиганта растет и его атмосфера.
Следовательно, самой обширной атмосферой обладает Юпитер. Уран и Нептун,
близкие по массе, мало отличаются и своими атмосферами. Сатурн занимает
промежуточное положение. Разница в химическом составе гигантов обусловлена
ходом эволюции Солнечной системы.

В центре гигантов есть небольшое твердое ядро, но
оно относительно невелико. Как было сказано, атмосфера каждого гиганта плавно
переходит в жидкость, а та постепенно тоже уплотняется к центру планет.
Скорее всего, в недрах планет-гигантов, где высоки давление и температура,
есть слой водорода, обладающего металлическими свойствами. Это необычное
вещество не является в полной мере ни газообразным, ни твердым. Но оно
обладает важным свойством: проводит ток. Благодаря этому, планеты-гиганты
обладают магнитным полем. Здесь, впрочем, есть много неясного, требующего
уточнений в будущем.

Магнитные поля планет-гигантов, в целом, превосходят
магнитные поля планет земной группы. Интенсивность магнитного поля
качественно определяется размерами магнитосферы планеты:
пространства вокруг нее, в котором магнитное поле Солнца уступает планетному.
Влияние солнечного ветра – потока заряженных частиц, вырывающихся с
поверхности Солнца, – делает очертания магнитосфер несимметричными. В
направлении Солнца магнитосферы сплюснуты и непротяженны, зато в обратном
направлении они сильно вытянуты (см. подробнее на примере магнитосферы
Земли). У всех
исследованных планет, кроме Сатурна, ось симметрии магнитного поля составляет
значительный угол с осью вращения самой планеты.

Почти все естественные спутники планет в Солнечной
системе вращаются вокруг планет-гигантов. Точное их число еще не известно. Но
лишь три из 102-[ известного на сегодня спутника имеют отношение к планетам
земной группы. У Сатурна открыто 30 спутников, у Урана – 21, у
Юпитера – 39, у Нептуна – 8.

Кроме спутников, планеты-гиганты обзавелись еще
и кольцами – скоплениями мелких
частиц, вращающихся вокруг планет и собравшихся вблизи плоскости их
экваторов. Однако только Сатурн обладает внушительными по размерам кольцами.
Остальные планеты-гиганты обладают лишь невнятными и еле различимыми
колечками. Впрочем, планеты первой четверки не обладают и такими. За
подробностями о кольцах Вы можете отправиться прямо к
Сатурну.

  

Завершая наш планетный обзор, вспомним
о различиях планет двух групп. Планеты земной группы обладают существенно
меньшими размерами и массами, но большей плотностью. Они ближе расположены к
Солнцу и, как мы знаем, быстрее движутся по орбитам. Кроме того, они гораздо
медленнее вращаются вокруг своей оси и меньше сжаты у полюсов, чем
планеты-гиганты. Последние имеют гораздо более внушительные атмосферы и
магнитосферы. Они состоят, преимущественно, из легких элементов и
веществ, у них нет твердой или жидкой поверхности. Число естественных
спутников у планет этой группы велико: 98 из 102 известных в
Солнечной системе. Также у планет-гигантов есть образования из мелких частиц
– кольца, которые отсутствуют у планет земной группы.

Сейчас астрономам известны девять больших планет.
Однако планет земной группы и планет-гигантов набирается лишь восемь. 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. Он
больше походит на некоторые спутники планет-гигантов, причем кое-каким из них
уступает в массе и размерах. Плотность Плутона примерно в два раза больше
плотности воды. У Плутона есть один спутник. О магнитном поле планеты точно
ничего неизвестно. Из-за удаленности своей эта планета изучена крайне плохо.
На рубеже веков и тысячелетий астрономы стали подумывать об исключении
Плутона из списка планет…

Общие закономерности движения планет

Исследуя движение планет Солнечной системы, ученые выявили несколько
правил, которым это движение подчиняется. О физической основе движения сказано
здесь   , а мы сейчас поговорим о тех правилах,
которые вовсе не следуют из общих физических законов.

Все без исключения планеты движутся по орбитам в
одну сторону, совпадающую с направлением вращения Солнца вокруг своей оси.
Это направление против часовой стрелки, если смотреть на Солнечную систему со
стороны Северного полюса Земли (а также Солнца и других планет). Такое
направление называют прямым.
(Противоположное направление — обратным). 

Вокруг своей оси большинство планет тоже вращается в
прямом направлении (с запада на восток). Уран и Плутон вращаются лежа на
боку. Тот небольшой угол, который есть между плоскостью орбиты каждой из этих
двух планет и осью их осевого вращения, позволяют определить и для них
направление вращения вокруг оси. Это направление обратное. Чуть по иному
обстоит дело с Венерой. Ось вращения планеты почти перпендикулярна плоскости
орбиты, но и тут наблюдается обратное вращение. У всех остальных планет угол
между осью вращения и плоскостью орбиты не больше чем на
30° отличается от прямого. Повторимся: у этих планет прямое осевое
вращение.

  

Уже упоминавшиеся плоскости орбит почти без исключений
близки к плоскости экватора Солнца. Только орбита Плутона больше, чем на
15°, отстоит от этого среднего уровня. Эта градусная величина
называется наклоном орбиты. Для
остальных планет этот наклон меньше, чем 5°. Только
Меркурий дотянул до 7°. Меркурий и Плутон, таким образом, имеют самые
вытянутые орбиты (см. опять же  ),
которые значительно наклонены к некоторой средней плоскости Солнечной
системы. За эту нулевую плоскость обычно принимают не плоскость солнечного
экватора, а плоскость орбиты Земли. Для нас, живущих на Земле, эта плоскость
совпадает с плоскостью эклиптики – годовому пути Солнца по небу.
Существование этого пути – собственно, следствие вращения Земли вокруг
Солнца. По приведенному ниже рисунку не стоит делать скоропалительных выводов
о том, что, скажем, плоскости орбит Марса, Сатурна и Нептуна совпадают.
Плоскости этих орбит имеют почти одинаковый наклон к плоскости орбиты Земли.
Однако это не означает, что угла наклона этих орбит друг к другу не
существует.

  

Большинство известных спутников вокруг своих планет
также вращаются в прямом направлении, за немногими исключениями. Орбиты
спутников в большинстве своем близки к плоскости экваторов своих планет.

Под конец хочется приобщить ко всему и такое
непростое понятие как момент количества
движения. Вся прелесть этой физической величины заключается в том, что
никакие события внутри системы взаимодействующих тел не приводят к изменению
общего для системы момента количества движения. Чтобы не происходило в
прошлом в Солнечной системе, эта физическая величина и миллиарды лет назад
была такой же, как и сейчас. Такой она и останется, если нечто внешнее не
вмешается. 

Момент количества движения вычисляется для
вращающихся тел. Он количественно характеризует это вращение. Тела могут
вращаться как вокруг своей оси, так и вокруг другого тела. Для планет
подходит второй случай. Так как размеры планет невелики в сравнении с радиусами
их орбит, то для нашей задачи их можно приближенно считать точечными. Момент
количества движения, присущий планете, вычисляется простым перемножением
массы планеты, радиуса ее орбиты и скорости движения по ней (L=m.r.v). 

Для Солнца, которое находится в центре Солнечной
системы и вращается вокруг своей оси, момент количества движения вычисляется
сложнее. Весь объем Солнца нужно сперва мысленно разбить на бессчетное
количество частиц, а уже потом, по тому же правилу, для каждой из этих частиц
посчитать момент количества движения. Наконец, результаты по всем частицам
нужно сложить. Ученым в такой непростой, казалось, задаче, помогает
интегрирование. Это математическое действие сильно упрощает решение, однако у
нас нет возможности объяснить все его тонкости.

Ниже мы приводим посчитанные для Солнца и каждой из
планет их моменты количества движения, считая для Земли его равным единице.
Заметьте, что сильнее всего повлияла на распределение момента количества
движения в Солнечной системе масса тел. Важной характеристикой всей Солнечной
системы является особенность этого распределения между планетами и Солнцем.
На Солнце, в 750 раз превосходящее по массе все, что вокруг него
вращается, приходится меньше 2% всего момента количества движения Солнечной
системы. В этом смысле первыми являются планеты.
 

Солнце

Меркурий

Венера

Земля

Марс

Юпитер

Сатурн

Уран

Нептун

Плутон

~23

~0,03

~0,7

1

~0,15

~715

~290

~65

~92

~0,01

Прочее население 

Между орбитами Юпитера и Марса проходят орбиты тысяч
небольших (в среднем, несколько километров) и немассивных тел,
именуемых астероидами. Эти тела,
которые еще именуют малыми планетами,
не имеют правильной формы и по химическому составу близки к планетам земной
группы. Орбиты астероидов имеют различные углы с плоскостью эклиптики. Эти
орбиты часто заметно вытянуты. Однако все известные астероиды вращаются
вокруг Солнца в прямом направлении. За орбитой Нептуна, как позволяют судить
последние наблюдения, тоже находится пояс астероидов. Орбита планеты Плутон,
видимо, уже проходит внутри этого пояса.

Похожи на малые
планеты и кометы, состоящие из смеси
замерзших газов и пыли (грязные снежки). Приближаясь к Солнцу, кометы
прогреваются, и с их поверхности начинают испаряться газы, которые светятся
под воздействием солнечного излучения. Солнечный же ветер отбрасывает
испарившиеся частицы, образуя так называемые кометные хвосты, направленные
всегда прочь от Солнца. Как и астероиды, кометы обладают малыми массами.
Размеры комет за счет длины хвоста могут значительно превосходить размер
самого Солнца. При этом средняя плотность комет ничтожно мала. Орбиты
хвостатых светил могут быть самыми различными: у них всевозможные
эксцентриситеты, наклоны к плоскости эклиптики. Кометы могут двигаться вокруг
Солнца, как в прямом, так и в обратном направлении.

По самым разным орбитам в Солнечной системе движется
бессчетное число крохотных метеорных тел.
Их размеры составляют от долей миллиметра до нескольких метров. Строго
говоря, между метеорными телами и астероидами нет четкого разграничения.
Иногда удается найти на поверхности Земли упавшие метеорные тела – метеориты. Исследования показали, что метеориты
можно разделить на три группы: каменные, железо-каменные и железные.
Разделение происходит на основе содержания в метеоритах металлов: железа и
никеля.

Вся Солнечная
система пронизана излучением всех длин волн. Это, в основном, излучение
Солнца. Планеты тоже излучают в тепловых лучах. Видим же мы их благодаря
отраженному свету Солнца. Частицы, вырывающиеся с поверхности Солнца,
образуют изменяющиеся по интенсивности потоки солнечного ветра, который также
заметен в любой точке Солнечной системы вне пределов магнитосфер планет.