Ее планеты и звезды, особенно, по сравнению с нашей Землей.
Британский астроном Джон Брэди (John Brady) попытался наглядно показать масштабы объектов в нашей галактике, наложив континенты Земли и наш мир на небесные тела .
Многие объекты настолько большие, что довольно сложно показать их действительные размеры.
Размеры планеты Земля в сравнении
Нейтронная звезда
Нейтронная звезда по сравнению с северо-восточной частью Англии
Нейтронная звезда - довольно странный и необычный объект. Хотя ее диаметр составляет всего 20 километров, ее масса в 1,5 раза больше Солнца, так как она невероятно плотная .
Настолько плотная, что чайная ложка весила бы миллиард тонн. А если бы вы стояли на ее поверхности, то почувствовали силу тяжести, которая в 200 миллиардов раз больше , чем на нашей планете.
Кроме того, нейтронная звезда обладает способностью вращаться, и скорость самой быстрой нейтронной звезды составляет 716 раз в секунду .
Гора Олимп на Марсе
Марсианский вулкан Олимп помещается в штат Аризона
Хотя Марс - относительно небольшая планета, здесь находится самый большой вулкан в Солнечной системе - гора Олимп. Она в 3 раза выше горы Эверест, достигая 624 км в ширину и 26 км в высоту .
На вершине этой невероятной структуры находится кальдера диаметром 80 км.
Спутник Юпитера Ио
Сравнение спутника Юпитера - Ио с Северной Америкой
Спутник Ио является самым вулканическим телом в Солнечной системе. Его диаметр составляет 3636 км, а размер приближен к размеру спутника Земли - Луне. Ио просто крошечный по сравнению с Юпитером, находясь на расстоянии 350 000 км от него (или 2,5 Юпитеров).
Из-за гравитационного притяжения Юпитера ядро Ио расплавлено, а вулканы на поверхности извергают лаву, покрывая Ио желтой серой. Потоки лавы настолько высокие , что, если бы они происходили на Земле, то они были выше Международной космической станции.
Размеры звезд и планет Солнечной системы
Планета Марс
Северная Америка по сравнению с Марсом
Планета Марс не такая большая, как может показаться. Если бы вы решили полететь с одной стороны Марса на другую, это заняло бы 8 часов . Диаметр Марса составляет 6792 км на экваторе, а от полюса до полюса он на 40 км меньше.
Марс является второй самой маленькой планетой в Солнечной системе после Меркурия. На самом деле масса суши Марса почти такая же, как на Земле , и хотя он намного меньше Земли, на нем нет океанов.
Сатурн
На изображении можно увидеть насколько Сатурн превосходит Землю по размерам.
По ширине колец Сатурна поместилось бы 6 планет Земля .
По диаметру основного диска Сатурна может поместиться почти 10 планет Земля, а если можно было бы заполнить пространство внутри Сатурна, в него уместилось бы 764 Земли .
Кольца Сатурна
Вот как бы выглядела наша планета, если бы вместо диска Сатурна поместили Землю
Ледяные кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, начиная от крошечных зерен до глыб размером с гору.
Кольца достигают 1 км в толщину , а расстояние от внутреннего кольца до внешнего составляет 282 000 км , и это три четверти расстояния от Земли до Луны.
Юпитер
Размеры Северной Америки на фоне Юпитера
Юпитер - самая большая планета в Солнечной системе, и его масса больше, чем все планеты и спутники вместе взятые .
Диаметр Юпитера составляет 142 984 км на экваторе . Это в 11 раз больше диаметра нашей планеты. Молнии на Юпитере в 1000 раз сильнее, чем на Земле, а скорость ветра в верхних слоях атмосферы может достигать 100 метров в секунду.
Кроме того, это самая быстро вращающаяся планета, которая совершает оборот вокруг своей оси за 10 часов (Земля совершает оборот вокру г своей оси за 24 часа).
Солнце
Земля по сравнению с Солнцем
Солнце составляет 99,86 процентов массы всей Солнечной системы , а это значит, что наша Земля, другие планеты и спутники - просто мелкий щебень, оставшийся после формирования Солнца 4,5 миллиарда лет назад.
Обычное солнечной пятно легко затмевает своими размерами Землю. По диаметру Солнца может поместиться 109 планет Земля , а чтобы заполнить объем Солнца, потребовалось бы 1 300 000 Земель .
При ближайшем рассмотрении Солнце выглядит гранулированным, а всего насчитывается до 4 миллионов таких гранул по диаметру диска Солнца, каждая из них размером до 1000 км.
За 1 секунду Солнце выпускает больше энергии, чем было произведено за всю историю человечества. Оно теряет 4 миллиарда материала ежесекундно, но может прожить еще 5 миллиардов лет .
Но стоит помнить, что Солнце - это всего одна из сотен миллиардов звезд в нашей галактике Млечный путь .
Современный взгляд на размер Солнечной системы
Современное значение астрономической единицы, выраженное в километрах:
Среднее расстояние от Земли до Солнца = 149 597 870 км.
Это значение получено по нескольким измерениям, среди которых было и радарное измерение расстояния до Марса, использован был и Третий закон .
Как мы уже отмечали, если известно расстояние Земля Солнце, то все остальные расстояния в Солнечной системе становятся определенными. В таблице приведены данные об орбитах планет, включая Плутон, потерявший свой статус большой планеты в 2006 году.
Из таблицы можно сделать несколько выводов. Орбита Венеры близка к окружности, и ее расстояние от Солнца меняется всего на 1%. имеет очень вытянутую орбиту (не говоря уже о Плутоне!). Кроме того, орбита Марса заметно эллиптическая, что облегчило Кеплеру задачу определения ее формы. Таблица также показывает, что расстояние Земли от Солнца меняется на пять миллионов километров. Ближе всего к Солнцу Земля подходит, когда в Северном полушарии зима.
Чтобы наглядно представить пропорции Солнечной системы, можно использовать миниатюрную модель (следуя ранним попыткам Христиана Гюйгенса). Давайте поместим в центр сферу размером с большое яблоко, например диаметром ю см. Это Солнце. А Земля — это зернышко в 1 мм, которое обращается вокруг «яблока» на расстоянии п м. Сатурн обращается на расстоянии 103 м.
Расстояние Солнце Плутон в этой модели должно равняться 425 м, хотя и может меняться. Если мы добавим к этой модели близлежащие звезды, то они окажутся на расстоянии 3000 км. Если быть точными, то это будет система а Кентавра с ее двумя главными членами: звезда А (возможно, похожая на большой грейпфрут) и звезда В (маленькое яблоко), которые обращаются друг вокруг друга на расстоянии 300 м. В это время маленькая звезда С (Проксима) размером с ягоду черники будет двигаться очень медленно на расстоянии около 100 км от первых двух звезд.
Мы прошли длинный путь: от Солнца, освещающего Стоунхендж в день летнего солнцестояния, до ближайших звезд на расстоянии четырех световых лет. Сейчас самое время вернуться немного назад и посмотреть на секреты нашего дома, называемого Землей. Вместе с Исааком Ньютоном мы можем задать вопрос: «Что заставляет яблоко падать, а Землю обращаться вокруг Солнца?»
В последние годы было изобретено кое-что получше параллактическою метода. Были разработаны способы направлять очень короткие радиоволны (микрорадиоволны) того типа, которые используются в радиолокаторах, в космическое пространство, где они отражаются от планет, например от Венеры, после чего эти отраженные волны принимаются на Земле. Скорость распространения радиоволн точно известна, а время между посылкой волн и их приемом также может быть измерено очень точно. Расстояние, покрытое радиоволнами за время путешествия туда и обратно, а следовательно, и расстояние до Венеры в заданный момент можно определить с несравненно большей точностью, чем методом параллаксов.
В 1961 г. было изучено, как отражаются такие микрорадиоволны от Венеры. С помощью полученных данных было вычислено, что среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149 573 000 км.
Используя кеплеровскую схему строения солнечной системы, можно рассчитать расстояния всех планет либо от Земли в какой-то определенный момент, либо от Солнца. Удобнее использовать расстояние от Солнца, так как оно меняется с течением времени значительно меньше и не по таким сложным законам, как расстояние от Земли.
Это расстояние может быть выражено в одной из трех наиболее распространенных единиц.
Во-первых, его можно выражать в миллионах километров. Километр -- это наиболее распространенная единица для измерения больших расстояний.
Во-вторых, чтобы избежать таких чисел, как миллионы километров, можно принять, что среднее расстояние от Земли до Солнца равно одной астрономической единице (сокращенно «а, е.») Тогда можно будет выражать расстояния в а, е., причем 1 а е. равна 149 500 000 км. С вполне достаточной точностью можно считать, что 1 а, е. равна 150 000 000 км.
В-третьих, расстояние можно выразить через время, которое потребуется для того, чтобы его преодолел свет (или любое аналогичное излучение, например микрорадиоволны). Скорость света в пустоте равна 299 776 км/сек. Число это можно для удобства округлить до 300 000 км/сек.
Таким образом, расстояние примерно в 300 000 км можно считать равным одной световой секунде (ибо это расстояние, покрываемое светом за одну секунду). Расстояние, в 60 раз большее, или 18 000 000 км, -- это одна световая минута, а расстояние, еще в 60 раз большее, т.е. 1 080 000 000 км, -- это один световой час. Мы не слишком ошибемся, если будем считать, что световой час равен одному миллиарду километров.
Запомнив это, рассмотрим те планеты, которые были известны древним, и приведем таблицу их средних расстояний от Солнца, выраженных в каждой из трех указанных единиц.
Итак, уже со времен Кассини было известно, что диаметр солнечной системы, ограниченной орбитой Сатурна, достигает почти 3 миллиардов км. Диаметр воображаемой сферы, включавшей планеты, известные древним грекам, равнялся не миллионам километров, как полагали греки времен Гиппарха, а тысячам миллионов.
Но даже и эта цифра оказалась преуменьшенной. Диаметр планетной системы разом удвоился в 1781 г., когда английский астроном, немец по происхождению, Вильям Гершель (1738--1822) открыл планету Уран Затем диаметр опять удвоился в два этапа, когда сначала французский астроном Урбан Жозсф Леверье (1811 -- 1877) открыл в 1846 г. Нептун, затем американский астроном Клайд Уильям Томбо (род. в 1906 г.) -- Плутон в 1930 г.
Расстояния этих далеких членов солнечной системы от Солнца приведены ниже.
Если мы рассмотрим орбиту Плутона, как ранее орбиту Сатурна, то увидим, что диаметр солнечной системы равен не 3, а 12 миллиардам километров. Лучу света, который преодолевает расстояние, равное окружности Земли, за 1/7 сек и пробегает от Земли до Луны за 1 1/4 сек, понадобится полдня для того, чтобы пересечь солнечную систему. Да, со времен греков небо действительно отодвинулось в неизмеримую даль.
Рис.
Кроме того, есть все основания считать, что вовсе не орбита Плутона отмечает границу владений Солнца. Это не значит, что мы должны предполагать существование еще не открытых более далеких планет (хотя отнюдь не исключена возможность, что такие маленькие и очень далекие планеты действительно существуют). Имеются уже известные небесные тела, которые время от времени очень легко увидеть и которые, без сомнения, уходят от Солнца гораздо дальше, чем Плутон на самой удаленной точке своей орбиты. солнечный планета лунный затмение
Этот факт был известен еще до того, как открытие Урана раздвинуло границы собственно планетной части солнечной системы. В 1684 г. английский ученый Исаак Ньютон (1642--1727) открыл закон всемирного тяготения. Этот закон строго математически обосновал кеплеровскую схему строения солнечной системы и позволил вычислить орбиту тела, обращающегося вокруг Солнца, даже если тело наблюдалось лишь на части своей орбиты.
Это в свою очередь дало возможность приняться за кометы -- «косматые» светящиеся тела, которые время от времени появлялись на небе. В древности и в эпоху Средневековья астрономы считали, что кометы появляются без всякой правильности и что движение их не подчинено никаким естественным законам, широкие же массы были убеждены, что единственное назначение комет -- предвещать несчастье.
Однако современник и друг Ньютона, английский ученый Эдмунд Галлей (1656--1742) попробовал применить к кометам закон тяготения. Он заметил, что некоторые особенно яркие кометы появлялись в небе через каждые 75--76 лет. И вот в 1704 г. он предположил, что все эти кометы на самом деле были одним и тем же небесным телом, которое двигалось вокруг Солнца по постоянной эллиптической орбите, причем орбите настолько вытянутой, что значительная ее часть лежала на колоссальном расстоянии от Земли. Когда комета находилась вдали от Земли, она была невидима. Но через каждые 75 или 76 лет она оказывалась на той части своей орбиты, которая расположена ближе всего к Солнцу (и к Земле), и вот тогда-то она становилась видимой.
Галлей вычислил орбиту этой кометы и предсказал, что она вновь вернется в 1758 г. И действительно, комета появилась в тот год (через 16 лет после смерти Галлея) и с тех пор получила название кометы Галлея.
Рис.
В ближайшей к Солнцу точке своей орбиты комета Галлея оказывается от него всего лишь примерно в 90 000 000 км, заходя таким образом немного внутрь орбиты Венеры В наиболее же удаленной от Солнца части своей орбиты комета Галлея уходит от него приблизительно в 3 1/2 раза дальше, чем Сатурн. В афелии расстояние кометы от Солнца составляет 5 300 000 000 км; иначе говоря, она уходит далеко за орбиту Нептуна. Таким образом, к 1760 г. астрономы прекрасно знали, что солнечная система намного больше, чем думали греки, и для тою чтобы убедиться в этом, им не требовалось открывать новые планеты.
Более тою, комета Галлея -- одна из комет, относительно близких к Солнцу. Существуют кометы, которые движутся вокруг него по таким невероятно вытянутым орбитам, что возвращаются к нему только раз в несколько столетий, а то и тысячелетий. Они уходят от Солнца не на миллиарды километров, а скорее всего на сотни миллиардов. Голландский астроном Ян Хендрик Оорт (род. в 1900 г) в 1950 г. высказал предположение, что, возможно, существует целое огромное облако комет, которые на протяжении всей своей орбиты находятся так далеко от Солнца, что никогда не бывают видимы.
Отсюда следует, что максимальный диаметр солнечной системы может достигать 1000 миллиардов, т. е триллиона (1 000 000 000 000) километров или даже больше. Световому лучу требуется 40 суток, чтобы покрыть такое расстояние. Таким образом, можно сказать, что диаметр солнечной системы превосходит один световой месяц.
Земля относительно мала не только в сравнении с этими расстояниями. Четыре внешние планеты -- Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун -- видны в телескоп как диски, диаметр которых поддается измерению. Когда стало известно расстояние до этих планет, это дало возможность по видимым размерам их дисков вычислить их истинную величину. И каждая из этих внешних планет оказалась по с равнению с Землей настоящим гигантом. А размеры Солнца делают его великаном по сравнению даже с самой большой из этих планет.
Кроме того, у каждой из этих гигантских планет имеется система спутников, по сравнению с которой наша система спутников, состоящая из одной Луны, кажется карликовой. Первыми из спутников внешних планет были открыты четыре крупнейших спутника Юпитера, которые Галилей в 1610 г. увидел в свой первый телескоп. Позже всех из больших спутников был открыт спутник Нептуна Тритон, замеченный в 1816 г. английским астрономом Вильямом Ласселем (1799--1880). Были открыты еще и малые спутники, второй спутник Нептуна, Нереида, был обнаружен только в 1949 г. американским астрономом, голландцем по происхождению, Джерардом Питером Койпером (род. в 1905 г). Всего теперь в солнечной системе вместе с нашей Луной известен 31 спутник. Но весьма вероятно, что будут открыты и еще какие-нибудь малые спутники.
Представление о размерах некоторых систем спутников по сравнению с системой спутников Земли может дать следующая таблица.
Солнечная система — крошечная структура в масштабах Вселенной. При этом ее размеры для человека поистине грандиозны: каждый из нас, проживая на пятой по величине планете, с трудом может оценить даже масштабы Земли. Скромные габариты нашего дома, пожалуй, ощущаются, только когда смотришь на него из иллюминатора космического корабля. Похожее чувство возникает и во время просматривания снимков телескопа "Хаббл": Вселенная огромна и Солнечная система занимает лишь малый ее участок. Однако именно ее мы можем изучать и исследовать, используя полученные данные для интерпретации феноменов дальнего космоса.
Вселенские координаты
Расположение Солнечной системы ученые определяют по косвенным признакам, поскольку мы не можем наблюдать строение Галактики со стороны. Наш кусочек Вселенной размещается в одном из спиральных рукавов Млечного Пути. Рукав Ориона, названный так потому, что проходит вблизи одноименного созвездия, считается ответвлением одного из основных галактических рукавов. Солнце расположено ближе к краю диска, нежели к его центру: расстояние до последнего составляет примерно 26 тысяч
Ученые предполагают, что местоположение нашего кусочка Вселенной имеет одно преимущество перед прочими. В целом Галактика Солнечной системы, обладает звездами, которые в силу особенностей своего движения и взаимодействия с другими объектами то погружаются в спиральные рукава, то выныривают из них. Однако есть небольшая область, называемая коротационным кругом, где скорость звезд и спиральных рукавов совпадает. Размещенные здесь не подвергаются воздействию бурных процессов, характерных для рукавов. К коротационному кругу относится и Солнце с планетами. Подобное положение считается одним из условий, способствовавших появлению жизни на Земле.
Схема Солнечной системы
Центральное тело любого планетарного сообщества — это звезда. Название Солнечной системы дает исчерпывающий ответ на вопрос, вокруг какого светила движется Земля и ее соседи. Солнце — звезда третьего поколения, находящаяся на середине своего жизненного цикла. Оно светит уже более 4,5 млрд лет. Примерно столько же вокруг него обращаются планеты.
Схема Солнечной системы сегодня включает восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (о том, куда делся Плутон, чуть ниже). Они условно поделены на две группы: планеты земного типа и газовые гиганты.
«Родственники»
Первый тип планет, как понятно из названия, включает и Землю. Кроме нее к нему принадлежат Меркурий, Венера и Марс.
Все они обладают набором схожих характеристик. Планеты земной группы в основном состоят из силикатов и металлов. Их отличает высокая плотность. Все они имеют схожее строение: железное ядро с примесью никеля обернуто силикатной мантией, верхний слой — кора, включающая соединения кремния и несовместимые элементы. Подобное строение нарушается только у Меркурия. Самая маленькая и не обладает корой: она разрушена метеоритными бомбардировками.
Группы — это Земля, за ней следует Венера, затем Марс. Существует определенный порядок Солнечной системы: планеты земной группы составляют ее внутреннюю часть и отделяются от газовых гигантов астероидным поясом.
Большие планеты
В число газовых гигантов входят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все они гораздо крупнее объектов земной группы. Гиганты обладают более низкой плотностью и, в отличие от планет предыдущей группы, состоят из водорода, гелия, аммиака и метана. Планеты-гиганты не имеют как таковой поверхности, ею считается условная граница нижнего слоя атмосферы. Все четыре объекта очень быстро вращаются вокруг своей оси, обладают кольцами и спутниками. Самая внушительная по размерам планета — Юпитер. Он сопровождается наибольшим числом спутников. При этом самые впечатляющие кольца - у Сатурна.
Характеристики газовых гигантов взаимосвязаны. Если бы они по размерам приближались к Земле, то имели бы иной состав. Легкий водород может удержать только планета, обладающая достаточно большой массой.
Карликовые планеты
Самое время для изучения того, что представляет собой Солнечная система, — 6 класс. Когда сегодняшние взрослые были в этом возрасте, космическая картина выглядела для них несколько иначе. Схема Солнечной системы на тот момент включала девять планет. Последним в списке значился Плутон. Так было до 2006 года, когда собрание МАС (Международный астрономический союз) приняло определение планеты и Плутон перестал ему соответствовать. Один из пунктов звучит так: «Планета доминирует на своей орбите». Плутона засорена другими объектами, превосходящими в общей сложности бывшую девятую планету по массе. Для Плутона и еще нескольких объектов было введено понятие «карликовая планета».
После 2006 года все тела в Солнечной системе были, таким образом, поделены на три группы:
планеты — объекты достаточно крупные, сумевшие расчистить свою орбиту;
малые тела Солнечной системы (астероиды) — объекты, обладающими столь небольшими размерами, что не могут достичь гидростатического равновесия, то есть принять округлую или приближенную к ней форму;
карликовые планеты, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими типами: они достигли гидростатического равновесия, но не очистили орбиту.
Последняя категория сегодня официально включает пять тел: Плутон, Эрида, Макемаке, Хаумеа и Церера. Последняя относится к поясу астероидов. Макемаке, Хаумеа и Плутон принадлежат поясу Койпера, а Эрида — рассеянному диску.
Астероидный пояс
Своеобразная граница, отделяющая планеты земной группы от газовых гигантов, на протяжении своего существования подвергается воздействию Юпитера. Из-за присутствия огромной планеты астероидный пояс имеет ряд особенностей. Так, его изображения создают впечатление, то это очень опасная для космических аппаратов зона: корабль может быть поврежден астероидом. Однако это не совсем верно: воздействие Юпитера привело к тому, что пояс представляет собой довольно разреженное скопление астероидов. Причем тела, составляющие его, имеют достаточно скромные размеры. В процессе формирования пояса гравитация Юпитера оказывала влияние на орбиты крупных космических тел, скопившихся здесь. В результате постоянно происходили столкновения, приведшие к появлению небольших осколков. Значительная часть этих обломков под воздействием все того же Юпитера была выдворена за пределы Солнечной системы.
Общая масса тел, составляющих Астероидный пояс, равна всего 4 % от массы Луны. Состоят они в основном из горных пород и металлов. Самым крупным телом на этом участке является карликовая за ней следуют Веста и Гигея.
Пояс Койпера
Схема Солнечной системы включает и еще один участок, заселенный астероидами. Это пояс Койпера, расположенный за орбитой Нептуна. Объекты, размещающиеся здесь, в том числе и Плутон, получили название транснептуновых. В отличие от астероидов пояса, пролегающего между орбитами Марса и Юпитера, они состоят из льда - водяного, аммиачного и метанового. Пояс Койпера в 20 раз шире астероидного и значительно массивнее его.
Плутон по своему строению представляет собой типичный объект пояса Койпера. Он является наиболее крупным телом области. Здесь же размещаются еще две карликовые планеты: Макемаке и Хаумеа.
Рассеянный диск
Размеры Солнечной системы не ограничиваются поясом Койпера. За ним располагается так называемый рассеянный диск и гипотетическое облако Оорта. Первый частично пересекается с поясом Койпера, но пролегает значительно дальше его в космосе. Это место, где зарождаются короткопериодические кометы Солнечной системы. Для них характерен орбитальный период менее 200 лет.
Объекты рассеянного диска, в том числе и кометы, как и тела из пояса Койпера, состоят преимущественно из льда.
Облако Оорта
Пространство, где зарождаются долгопериодические кометы Солнечной системы (с периодом в тысячи лет), называется облаком Оорта. На сегодняшний день нет прямых доказательств его существования. Тем не менее обнаружено множество фактов, косвенно подтверждающих гипотезу.
Астрономы предполагают, что внешние границы облака Оорта удалены от Солнца на расстояние от 50 до 100 тысяч астрономических единиц. По своем размерам оно больше в тысячу раз пояса Койпера и рассеянного диска вместе взятых. Внешняя граница облака Оорта считается и границей Солнечной системы. Расположенные здесь объекты подвергаются воздействию ближайших звезд. В результате этого образуются кометы, орбиты которых проходят через центральные части Солнечной системы.
Уникальная структура
На сегодняшний день Солнечная система — единственная известная нам часть космоса, где есть жизнь. Не в последнюю очередь на возможность ее появления оказала влияние структура планетной системы и ее размещение в коротационной окружности. Земля, располагающаяся в «зоне жизни», где солнечный свет становится не столь губительным, могла быть такой же мертвой, как ее ближайшие соседи. Кометы, возникающие в поясе Койпера, рассеянном диске и облаке Оорта, а также крупные астероиды могли погубить не только динозавров, но и даже саму вероятность возникновения живой материи. От них нас защищает огромный Юпитер, притягивая к себе подобные объекты или изменяя их орбиту.
Во время изучения структуры Солнечной системы трудно не подпасть под влияние антропоцентризма: кажется, будто Вселенная сделала все только для того, чтобы люди смогли появиться. Вероятно, это не совсем так, однако огромное количество условий, малейшее нарушение которых привело бы к гибели всего живого, упорно склоняют к подобным мыслям.
Loading...