Форма орбит планет


Традиционно многие представляют орбиты планет как окружности. Но действительно ли планеты вращаются вокруг Солнца по круговым траекториям?

На самом деле нет. Ещё в начале XVII в. Иоганн Кеплер проанализировал результаты наблюдений за Марсом и осознал, что его орбита имеет форму эллипса, то есть, грубо говоря, овала. Эллипс обладает двумя фокусами, и как раз в одном из них и располагается звезда. Со временем наблюдения подтвердили, что эллиптическую орбиту имеют все планеты Солнечной системы, а также и другие тела (астероиды, карликовые планеты), обращающиеся вокруг Солнца. Более того, спутники планет также вращаются вокруг своих планет по траекториям эллиптичной формы.

Из-за такой формы расстояние между каждой планетой и Солнцем меняется со временем. Точка орбиты, наиболее удаленная от звезды, именуется афелием, а ближайшая к светилу точка называется перигелием.

Стоит отметить, что окружность является частным случаем эллипса.


ществует специальное число, называемое эксцентриситетом, которое показывает, насколько эллипс близок к окружности. Если он равен нулю, то эллипс является идеальным кругом, а если близок к единице, то эллипс становится сильно растянутым. Например, расстояние между Землей и Солнцем меняется от 147 млн км в перигелии до 152 млн км в афелии, и эксцентриситет земной орбиты равен 0,017. Наибольшим эксцентриситетом, равным 0,206, обладает Меркурий, его радиус орбиты меняется от 46 до 70 млн км.

На самом деле эллиптичность орбиты можно математически доказать, используя законы Ньютона и рассматривая взаимодействия Солнца и планеты. Однако, если учесть ещё и взаимодействие планет между собой, то окажется, что форма орбит станет откланяться от идеального эллипса! Такие отклонения называют возмущениями. Из-за них абсолютно точно рассчитать орбиты становится невозможно. Так, астрономы не могут сказать, где именно окажется Плутон на небе через 20 млн лет, хотя прогноз на несколько тысячелетий вперед им вполне по силам.

Список использованных источников

• https://antipin-sl.livejournal.com/2349142.html • https://sreda.temadnya.com/1512468986406897785/chto-takoe-orbita-planety/

Источник: SunPlanets.info

Элементы орбиты

У каждой орбиты имеется свой набор параметров. К тому же, именно он задаёт её форму, размер и расположение в пространстве.
В астрономии принято использовать кеплеровы элементы орбиты. К ним относятся:


  • большая полуось — геометрическая характеристика объектов. Образуется коническим сечением, то есть пересечением плоскости с поверхности кругового конуса.
  • эксцентриситет — это параметр конического сечения, выраженный в числах. Он указывает его отклонение от окружности.
  • наклонение — угол между плоскость и орбитой.
  • аргумент перицентра — угол между направлениями из центра на восходящий узел орбиты. Сам перицентр определяют как ближнюю точку орбиты к притягивающему центру.
  • долгота восходящего узла — математическое описание линии плоскости орбиты в отношении к базовой плоскости.
  • средняя аномалия — это произведение среднего движения тела и интервала времени от перицентра. Имеет стабильную угловую скорость.

Орбиты солнечной системы

Разумеется, центр нашей системы это Солнце. Собственно в нём заключена основная масса всей системы. Поэтому своей силой тяготения оно притягивает небесные тела.

Солнце

Стоит отметить, значительное количество космических тел в солнечной системе движутся приблизительно в одной области. Её называют эклиптикой. Другие объекты имеют больший угол наклона по отношению к ней.

Все планеты и многие другие тела вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки. Кстати, сама центральная звезда движется в этом же направлении. К тому же почти все планеты обращаются вокруг своей оси в эту же сторону. Только Венера и Уран имеют противоположное течение.
Интересно, что чем больше удалена планета от Солнца, тем дальше расстояние между орбитами объектов.

Уран (слева) и Венера (справа)

С точки зрения астрономов, небесные тела направляются по эллипсу. Иначе говоря, они движутся по замкнутой кривой на плоскости. В одной из точек эллипса расположено Солнце. Чем ближе объект к нему, тем значительней угловая скорость вращения. Следовательно меньше период обращения. Проще говоря, короче год.

Планеты солнечной системы


Между прочим, очень часто нашу систему делят на две зоны: внутреннюю и внешнюю.

К внутренней относятся пояс астероидов и планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс и, конечно, Земля.
Внешняя часть находится за первой группой. В её стостав входит четыре газовых гиганта.

Вдобавок, все объекты солнечной системы разделены на три вида:

  • планеты,
  • карликовые планеты,
  • малые тела.

Международный астрономический союз утвердил состав системы Солнца. Всего установлено восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Планеты солнечной системы

Конфигурация планет


Вероятно, вы задаёте вопрос: Что такое конфигурация планет и чем это интересно?
По крайней мере, в астрономии понятие конфигурации связывают с взаимным расположением Солнца, планет и других небесных тел. Более того, это относится непосредственно к Солнечной системе.
По характеру движения различают конфигурации нижних и верхних планет.

Конфигурация нижних планет

Наблюдаемое с Земли перемещение нижних планет, а точнее Меркурия и Венеры, сопровождается сменой фаз.
Движение этих планет осуществляется недалеко от Солнца. Их наибольшее отдаление от него совершается либо на восток, либо на запад от него. В зависимости от направления удаления различают восточную (вечернюю) элонгацию, и западную (утреннюю) элонгацию.
К слову сказать, элонгация определяется как угловое положение между Солнцем и планетой.
Помимо этого, движение нижних планет бывает попятным, то есть с востока на запад.
При этом момент, когда планета следует между Землёй и Солнцем, является нижним соединением.
Кроме того, движение может быть прямым, иначе говоря с запада на восток. И в момент, когда Солнце находится между Землёй и планетой, наблюдают верхнее соединение.

Конфигурация верхних планет

Конфигурация верхних планет похожа на нижние.
аналогии происходит прямое и попятное движение. Отличие заключается в меньшей скорости движения. В результате этого наступает момент, когда Солнце догоняет планету. Таким образом, они соединяются. Кроме того, в это время Солнце находится между Землёй и планетой.
Во время попятного движения планета оказывается в точке, которая прямо противоположна положению Солнца. Собственно говоря, такой момент называется противостоянием. Именно в этот период Земля расположена между Солнцем и планетой.
Положение планеты под углом 90° от Солнца в восточном направлении это восточная квадратура. Подобное положение к западной стороне, соответственно, называется западной квадратурой.

Видимое движение верхних планет происходит без смены фаз. Они повернуты к Земле освещённой стороной.
Кстати, движение Луны соответствует конфигурации верхних планет.
Разумеется, с Земли мы не можем наблюдать за перемещением верхних планет.

Источник: zen.yandex.ru

Орбиты меньших внутренних планет

Меркурий, Венера, Земля и Марс входят в группу так называемых меньших внутренних планет или планет земной группы: они небольшие, твердые, состоят из металлов силикатов и находятся ближе всего к Солнцу. У Меркурия одна из самых вытянутых орбит, меньше всего похожих на форму круга. Ее эксцентриситет – числовое выражение отклонения от окружности – составляет 0,205. Орбита Меркурия расположена почти в 58 миллионах километров от Солнца. На плоскости эклиптики она тоже лежит неровно, под углом в 7 градусов.

Планета движется по орбите со скоростью 48 километров в секунду, делая оборот вокруг солнца за 88 суток.


Орбита Венеры очень близка по форме к кругу, в отличие от Меркурия (эксцентриситет равен 0,0068). Наклон к плоскости эклиптики у нее тоже очень небольшой: около 3,4 градусов. Планета обращается со скоростью 35 километров в секунду, делая полный оборот за 225 суток.

Орбита Земли эллиптическая, ее длина – более 930 миллионов километров. Скорость движения планеты по орбите не постоянная: она минимальна в июле и максимальна в феврале.

Марс находится в 55 миллионах километров от Земли и в 400 миллионах километров от Солнца. Ее орбита имеет форму очень выраженного эллипса, но не настолько вытянутого, как у Меркурия, с эксцентриситетом в 0,0934. Она наклонена к плоскости эклиптики под градусом 1,85.

Орбиты газовых гигантов

Остальные четыре планеты Солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – называются газовыми гигантами или внешними планетами. Эллипс орбиты Юпитера имеет эксцентриситет около 0,0488, поэтому разница между самым близким и самым далеким расстоянием от Солнца составляет около 76 миллионов километров.

Юпитер быстрее всего вращается вокруг своей оси по сравнению с остальными планетами Солнечной системы, а вокруг Солнца он совершает полный оборот почти за 12 лет.


Орбита Сатурна немного более вытянутая, чем у Юпитера (эксцентриситет 0,056), из-за чего разность расстояний до Солнца составляет целых 162 миллиона километров. Сатурн движется с небольшой скоростью – около 9,7 километров в секунду. Орбита Урана почти круговая, но с небольшими отклонениями к форме эллипса. Расхождения в расчетах между предполагаемой и наблюдаемой орбитой позволили предположить в середине XIX века, что за Ураном находится еще одна планета.

Нептун имеет небольшой эксцентриситет – 0,011. Его орбита настолько длинная, что свой полный оборот он совершает за 165 лет – столько времени прошло со времени открытия планеты.

Источник: www.kakprosto.ru

Лекция. «Конфигурация планет Солнечной системы»

Все вы хорошо знаете, что в нашей Солнечной системе, помимо Земли, принято выделять ещё 7 больших планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Все они, как и наша планета, обращаются вокруг центрального тела нашей системы — Солнца. Все планеты Солнечной системы принято разделять на нижние и верхние.


hello_html_m37ae69c7.png

Нижними называются планеты, орбиты которых расположены ближе к Солнцу, чем орбита Земли (это Меркурий и Венера).

Следовательно, если орбита планеты будет находиться за орбитой Земли, то она будет называться верхней (это Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Конечно же из-за разной удалённости от Солнца, а также различной орбитальной скорости, условия видимости всех планет с Земли меняются по-разному. Поэтому принято выделять некоторые характерные взаимные расположения планет, Земли и Солнца, которые называются конфигурациями.

Ясно, что условия видимости планеты в той или иной конфигурации зависят от её расположения по отношению к Солнцу, которое освещает планету, и Земли, с которой мы эту планету наблюдаем.


В связи с этим, например, для нижних планет выделяют верхние и нижние соединения, а также элонгации.

Соединением называется расположение небесных тел, при котором имеет место совпадение их долгот (обычно планет или планеты и Солнца), с точки зрения земного наблюдателя.

hello_html_1a255912.png

В нижнем соединении планета находится ближе всего к Земле. А в верхнем — наиболее удалена от неё.

При соединениях, как правило, планеты не видны, поскольку они прячутся либо за Солнцем, либо в его лучах.

Элонгацией называется такое положение планеты, при котором для земного наблюдателя её угловое расстояние от Солнца максимально.

Из-за того, что орбиты планет не являются круговыми, наибольшие элонгации не имеют постоянного значения. Так у Венеры они колеблются в пределах от 45о до 48о градусов. А у Меркурия всего от 18о градусов до 28°. Так как Меркурий и Венера не отходят далеко от Солнца, то ночью они не видны.

hello_html_4193a5b9.png

При этом продолжительность их утренней или вечерней видимости не превышает четырёх часов для Венеры и полутора часов для Меркурия. Иногда Меркурий и вовсе не виден, так как его время восхода и захода приходится на светлое время суток.

Также принято различать восточную и западную элонгации. В восточной элонгации планету можно наблюдать на небе вечером после захода Солнца, а в западной — утром перед восходом Солнца.

Что касается верхних планет, то для них конфигурация несколько иная. Так, например, если планета находится вблизи точки, диаметрально противоположной Солнцу, то такая конфигурация называется противостоянием.

hello_html_m11997157.png

Это наиболее благоприятное время для наблюдения планеты, так как она располагается ближе всего к Земле и повёрнута к ней своей освещённой стороной. При этом её верхняя кульминация часто происходит около полуночи.

В верхнем соединении планета наиболее удалена от Земли и наблюдать её в это время невозможно, так как она теряется в лучах нашей звезды.

hello_html_m4ecb07ae.png

Внешняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца (в пределах 0—180о). Но если угол между направлениями с Земли на верхнюю планету и на Солнце составляет 90°, то говорят, что планета находится в квадратуре.

Как и в случае с элонгацией, принято различать западную и восточную квадратуры.

hello_html_4ece7e06.png

Конечно же из-за обращения всех планет вокруг Солнца их конфигурации периодически повторяются. А промежуток времени между двумя последовательными одноименными конфигурациями планеты (например, верхними соединениями) называется её синодическим периодом. Проще говоря, это промежуток времени, по истечении которого планета (или другое тело Солнечной системы) для наблюдателя с Земли возвращается в прежнее положение относительно Солнца.

hello_html_m3810dd24.png

Синодические периоды планет были рассчитаны ещё в глубокой древности, когда считалось, что все тела обращаются вокруг Земли. Однако мы уже знаем, что Земля не является неподвижным телом, а вместе с остальными планетами движется вокруг Солнца. Так вот, промежуток времени, в течение которого планета

совершает один полный оборот вокруг Солнца по орбите относительно звёзд, называется звёздным или сидерическим периодом обращения планеты.

Часто, для простоты, сидерический период называют годом. К примеру, Земной год, Меркурианский год, Юпитерианский год и так далее.

Сидерический период обращения планеты вокруг Солнца с движущейся Земли определить невозможно, так как к его окончанию Земля успевает сместиться в новую точку пространства, и проекция планеты на фон неподвижных звёзд также оказывается смещённой. Получится, что планета может не дойти либо перейти ту точку среди звёзд, откуда было замечено начало её движения. Но между синодическим (то есть видимым) и сидерическим (то есть истинным) периодами планет существует взаимосвязь. Установим её.

hello_html_m26511722.jpg

hello_html_6cbdae99.jpg

Уравнение синодического движения верхних планет можно получить аналогичными рассуждениями. Единственное отличие состоит в том, что их сидерический период обращения больше сидерического периода Земли. Поэтому для верхних планет уже Земля, забега вперёд, совершает один оборот вокруг Солнца и догоняет планету.

hello_html_14bfb631.jpg

Источник: infourok.ru

Орбиты планет Солнечной системы

Ор­би­таль­ное дви­же­ние П. опи­сы­ва­ет­ся Ке­п­ле­ра за­ко­на­ми. Эл­лип­тич­ность ор­би­ты ха­рак­те­ри­зу­ет­ся экс­цен­три­си­те­том e, рав­ным от­но­ше­нию по­ло­ви­ны меж­фо­кус­но­го рас­стоя­ния к боль­шой по­лу­оси эл­лип­са (рис. 1). Кру­го­вой ор­би­те со­от­вет­ст­ву­ет e=0 (фо­ку­сы F1 и F2 сов­па­да­ют с цен­тром O). Ор­би­ты П. Сол­неч­ной сис­те­мы близ­ки к кру­го­вым (осо­бен­но ор­би­ты Ве­не­ры и Неп­ту­на: e=0,007 и e=0,011 со­от­вет­ст­вен­но). Са­мую вы­тя­ну­тую ор­би­ту сре­ди П. Сол­неч­ной сис­те­мы име­ет Мер­ку­рий (e=0,206). Экс­цен­три­си­тет по­ка­зы­ва­ет так­же, на­сколь­ко раз­ли­ча­ет­ся уда­лён­ность П. от Солн­ца в пе­ри­ге­лии (при макс. сбли­же­нии) и афе­лии (при макс. уда­ле­нии). В со­от­вет­ст­вии с за­ко­на­ми Ке­п­ле­ра ор­би­таль­ная ско­рость П. па­да­ет при уда­ле­нии от Солн­ца, при­чём на ор­би­тах с боль­шим экс­цен­три­си­те­том ско­рость в пе­ри­ге­лии зна­чи­тель­но вы­ше, чем в афе­лии. Ор­би­таль­ная ско­рость Зем­ли со­став­ля­ет ок. 30 км/с (что ис­поль­зу­ет­ся при за­пус­ке КА к дру­гим П.: ор­би­таль­ная ско­рость сум­ми­ру­ет­ся со ско­ро­стью КА от­но­си­тель­но Зем­ли). Вы­со­кие ор­би­таль­ные ско­ро­сти внут­рен­них (от­но­си­тель­но ор­би­ты Зем­ли) П. пред­став­ля­ют серь­ёз­ную про­бле­му для кос­мич. мис­сий.

Ха­рак­те­ри­сти­ки ор­бит П. на­хо­дят­ся в слож­ных ре­зо­нанс­ных со­от­но­ше­ни­ях, что, на­ря­ду с др. их осо­бен­но­стя­ми, обес­пе­чи­ва­ет ус­той­чи­вость Сол­неч­ной сис­те­мы. По­ло­же­ние ор­бит П. под­чи­ня­ет­ся за­ко­но­мер­но­стям, ко­то­рые эм­пи­ри­че­ски ус­та­нов­ле­ны в 1766 нем. учё­ным И. Ти­циу­сом. Он пред­ло­жил гео­мет­рич. про­грес­сию, опи­сы­ваю­щую ве­ли­чи­ны боль­ших по­лу­осей a ор­бит П. (см. Ти­циу­са – Бо­де пра­ви­ло). Эта про­грес­сия по­зво­ли­ла с хо­ро­шей точ­но­стью пред­ска­зать су­ще­ст­во­ва­ние П., рас­по­ло­жен­ной за Са­тур­ном на ор­би­те с a=19,6 а. е. В 1781 на ор­би­те с a=19,2 а. е. дей­ст­витель­но бы­ла от­кры­та П., на­зван­ная Ура­ном.

Си­де­ри­че­ский пе­ри­од об­ра­ще­ния П. тем боль­ше, чем даль­ше она от Солн­ца (т. к. с уда­ле­ни­ем от Солн­ца уве­ли­чи­ва­ет­ся дли­на ор­би­ты и па­да­ет ср. ор­би­таль­ная ско­рость). Зем­ля в сво­ём го­дич­ном дви­же­нии ока­зы­ва­ет­ся на сто­ро­не ор­би­ты, об­ра­щён­ной к да­лё­кой внеш­ней П., при­мер­но при од­ном и том же ор­би­таль­ном по­ло­же­нии обо­их тел, по­это­му си­но­ди­че­ские пе­рио­ды об­ра­ще­ния Юпи­те­ра, Са­тур­на, Ура­на и Неп­ту­на (в от­ли­чие от си­но­дич. пе­рио­дов об­ра­ще­ния Мер­ку­рия, Ве­не­ры и Мар­са) ма­ло от­ли­ча­ют­ся от зем­но­го го­да.

Плос­ко­сти ор­бит П. на­кло­не­ны к плос­ко­сти эк­лип­ти­ки (плос­ко­сти ор­би­ты Зем­ли) на еди­ни­цы гра­ду­сов, что объ­яс­ня­ет­ся про­ис­хо­ж­де­ни­ем П. из еди­но­го га­зо­пы­ле­во­го дис­ка. Су­ще­ст­ву­ет ги­по­те­за изо­хро­низ­ма, со­глас­но ко­то­рой на­чаль­ный пе­ри­од вра­ще­ния всех П. был пример­но оди­на­ков и со­став­лял ок. 8–9 ч. По­сле­дую­щее за­мед­ле­ние близ­ких к Солн­цу П. (по­те­рю вра­ща­тель­но­го мо­мен­та) в со­от­вет­ст­вии с этой ги­по­те­зой объ­яс­ня­ют сле­дую­щи­ми при­чи­на­ми. При­лив­ное воз­дей­ст­вие Лу­ны не­зна­чи­тель­но, но по­сто­ян­но за­мед­ля­ет вра­ще­ние Зем­ли. За­мед­ле­ние вра­ще­ния Зем­ли и Мар­са мог­ло про­изой­ти в ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний с ас­те­рои­да­ми и др. не­бес­ны­ми те­ла­ми на ран­них эта­пах фор­ми­ро­ва­ния П. (см. в ст. Кос­мо­го­ния). В тот же пе­ри­од ор­би­таль­ная ско­рость пла­не­то­об­ра­зую­щих тел на ор­би­те Мер­ку­рия бы­ла на­столь­ко вы­со­ка, что про­цес­сы его раз­ру­ше­ния пре­ва­ли­ро­ва­ли над про­цес­са­ми об­ра­зо­ва­ния. В фор­ми­ро­ва­нии пе­рио­да вра­ще­ния Мер­ку­рия гл. роль иг­ра­ли вы­со­кий экс­цен­три­си­тет его ор­би­ты и ре­зо­нанс­ное при­лив­ное воз­дей­ст­вие Солн­ца. В ре­зуль­та­те пе­рио­ды об­ра­ще­ния Мер­ку­рия и его вра­ще­ния во­круг сво­ей оси от­но­сят­ся как 3/2 (за 2 обо­ро­та во­круг Солн­ца Мер­ку­рий со­вер­ша­ет ров­но 3 обо­ро­та во­круг оси). Зна­чи­тель­но слож­нее объ­яс­нить чрез­вы­чай­но мед­лен­ное и рет­ро­град­ное (об­рат­ное по зна­ку) вра­ще­ние Ве­не­ры (при­чём ор­би­таль­ный пе­ри­од Зем­ли от­но­сит­ся к си­де­рич. пе­рио­ду вра­ще­ния Ве­не­ры поч­ти точ­но как 3/2). Для то­го что­бы на­столь­ко за­мед­лить вра­ще­ние Ве­не­ры, не­об­хо­ди­мо бы­ло рас­се­ять энер­гию, эк­ви­ва­лент­ную той, что из­лу­ча­ет Солн­це бо­лее чем за 1 час.

Оси вра­ще­ния ря­да П. (Зем­ли, Мар­са, Са­тур­на и Неп­ту­на) зна­чи­тель­но на­кло­не­ны к плос­ко­сти ор­би­ты. По­это­му ко­ли­че­ст­во сол­неч­но­го те­п­ла, по­лу­чае­мо­го сев. и юж. по­лу­ша­рия­ми этих П., в раз­ных точ­ках ор­би­ты су­ще­ст­вен­но раз­ли­ча­ет­ся: на П. на­блю­да­ют­ся вы­ра­жен­ные вре­ме­на го­да.

Физические характеристики планет Солнечной системы

Мас­сы П. не мо­гут пре­вы­шать оп­ре­де­лён­но­го пре­де­ла. При дос­ти­же­нии мас­сой не­бес­но­го те­ла ве­ли­чи­ны 1,3% мас­сы Солн­ца (ок. 13 масс Юпи­те­ра) темп-ра в цен­тре те­ла в ре­зуль­та­те его гра­ви­тац. сжа­тия по­вы­ша­ет­ся до уров­ня, дос­та­точ­но­го для про­те­ка­ния тер­мо­ядер­ной ре­ак­ции на ос­но­ве од­но­го из изо­то­пов во­до­ро­да (из во­до­ро­да пре­им. со­сто­ят га­зо­пы­ле­вые об­ла­ка, где фор­ми­ру­ют­ся звёз­ды и П.). Та­ким об­ра­зом не­бес­ное те­ло ста­но­вит­ся звез­дой.

Плот­ность ρ, дав­ле­ние p и темп-ра Т воз­рас­та­ют к цен­тру П. и дос­ти­га­ют очень боль­ших ве­ли­чин. Для цен­тра Зем­ли p=3,6·1011 Па (ок. 3,6 млн. ат­мо­сфер), Т=(5–6)·103 К, ρ=12500 кг/м3. Дав­ле­ние в цен­тре са­мой круп­ной П. Сол­неч­ной сис­те­мы (Юпи­те­ра) оце­ни­ва­ет­ся ве­ли­чи­ной (5–7)·1012 Па (50–70 млн. ат­мо­сфер), а темп-ра – ве­ли­чи­ной (25–30)·103 К.

Поч­ти все П. Сол­неч­ной сис­те­мы име­ют ат­мо­сфе­ру (она от­сут­ст­ву­ет толь­ко у Мер­ку­рия, об­ла­даю­ще­го силь­но раз­ре­жен­ной эк­зо­сфе­рой). Со­став пла­нет­ных ат­мо­сфер оп­ре­де­ли­ли про­цес­сы фор­ми­ро­ва­ния и эво­лю­ции П. Наи­бо­лее мас­сив­ные П. (Юпи­тер и Са­турн) со­хра­ни­ли пер­вич­ные во­до­род­но-ге­лие­вые ат­мо­сфе­ры.

Уда­лён­ность П. от Солн­ца оп­ре­де­ля­ет ве­ли­чи­ну па­даю­щей на П. сол­неч­ной ра­диа­ции: плот­ность сол­неч­ной ра­диа­ции на ор­би­те Мер­ку­рия пре­вы­ша­ет зем­ную при­мер­но в 6,7 раза, а на ор­би­те Неп­ту­на – мень­ше зем­ной в 903 раза. До­лю сол­неч­ной ра­диа­ции, от­ра­жае­мой ка­ж­дой П., по­ка­зы­ва­ет ве­ли­чи­на её сфе­рич. аль­бе­до; ос­тав­шая­ся часть сол­неч­ной ра­диа­ции по­гло­ща­ет­ся П. Эф­фек­тив­ная (на­блю­дае­мая из­вне) ра­диа­ци­он­ная тем­пе­ра­ту­ра оп­ре­де­ля­ет по­ток энер­гии, из­лу­чае­мой са­мой П. Эф­фек­тив­ные темп-ры Юпи­те­ра, Са­тур­на и Неп­ту­на пре­вы­ша­ют рав­но­вес­ное зна­че­ние: эти П. из­лу­ча­ют в про­стран­ст­во в 1,8–2,5 раза боль­ше энер­гии, чем по­лу­ча­ют от Солн­ца. При этом из­лу­ча­ет­ся энер­гия, по­лу­чен­ная П. в про­цес­се их фор­ми­ро­ва­ния, а так­же энер­гия, вы­де­ляе­мая в ре­зуль­та­те гра­ви­тац. диф­фе­рен­циа­ции – по­гру­же­ния к цен­тру П. бо­лее тя­жё­лых ком­по­нен­тов.

П. Сол­неч­ной сис­те­мы ус­лов­но де­лят на 2 груп­пы, раз­де­лён­ные Глав­ным поя­сом ас­те­рои­дов: П. зем­но­го ти­па и пла­не­ты-ги­ган­ты, вклю­чаю­щие две под­груп­пы (соб­ст­вен­но пла­не­ты-ги­ган­ты и ле­дя­ные ги­ган­ты). П., от­но­ся­щие­ся к раз­ным груп­пам, зна­чи­тель­но раз­ли­ча­ют­ся по раз­ме­ру (рис. 2), фи­зич. ха­рак­те­ри­сти­кам и по­ло­же­нию в Сол­неч­ной сис­те­ме. Изу­че­ни­ем фи­зич. свойств П., их строе­ния и хи­мич. со­ста­ва за­ни­ма­ет­ся пла­не­то­ло­гия. Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки П. Сол­неч­ной сис­те­мы при­ве­де­ны в таб­ли­це (см. стр. 350) (дан­ные по­сто­ян­но уточ­ня­ют­ся).

Планеты земного типа

К этой груп­пе от­но­сят Мер­ку­рий, Ве­не­ру, Зем­лю и Марс. От ос­таль­ных П. Сол­неч­ной сис­те­мы их от­ли­ча­ют вы­со­кая плот­ность, бли­зость к Солн­цу, мед­лен­ное вра­ще­ние во­круг сво­ей оси и бы­строе дви­же­ние по ор­би­те, на­ли­чие твёр­дой по­верх­но­сти, ма­лое чис­ло (или пол­ное от­сут­ст­вие) спут­ни­ков. П. зем­но­го ти­па су­ще­ст­вен­но мень­ше пла­нет-ги­ган­тов, но и раз­ли­чие раз­ме­ров внут­ри груп­пы зна­чи­тель­но (рис. 3). Внутр. строе­ние П. этой груп­пы в це­лом по­доб­но строе­нию Зем­ли: ме­тал­лич. двух­слой­ное яд­ро ок­ру­же­но про­тя­жён­ной ман­ти­ей и ко­рой, со­стоя­щей из си­ли­кат­ных гор­ных по­род. С элек­трич. то­ка­ми, цир­ку­ли­рую­щи­ми в жид­ком яд­ре Зем­ли, свя­за­но ди­поль­ное маг­нит­ное по­ле П. (см. Зем­ной маг­не­тизм). У Ве­не­ры и Мар­са от­сут­ст­вует ди­поль­ное маг­нит­ное по­ле. Пред­по­ла­га­ет­ся, что при­чи­нами это­го могут быть твёр­дое со­стоя­ние их ме­тал­лич. ядер, мед­лен­ное вра­ще­ние Ве­не­ры и др. осо­бен­но­сти их строе­ния. У Мер­ку­рия, не­смот­ря на его мед­лен­ное вра­ще­ние, име­ет­ся ди­поль­ное маг­нит­ное по­ле (на­пря­жён­но­стью ок. 1% зем­но­го). Ме­тал­лич. яд­ро Мер­ку­рия, в от­ли­чие от ядер др. П., со­став­ля­ет при­мер­но 76% его ра­диу­са; на ко­ру и ман­тию при­хо­дит­ся слой не бо­лее 600–700 км.

Мас­са П. зем­но­го ти­па не­дос­та­точ­на для то­го, что­бы удер­жать в их ат­мо­сфе­рах во­до­род и ге­лий. Эти га­зы бы­ли поте­ря­ны П. в про­цес­се фор­ми­ро­ва­ния, а их вто­рич­ные ат­мо­сфе­ры поя­ви­лись в ре­зуль­та­те за­хва­та П. про­то­пла­нет­ных тел и про­цес­сов, про­ис­хо­див­ших в твёр­дом ве­ще­ст­ве ко­ры. Ве­не­ра об­ла­да­ет са­мой мощ­ной (сре­ди П. зем­но­го ти­па) ат­мо­сфе­рой: её мас­са (0,47·1021 кг) срав­ни­ма с мас­сой океа­нов Зем­ли (1,45·1021 кг). Ат­мо­сфе­ра Ве­не­ры со­сто­ит пре­им. из уг­ле­ки­сло­го га­за; при­мер­но та­ким же ко­ли­че­ст­вом уг­ле­ки­сло­го га­за об­ла­да­ет Зем­ля в свя­зан­ных кар­бо­нат­ных фор­мах. Мас­са азо­та оди­на­ко­ва в ат­мо­сфе­рах обе­их П. Ки­сло­род в ат­мо­сфе­ре Зем­ли име­ет био­ген­ное про­ис­хо­ж­де­ние. Марс об­ла­да­ет весь­ма раз­ре­жен­ной ат­мо­сфе­рой, со­стоя­щей в осн. из уг­ле­ки­сло­го га­за. Дав­ле­ние у по­верх­но­сти Мар­са в 160 раз ни­же зем­но­го, в то вре­мя как на Ве­не­ре в 95 раз вы­ше.

Темп-ра по­верх­но­сти П. оп­ре­де­ля­ет­ся дву­мя осн. фак­то­ра­ми: плот­но­стью сол­неч­ной ра­диа­ции и пар­ни­ко­вым эф­фек­том в ат­мо­сфе­ре П. У Мер­ку­рия, прак­ти­че­ски ли­шён­но­го ат­мо­сфе­ры и рас­по­ло­жен­но­го к Солн­цу бли­же дру­гих П., темп-ра по­верх­но­сти днём мо­жет пре­вы­шать 600 К, а но­чью па­дать до 90 К. Т. к. те­п­ло­вой ре­жим П. этой груп­пы рав­но­вес­ный, ка­ж­дая П. из­лу­ча­ет в кос­мич. про­стран­ст­во столь­ко же энер­гии, сколь­ко по­гло­ща­ет с сол­неч­ной ра­диа­ци­ей. Од­на­ко П. из­лу­ча­ет в ИК-диа­па­зо­не спек­тра, где про­зрач­ность ат­мо­сфе­ры мо­жет быть не­ве­ли­ка. В ре­зуль­та­те при­по­верх­но­ст­ная темп-ра П. ока­зы­ва­ет­ся вы­ше её эф­фек­тив­ной ра­ди­ац. темп-ры – воз­ни­ка­ет пар­ни­ко­вый эф­фект, ко­то­рый для Зем­ли со­став­ля­ет 33 К, для Ве­не­ры – ок. 500 К. Т. о., Ве­не­ра име­ет са­мую вы­со­кую сре­ди П. Сол­неч­ной сис­те­мы темп-ру по­верх­но­сти (735 К). При та­кой темп-ре во­да не мо­жет на­хо­дить­ся в жид­ком со­стоя­нии. Ни­чтож­ное со­дер­жа­ние во­ды в ат­мо­сфе­ре Ве­не­ры ука­зы­ва­ет на то, что в ис­то­рии П. про­ис­хо­ди­ли про­цес­сы, вы­звав­шие ин­тен­сив­ную по­те­рю во­ды.

Уг­ле­кис­лый газ в ат­мо­сфе­ре Мар­са так­же вы­зы­ва­ет пар­ни­ко­вый эф­фект. Од­на­ко плот­ность ат­мо­сфе­ры здесь столь низ­ка, что пар­ни­ко­вый эф­фект на Мар­се со­став­ля­ет еди­ни­цы гра­ду­сов. Ср. темп-ра по­верх­но­сти Мар­са ок. 210–215 К, темп-ра ле­том на эк­ва­то­ре мо­жет дос­ти­гать 280 К, а зи­мой на по­лю­сах – по­ни­жать­ся до 150 К. Под­роб­ная съём­ка, про­ве­дён­ная с КА, по­ка­за­ла, что в не­ко­то­рых мес­тах на по­верх­но­сти Мар­са спо­ра­ди­че­ски по­яв­ля­ют­ся по­то­ки во­ды, об­ра­зую­щие­ся при тая­нии под­поч­вен­ной мерз­ло­ты. Зна­чит. часть за­па­сов во­ды Мар­са бы­ла по­те­ря­на в те­че­ние его ис­то­рии.

Планеты-гиганты и ледяные гиганты

Поч­ти до кон. 20 в. к груп­пе, на­зы­вае­мой пла­не­та­ми-ги­ган­та­ми, от­но­си­ли Юпи­тер, Са­турн, Уран и Неп­тун. Од­на­ко в по­след­нее вре­мя эту груп­пу при­ня­то де­лить на 2 под­груп­пы, вклю­чаю­щие соб­ст­вен­но пла­не­ты-ги­ган­ты (Юпи­тер, Са­турн) и ле­дя­ные ги­ган­ты (Уран и Неп­тун); диа­мет­ры пер­вых пре­вы­ша­ют диаметр Земли в 10–11 раз, а вто­рых – лишь в 4 раза (рис. 4).

Все П. этой груп­пы от­ли­ча­ет низ­кая плот­ность, зна­чит. уда­лён­ность от Солн­ца, бы­строе вра­ще­ние во­круг сво­ей оси и мед­лен­ное дви­же­ние по ор­би­те. У этих П. нет твёр­дой по­верх­но­сти, их на­блю­дае­мая по­верх­ность – это внеш­ний слой об­ла­ков. П. этой груп­пы име­ют мно­го спут­ни­ков, при­чём дан­ные об их чис­ле по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся, по­сколь­ку от­кры­ва­ют но­вые не­боль­шие спут­ни­ки. Пред­по­ла­га­ет­ся, что с об­ра­зо­ва­ни­ем и воз­мож­ным раз­ру­ше­ни­ем спут­ни­ков П. свя­за­ны коль­ца, ко­то­ры­ми об­ла­да­ют все П. этой груп­пы (см. Коль­ца пла­нет). Наи­бо­лее ши­ро­кое и плот­ное коль­цо у Са­тур­на, ос­таль­ные коль­ца уве­рен­но на­блю­да­ют­ся толь­ко с КА.

Юпи­тер и Са­турн – са­мые боль­шие из П. Сол­неч­ной сис­те­мы: мас­са Юпи­те­ра пре­вы­ша­ет мас­су всех ос­таль­ных П., вме­сте взя­тых, а мас­са Са­тур­на пре­вы­ша­ет сум­мар­ную мас­су всех ос­таль­ных П. без Юпи­те­ра. Низ­кая плот­ность этих двух П. ука­зы­ва­ет на их во­до­род­но-ге­лие­вый со­став (на Н и Не при­хо­дит­ся ок. 92% всей мас­сы этих П.). Уран и Неп­тун в совр. клас­си­фи­ка­ции на­зы­ва­ют ле­дя­ны­ми ги­ган­та­ми или пла­не­та­ми-океа­на­ми. Под льда­ми в фи­зи­ке пла­нет по­ни­ма­ют ле­ту­чие ве­ще­ст­ва (во­ду, ме­тан и ам­ми­ак), ко­то­рые в оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях пе­ре­хо­дят в твёр­дую фа­зу. На льды при­хо­дит­ся зна­чит. часть мас­сы Ура­на и Неп­ту­на.

Пред­став­ле­ния о внутр. строе­нии Юпи­те­ра и Са­тур­на опи­ра­ют­ся на тео­рию фи­гур га­зо-жид­ких тел. Рас­чёт­ные мо­де­ли ос­но­ва­ны на том, что вра­ще­ние из­ме­ня­ет струк­ту­ру га­зо-жид­ко­го те­ла и при­во­дит к от­кло­не­нию гра­ви­тац. по­тен­циа­ла от сфе­ри­че­ски сим­мет­рич­но­го. Внут­рен­нее строе­ние Юпи­те­ра оп­ре­де­ля­ет­ся его ог­ром­ной мас­сой. Тол­щи­ну его ат­мо­сфе­ры при­ни­ма­ют близ­кой к 1500 км. Со­глас­но тео­ре­тич. мо­де­лям и из­ме­ре­ни­ям, вы­пол­нен­ным с КА, под ат­мо­сфе­рой Юпи­те­ра дол­жен на­хо­дить­ся слой га­зо-жид­ко­го мо­ле­ку­ляр­но­го во­до­ро­да тол­щи­ной до 7000 км. Ни­же, на уров­не 0,88 ра­диу­са П., мо­ле­ку­ляр­ный во­до­род пол­но­стью пе­ре­хо­дит в жид­кое со­стоя­ние с плот­ностью до 660 кг/м3. На уров­не 0,77 ра­диу­са, где дав­ле­ние дос­ти­га­ет 5·1011 Па (5 млн. атм), а темп-ра – 10000 К, во­до­род пе­ре­хо­дит в жид­кую ме­тал­лич. фа­зу. Яд­ро П. по мас­се пре­вы­ша­ет 5 масс Зем­ли и име­ет, ве­ро­ят­но, ме­тал­ло­си­ли­кат­ный со­став. Строе­ние Са­тур­на по­доб­но строе­нию Юпи­те­ра, но га­зо-жид­кая ат­мо­сфе­ра про­сти­ра­ет­ся глуб­же. Об­ла­ка Юпи­те­ра со­сто­ят в осн. из кон­ден­си­ров. ам­миа­ка с при­ме­ся­ми др. ве­ществ, в об­ла­ках Са­тур­на, на­ря­ду с ам­миа­ком, при­сут­ст­ву­ет кон­ден­си­ров. ме­тан.

Боль­шин­ст­во рас­чё­тов, на ко­то­рые опи­ра­ют­ся мо­де­ли строе­ния Ура­на и Неп­ту­на, ос­но­ва­но на т. н. трёх­слой­ной мо­де­ли: яд­ро из скаль­ных (си­ли­кат­ных) по­род, же­ле­за и ни­ке­ля; сред­ний (жид­кий) слой и во­до­род­но-ге­лие­вая ат­мо­сфе­ра. Льды сред­не­го слоя – это смесь ле­ту­чих ве­ществ: пре­им. во­ды с не­боль­ши­ми ко­ли­че­ст­ва­ми ме­та­на и ам­миа­ка. Льды Неп­ту­на (гл. обр. во­дя­ные) со­став­ля­ют бо­лее по­ло­ви­ны его мас­сы (от­сю­да назв. «пла­не­та-оке­ан»). Мас­са яд­ра Неп­ту­на оце­ни­ва­ет­ся в 1,2 мас­сы Зем­ли. В об­ла­ках Ура­на и Неп­ту­на пре­об­ла­да­ет кон­ден­си­ров. ме­тан.

Источник: bigenc.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.