Солнечная система. Солнечная система Центральное тело солнечной системы звезда представляющая собой

Солнце
СОЛНЦЕ, центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2. Среди звезд Солнце по размеру и яркости занимает среднее положение, хотя в солнечной окрестности большинство звезд имеет меньшие размеры и яркости. Поверхностная температура около 5800 K. Вращение Солнца вокруг оси, происходит в том же направлении, что и Земли (с запада на восток), ось вращения образует угол 82 °45" с плоскостью орбиты Земли (эклиптикой). Один оборот относительно Земли совершается за 27,275 сут (синодический период обращения), относительно неподвижных звезд - за 25,38 сут (сидерический период обращения). Период вращения (синодический) изменяется от 27 сут на экваторе до 32 сут у полюсов. Химический состав, определенный из анализа солнечного спектра: водород - ок. 90%, гелий - 10%, остальные элементы - менее 0,1% (по числу атомов). Подобно всем звездам, оно представляет собой шар горячего газа, а источником энергии является ядерный синтез, происходящий в его недрах. Земля, находящаяся на расстоянии 149,6 млн. км от Солнца, получает около 2 . 10 17 Вт солнечной лучистой энергии. Солнце - основной источник энергии для всех процессов, совершающихся на земном шаре. Вся биосфера, жизнь существуют только за счет солнечной энергии. На многие земные процессы влияет корпускулярное излучение Солнца.

Точные измерения показывают, что диаметр Солнца в 1392000км не постоянная величина. Около пятнадцати лет назад астрономы обнаружили, что Солнце худеет и полнеет на несколько километров каждые 2 часа 40 минут, причем этот период сохраняется строго постоянным. С периодом 2 часа 40 минут на доли процента меняется и светимость Солнца, то есть излучаемая им энергия.

Указания на то, что диаметр Солнца испытывает еще и очень медленные колебания со значительным размахом, были получены путём анализа результатов астрономических наблюдений многолетней давности. Точные измерения продолжительности солнечных затмений, а также прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца показали, что в XVII веке диаметр Солнца превышал нынешний примерно на 2000 км,то есть на 0,1%.

Строение Солнца

ЯДРО - где температура в центре равна 27 млн. K, протекает ядерный синтез. В процессе превращения водорода в гелий ежесекундно аннигилируется 4 млн. т солнечного вещества. Выделяемая при этом энергия и является источником солнечной энергии. В общепринятой теоретической модели Солнца (так называемой "Стандартной модели") предполагается, что подавляющая часть энергии вырабатывается реакциями прямого синтеза водорода c образованием гелия, и только лишь 1,5% - реакциями так называемого цикла CNO, в котором в процессе реакции углерод циклически превращается сначала в азот и кислород, после чего реакция снова приводит к образованию углерода. Однако группа из Принстонского института фундаментальных исследований (Institute for Advanced Study) под руководством Джона Бокалла (John Bahcall) оценила верхний порог относительной доли реакций цикла CNO как не превышающий 7,3%. Однако получить достоверное подтверждение теоретического значения, равного 1,5%, невозможно без ввода в действие нейтринных детекторов принципиально иной конструкции, чем имеются сейчас.

Поверх ядра расположена ЗОНА ИЗЛУЧЕНИЯ, где образовавшиеся в процессе ядерного синтеза фотоны с высокой энергией сталкиваются с электронами и ионами, порождая повторное световое и тепловое излучение.

С внешней стороны зоны излучения лежит КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА (внешнем слое толщиной 150-200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой), в который нагретые газовые потоки направляются вверх, отдают свою энергию поверхностным слоям и, стекая вниз, повторно нагреваются. Конвективные потоки приводят к тому, что солнечная поверхность имеет ячеистый вид (грануляцию фотосферы), солнечные пятна, спикулы и т. д. Интенсивность плазменных процессов на Солнце периодически изменяется (11-летний период – солнечная активность).

В противовес данной теории, что наше Солнце состоит главным образом из водорода, 10 января 2002г обсуждалась гипотеза профессора кафедры ядерной химии из университета Миссури-Роллана Оливер Мануэль (Oliver Manuel) на 199-й конференции Американского астрономического общества, утверждающая, что основную массу Солнца составляет не водород, а железо. В статье "The Origin of the Solar System with an Iron-rich Sun" ("Происхождение солнечной системы с "железным" Солнцем") он утверждает, что реакция синтеза водорода, которая дает часть солнечного тепла, происходит вблизи поверхности Солнца. Но основное тепло выделяется из ядра Солнца, которое состоит главным образом из железа. Изложенную в статье теорию происхождения Солнечной системы из взрыва сверхновой, после чего из ее сжавшегося ядра образовалось Солнце, а из выброшенной в космос материи - планеты, выдвинул в 1975г вместе с д-ром Дварка Дас Сабу (Dwarka Das Sabu).

Солнечное излучение

СОЛНЕЧНЫЙ СПЕКТР - распределение энергии электромагнитного излучения Солнца в диапазоне длин волн от нескольких долей нм (гамма-излучение) до метровых радиоволн. В видимой области солнечный спектр близок к спектру абсолютно черного тела при температуре около 5800 К; имеет энергетический максимум в области 430-500 нм. Солнечный спектр - непрерывный спектр, на который наложено более 20 тыс. линий поглощения (Фраунгоферовых линий) различных химических элементов.

РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ - электромагнитное излучение Солнца в диапазоне от миллиметровых до метровых волн, возникающее в области от нижней хромосферы до солнечной короны. Различают тепловое радиоизлучение «спокойного» Солнца; излучение активных областей в атмосфере над солнечными пятнами; спорадическое излучение, связанное обычно с вспышками на Солнце.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - коротковолновое электромагнитное излучение (400-10 нм), на долю которого приходится ок. 9% всей энергии излучения Солнца. Ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует газы верхних слоев земной атмосферы, что приводит к образованию ионосферы.

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ - электромагнитное и корпускулярное излучения Солнца. Электромагнитное излучение охватывает диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн, его энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Корпускулярная составляющая солнечной радиации состоит главным образом из протонов и электронов (см. Солнечный ветер).

СОЛНЕЧНЫЙ МАГНЕТИЗМ - магнитные поля на Солнце, простилающееся за орбиту Плутона, упорядочивающие движение солнечной плазмы, обусловливающие солнечные вспышки, существование протуберанцев и т. д. Средняя напряженность магнитного поля в фотосфере 1 Э (79,6 А/м), локальные магнитные поля, например в области солнечных пятен, могут достигать нескольких тыс. Э. Периодические усиления солнечного магнетизма определяют солнечную активность. Источник солнечного магнетизма - сложные движения плазмы в недрах Солнца. Специалистам Лаборатории реактивного движения в Пасадене (шт. Калифорния, США) удалось выяснить причину образования петель в магнитном поле Солнца. Как оказалось, своим появлением петли обязаны тому, что магнитные волны близ Солнца являются альфвеновскими. Изменения магнитного поля были зарегистрированы с помощью приборов межпланетного зонда "Ulysses".
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ - полная солнечная энергия, падающая на единицу площади верхних слоев земной атмосферы за единицу времени, рассчитанная с учетом среднего расстояния от Земли до Солнца. Ее значение - около 1,37 кВт/м2 (точность 0,5%) . Вопреки названию, эта величина не остается строго постоянной, слегка изменяясь в ходе солнечного цикла (колебание 0,2%). В частности, появление большой группы солнечных пятен уменьшает ее примерно на 1%. Наблюдаются и более долговременные изменения.

В последние два десятилетия замечено, что уровень излучения Солнца в период минимальной его активности нарастал примерно на 0,05% в десятилетие.

Солнечная атмосфера

Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 минут (от 3 до 10 минут). Скорости колебаний чрезвычайно малы - десятки сантиметров в секунду.

Фотосфера

Видимая поверхность Солнца. Достигая толщины около 0,001 R D (200-300 км), плотность 10 -9 - 10 -6 г/см 3 , температура убывает снизу вверх от 8 до 4,5 тыс. К. Фотосфера представляет собой зону, где характер газообразных слоев меняется от полностью непрозрачных для излучения до совершенно прозрачных. Фактически фотосфера излучает весь видимый свет. Температура фотосферы Солнца около 5800 K, причем к основанию хромосферы она падает примерно до 4000 K. Линии поглощения в спектре Солнца формируются в результате поглощения излучения и рассеяния именно в этом слое. Явления, характерные для активного Солнца, такие как солнечные пятна, вспышки и факелы, также возникают в фотосфере. Быстрые атомные частицы, высвобождаемые при вспышках, движутся сквозь пространство, воздействуя на Землю и ее окрестности. В частности, они вызывают радиопомехи, геомагнитные бури и полярные сияния.

Новые снимки края солнечного диска в 2002г шведским Солнечным телескопом 1-m, установленном на острове Ла-Пальма (Канарские острова), позволили обнаружить ландшафты из гор, долин и огненных стен, впервые показав трехмерную структуру солнечной поверхности. Новые снимки позволили разглядеть смещающиеся пики и низины сверхгорячей плазмы – разница в высоте их может достигать сотни километров.

грануляция - видимая в телескоп зернистая структура солнечной фотосферы. Представляет собой совокупность большого числа тесно расположенных гранул - ярких изолированных образований диаметром 500-1000 км, покрывающих весь диск Солнца. Отдельная гранула возникает, разрастается и затем распадается за 5-10 мин. Межгранульное расстояние достигает в ширину 300-500км. Одновременно на Солнце наблюдается около миллиона гранул. поры - темные округлые образования диаметром несколько сот километров, возникающие группами в промежутках между фотосферными гранулами. Некоторые поры, увеличиваясь, превращаются в солнечные пятна. факел - яркая область фотосферы Солнца (цепочки ярких гранул, обычно окружающих группу солнечных пятен). Появление факелов связано с последующим возникновением в их окрестности солнечных пятен и вообще с солнечной активностью. Они имеют размер около 30000 км и температуру на 2000К выше окружающей. Факелы – зазубренные стены, высота которых достигает 300 километров. Причем эти стены излучают гораздо больше энергии, чем предполагали астрономы. Возможно даже, что именно они и вызывали эпохальные изменения в земном климате. Суммарная площадь цепочек (волокон фотосферных факелов) в несколько раз больше площади пятен, и существуют фотосферные факелы в среднем дольше, чем пятна - иногда 3-4 месяца. В годы максимума солнечной активности фотосферные факелы могут занимать до 10% всей поверхности Солнца.

солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже (области с сильным магнитным полем) , чем в окружающей фотосфере. Поэтому солнечные пятна кажутся относительно более темными. Эффект охлаждения вызывается наличием сильного магнитного поля, сконцентрированного в зоне пятна. Магнитное поле препятствует образованию конвективных потоков газа, которые переносят к поверхности Солнца горячее вещество из нижележащих слоев. Солнечное пятно состоит из перекручивающихся магнитных полей в мощном плазменном вихре, видимая и внутренняя области которого вращаются в противоположных направлениях. Солнечные пятна формируются там, где магнитное поле Солнца имеет большую вертикальную компоненту. Солнечные пятна могут возникать индивидуально, но часто они образуют группы или пары противоположной магнитной полярности. Развиваются из пор, могут достигать 100 тыс. км (самые маленькие 1000-2000км) в поперечнике, существуют в среднем 10-20 суток. В темной центральной части солнечного пятна (тени, где силовые линии магнитного поля направлены вертикально, а напряженность поля, как правило, в несколько тысяч раз больше, чем у поверхности Земли), температура составляет около 3700 K по сравнению с 5800 K в фотосфере, вследствие чего они в 2-5 раз темнее фотосферы. Внешняя и более яркая часть солнечного пятна (полутень) состоит из тонких длинных сегментов. Особенно выделяется наличие темных сердцевин в светлых участках на солнечных пятнах.

Для солнечных пятен характерны сильные магнитные поля (до 4 кЭ). Среднее годовое число солнечных пятен изменяется с 11-летним периодом. Солнечные пятна имеют тенденцию образовывать близлежащие пары, в которых каждое пятно имеет противоположную магнитную полярность. Во время высокой солнечной активности случается, что изолированные пятна становятся большими, причем они возникают обширными группами.

• 
  Самая большая из когда-либо зарегистрированных групп солнечных пятен достигла своего максимума 8 апреля 1947 г. Она захватила область площадью в 18130 миллионов квадратных километров. Солнечные пятна - элемент солнечной активности. Количество пятен, видимых на Солнце в любое время, периодически изменяется с периодом приблизительно в 11 лет. В середине 1947 г. был отмечен сильный максимум цикла.

минимум Маундера - интервал протяженностью около 70 лет, начиная примерно с 1645г, в течение которого солнечная активность постоянно была на низком уровне, а солнечные пятна наблюдались редко. В течение 37 лет не было зарегистрировано ни одного полярного сияния. бабочки Маундера - диаграмма, представляющая изменения гелиографической широты, на которой появляются солнечные пятна в течении солнечного цикла. Впервые диаграмма была построена в 1922 г. Э. В. Маундером. На графике в качестве вертикальной оси взята гелиографическая широта, а в качестве горизонтальной оси - время (в годах). Далее для каждой группы солнечных пятен, относящихся к некоторой широте, и каррингтоновского номера строятся вертикальные линии, покрывающие один градус широты. Получаемая картина напоминает крылья бабочки, что и дало диаграмме это популярное название.

гелиографическая долгота - долгота, измеренная для точек на поверхности Солнца. На Солнце нет фиксированной нулевой точки, так что гелиографическая долгота отсчитывается от номинального эталонного большого круга: солнечного меридиана, который прошел через восходящий узел солнечного экватора на эклиптике 1 января 1854 г. в 12.00 UT. Относительно этого меридиана долгота рассчитывается в предположении равномерного сидерического вращения Солнца с периодом 25,38 суток. В справочниках для наблюдателей помещаются таблицы положений солнечного эталонного меридиана для данной даты и времени.

каррингтоновский номер - номер, присваиваемый каждому обороту Солнца. Отсчет был начат Р.К. Каррингтоном 9 ноября 1853г с первого номера. Он взял за основу среднюю величину периода синодического вращения солнечных пятен, который определил как 27,2753 дня. Поскольку Солнце не вращается как твердое тело, фактически этот период меняется с широтой.

Хромосфера

Газообразный слой Солнца, лежащий выше фотосферы толщиной 7-8 тыс. км, отличается значительной неоднородностью температуры (5-10 тыс. К). С увеличением расстояния от центра Солнца температура слоев фотосферы уменьшается, достигая минимума. Затем в вышележащей хромосфере снова начинает постепенно повышаться до 10000 K. Название означает буквально “цветная сфера”, поскольку при полном солнечном затмении, когда свет фотосферы закрыт, хромосфера видна в виде яркого кольца вокруг Солнца как розоватое сияние. Она динамична, в ней наблюдаются вспышки, протуберанцы. Элементы структуры - хромосферная сетка и спикулы. Ячейки сетки - динамические образования диаметром 20 - 50 тыс. км, в которых плазма движется от центра к периферии.

Вспышка - самое мощное проявление солнечной активности, внезапное местное выделение энергии магнитных полей в короне и хромосфере Солнца (до 10 25 Дж при наиболее сильных солнечных вспышках), при котором вещество солнечной атмосферы нагревается и ускоряется. При солнечных вспышках наблюдаются: увеличение яркости хромосферы (8-10 мин), ускорение электронов, протонов и тяжелых ионов (с частичным выбросом их в межпланетное пространство), рентгеновское и радиоизлучение.

Вспышки связаны с активными областями Солнца и представляют собой взрывы, в которых вещество разогревается до температур в сотни миллионов градусов. Большую часть излучения составляют рентгеновские лучи, но вспышки легко наблюдаются в видимом свете и в радиодиапазоне. Заряженные частицы, выброшенные из Солнца, через несколько дней достигают Земли и вызывают полярные сияния, влияют на работу средств связи.

Сгустки солнечного вещества, выброшенные с поверхности светила, могут быть поглощены другими сгустками, когда оба выброса происходят в одной и той же области солнечной поверхности, причем второй выброс движется с большей скоростью, чем первый. Солнечное вещество выбрасывается с поверхности Солнца со скоростью от 20 до 2000 километров в секунду. Его масса оценивается в миллиарды тонн. В случае, когда сгустки вещества распространяются в направлении Земли, на ней происходят магнитные бури. Специалисты полагают, что в случае космического "каннибализма" магнитные бури на Земле имеют большую, чем обычно силу, и их труднее прогнозировать. Начиная с апреля 1997 года, когда подобный эффект был открыт, по март 2001г наблюдался 21 случай поглощения сгустков солнечного вещества другими, движущимися с большей скоростью. Это удалось выяснить команде астрономов NASA, работающих с космическими аппаратами "Wind" и "SOHO".

Спикулы - отдельные столбы (похожие на шипы структуры) светящейся плазмы в хромосфере, видимые при наблюдении Солнца в монохроматическом свете (в спектральных линиях Н, Не, Са + и др.), которые наблюдаются в лимбе или около него. Спикулы поднимаются из хромосферы в солнечную корону до высоты 6-10 тыс. км, их диаметр 200-2000км (обычно порядка 1000 км в поперечнике и 10000 км в длину), среднее время жизни 5-7 мин. На Солнце одновременно существуют сотни тысяч спикул. Распределение спикул на Солнце неравномерно - они концентрируются на границах ячеек супергрануляции.

флоккулы - (лат. flocculi, от floccus - клочок) (факелы хромосферные), тонкие волокнистые образования в хромосферном слое центров солнечной активности, имеют большую яркость и плотность, чем окружающие участки хромосферы, ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля; являются продолжением факелов фотосферных в хромосфере. Флоккулы можно видеть, когда солнечная хромосфера отображается в монохроматическом свете, например, в свете однократно ионизированного кальция.

протуберанец (от лат. protubero - вздуваюсь) - термин, используемый для разнообразных по форме структур (похожих на облака или вспышки) в хромосфере и короне Солнца. Они имеют более высокую плотность и более низкую температуру, чем окружающая их среда, на солнечном лимбе выглядят как яркие детали короны, а в проекции на солнечный диск имеют вид темных волокон, а на его краю - в виде светящихся облаков, арок или струй.
Покоящиеся протуберанцы возникают далеко от активных областей и сохраняются в течение многих месяцев. Они могут простираться в высоту до нескольких десятков тысяч километров. Громадные, протяженностью до сотен тысяч километров, плазменные образования в солнечной короне. Активные протуберанцы связаны с солнечными пятнами и вспышками. Они появляются в виде волн, брызг и петель, имеют бурный характер движения, быстро меняют форму и сохраняются лишь несколько часов. Более холодное вещество, стекающее с протуберанцев из короны к фотосфере, может наблюдаться в виде коронального "дождя".

*Хотя выделить какой-то отдельный протуберанец и назвать его самым большим не удается, имеется множество удивительных примеров. Например, на изображении, принятом со "Скайлэба" в 1974 г., был виден петлеобразный покоящийся протуберанец, который протянулся над поверхностью Солнца больше чем на полмиллиона километров. Такие протуберанцы могут сохраняться в течение нескольких недель или месяцев, простираясь на 50000 км за пределы фотосферы Солнца. Эруптивные протуберанцы в виде огненных языков могут подниматься над солнечной поверхностью почти на миллион километров.

По данным двух исследовательских спутников TRACE и SOHO, которые ведут постоянные наблюдения за Солнцем, потоки электрически заряженного газа движутся в атмосфере Солнца почти со скоростью звука в данных условиях. Их скорость может достигать 320 тыс. км/час. То есть сила ветра на Солнце "перебивает" гравитационную силу при определении плотности атмосферы, а ведь на Солнца сила гравитационного притяжения в 28 раз больше, чем на поверхности Земли.

Самая внешняя часть атмосферы Солнца, состоит из горячей (1-2 млн. К) разреженной высокоионизованной плазмы, которая во время полного солнечного затмения видна как яркое гало. Корона простирается на расстояние, во много раз превышающее радиус Солнца, и переходит в межпланетную среду (в несколько десятков радиусов Солнца и постепенно рассеивается в межпланетном пространстве). Протяженность и форма короны изменяются в течение солнечного цикла, главным образом благодаря потокам, образующимся в активных областях.
Корона состоит из следующих частей:
K-корона (электронная корона или непрерывная корона). Видна как белый свет фотосферы, рассеиваемый высокоэнергетическими электронами при температуре порядка миллиона градусов. K-корона неоднородна, она содержит различные структуры, такие как потоки, уплотнения, перья и лучи. Поскольку электроны движутся в высокой скоростью, фраунгоферовы линии в спектре отраженного света стерты.
F-корона (фраунгоферова корона или пылевая корона) - свет фотосферы, рассеиваемый более медленными частицами пыли, движущимися вокруг Солнца. В спектре видны фраунгоферовы линии. Продолжение F-короны в межпланетное пространство наблюдается как зодиакальный свет.
E-корона (корона эмиссионных линий) образуется светом в дискретных эмиссионных линиях сильно ионизированных атомов, особенно железа и кальция. Она обнаруживается на расстоянии двух солнечных радиусов. Эта часть короны излучает также в крайнем ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах спектра.
фраунгоферовы линии

Темные линии поглощения в спектре Солнца и, по аналогии, в спектре любой звезды. Впервые такие линии были выделены Йозефом фон Фраунгофером (1787-1826), который обозначил самые заметные линии буквами латинского алфавита. Некоторые из этих символов все еще используются в физике и астрономии, особенно линии натрия D и линии кальция H и K.

Оригинальные обозначения Фраунгофера (1817) линий поглощения в солнечном спектре
Буква	Длина волны (нм)	Химическое происхождение
A	759,37	Атмосферный O 2
B	686,72	Атмосферный O 2
C	656,28	Водород α
D1	589,59	Нейтральный натрий
D2	589,00	Нейтральный натрий
D3	587,56	Нейтральный гелий
E	526,96	Нейтральное железо
F	486,13	Водород β
G	431,42	Молекула CH
H	396,85	Ионизированный кальций
K	393,37	Ионизированный кальций

Замечание: в оригинальных обозначениях Фраунгофера компоненты линии D разрешены не были.

Корональные линии - запрещенные линии в спектрах многократно ионизованных Fe, Ni, Ca, Al и других элементов, возникают в солнечной короне и указывают на высокую (ок. 1,5 млн. К) температуру короны.

Выброс корональной массы (ВКМ) - эрупция вещества из солнечной короны в межпланетное пространство. ВКМ связан с особенностями магнитного поля Солнца. В периоды высокой солнечной активности каждый день происходит один или два выброса, возникающих в самых разных солнечных широтах. В периоды спокойного Солнца они происходят существенно реже (примерно один раз каждые 3 -10 дней) и ограничиваются более низкими широтами. Средняя скорость выброса изменяется от 200 км/сек при минимальной активности до величин примерно вдвое больших в максимуме активности. Большинство выбросов не сопровождается вспышками, а в тех случаях, когда вспышки происходят, они обычно начинаются после начала ВКМ. ВКМ представляют собой наиболее мощные из всех нестационарных солнечных процессов и оказывают заметное влияние на солнечный ветер. Большие ВКМ, ориентированные в плоскости земной орбиты, ответственны за геомагнитные бури.

Солнечный ветер - поток частиц (в основном протонов и электронов), истекающих за пределы Солнца со скоростью до 900 км/сек. Солнечный ветер фактически представляет собой горячую солнечную корону, распространяющуюся в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц - несколько десятков в 1 см 3 .

Сверхкорона

Наиболее удаленные (на несколько десятков радиусов от Солнца) области солнечной короны, наблюдаются по рассеянию ими радиоволн от далеких источников космического радиоизлучения (Крабовидной туманности и др.)

Характеристики Солнца
Видимый угловой диаметр	min=31"32"и max=32"36"
Масса	1,9891×10 30 кг (332946 масс Земли)
Радиус	6,96×10 5 км (109,2 радиусов Земли)
Средняя плотность	1,416 . 10 3 кг/м 3
Ускорение свободного падения	274 м/с 2 (27,9g)
Вторая космическая скорость на поверхности	620 км/с
Эффективная температура	5785 K
Светимость	3,86×10 26 Вт
Видимая визуальная звездная величина	-26,78
Абсолютная визуальная звездная величина	4,79
Наклонение экватора к эклиптике	7°15"
Синодический период вращения	27,275 дней
Звездный период вращения	25,380 дней

Солнечная активность

солнечная активность - различные регулярные возникновения в атмосфере Солнца характерных образований, связанные с выделением большого количества энергии, частота и интенсивность которых циклически изменяются: солнечных пятен, факелов в фотосфере, флоккулов и вспышек в хромосфере, протуберанцев в короне, выбросы корональной массы. Области, где в совокупности наблюдаются эти явления, называются центрами солнечной активности. В солнечной активности (росте и спаде числа центров солнечной активности, а также их мощности) существует приблизительно 11-летняя периодичность (цикл солнечной активности), хотя имеются свидетельства существования и других циклов (от 8 до 15 лет). Солнечная активность влияет на многие земные процессы.

активная область - область во внешних слоях Солнца, где возникает солнечная активность. Активные области образуются там, где из подповерхностных слоев Солнца появляются сильные магнитные поля. Солнечная активность наблюдаются в фотосфере, хромосфере и короне. В активной области имеют место явления типа солнечных пятен, флоккул и вспышек. Возникающее излучение занимает весь спектр, от рентгеновского диапазона до радиоволн, хотя в солнечных пятнах видимая яркость несколько меньше из-за пониженной температуры. По размерам и продолжительности существования активные области сильно различаются - они могут наблюдаться от нескольких часов до нескольких месяцев. Электрически заряженные частицы, как и ультрафиолетовое и рентгеновское излучение активных областей, воздействуют на межпланетную среду и верхние слои атмосферы Земли.

волокно - характерная деталь, наблюдаемая в изображениях активных областей Солнца, сделанных в линии альфа водорода. Волокна имеют вид темных полос шириной 725-2200 км и средней длиной 11000 км. Время жизни отдельного волокна составляет 10-20 мин., хотя общий рисунок области волокон мало меняется в течение нескольких часов. В центральных зонах активных областей Солнца волокна соединяют пятна и флоккулы противоположной полярности. Регулярные пятна окружены радиальным узором волокон, называемым сверхполутенью. Они представляют собой вещество, втекающее в пятно со скоростью около 20 км/сек.

солнечный цикл - периодическое изменение солнечной активности, в частности, числа солнечных пятен. Период цикла - около 11 лет (от 8 до 15 лет), хотя в течение XX в он был ближе к 10 годам.
В начале нового цикла пятен на Солнце практически нет. Первые пятна нового цикла появляются на гелиографических северных и южных широтах 35°- 45°; затем в процессе цикла пятна появляются ближе к экватору, доходя соответственно до 7° северной и южной широты. Эту картину распространения пятен можно представить графически в виде "бабочек" Маундера.
Принято считать, что солнечный цикл вызван взаимодействием между "генератором", порождающим магнитное поле Солнца, и вращением Солнца. Солнце вращается не как твердое тело, причем экваториальные области вращаются быстрее, что вызывает усиление магнитного поля. В конечном счете поле "выплескивается" в фотосферу, создавая солнечные пятна. В конце каждого цикла полярность магнитного поля меняется, поэтому полный период составляет 22 года (цикл Хейла).

Страница: 4/4

Исследование Солнца космическими аппаратами

Исседование Солнца проводилось многими КА, но были и специализированные, запущенные для исследования Солнца. Это:

Орбитальная солнечная сбсерватория ("OSO") - серия американских спутников, запущенных в период 1962- 1975гг с целью изучений Солнца, в частности, в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах волн.

КА "Helios-1 " - западногерманская АМС запущена 10.12.1974г, предназначенная для исследования солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, космического излучения, зодиакального света, метеорных частиц и радиошумов в околосолнечном пространстве, а также для проведения экспериментов по регистрации явлений, предсказанных общей теорией относительности. 15.01.1976г выведен на орбиту западногерманский КА "Helios-2 ". 17.04.1976г "Helios-2 " впервые приблизилась к Солнцу на расстояние 0,29 а.е (43,432 млн.км). Зарегистрированы, в частности, магнитные ударные волны в диапазоне 100 - 2200 Гц, а также появление при солнечных вспышках ядер легкого гелия, что указывает на высокоэнергетические термоядерные процессы в хромосфере Солнца. Впервые достигнут рекордной скорости в 66,7км/с, двигаясь с 12g.

Спутник по изучению максимума солнечной активности ("SMM") - Американский спутник (Solar Maximum Mission - SMM), запущенный 14.02.1980г для изучения Солнца в период максимума солнечной активности. После девяти месяцев работы ему потребовался ремонт, который был успешно выполнен экипажем "Спейс Шаттл" в 1984г, и спутник вновь был введен в действие. Он вошел в плотные слои атмосферы Земли и прекратил существование в 1989г.

Солнечный зонд "Ulysses " - европейская автоматическая станция запущена 6 октября 1990г для измерения параметров солнечного ветра, магнитного поля вне плоскости эклиптики, изучения полярных областей гелиосферы. Провел сканирование экваториальной плоскости Солнца вплоть до орбиты Земли. Впервые зарегистрировал в радиоволновом диапазоне спиральную форму магнитного поля Солнца, расходящуюся веером. Установил, что напряженность магнитного поля Солнца возрастает со временем и за последние 100 лет увеличилась в 2,3 раза. Это единственный КА, движущийся перпендикулярно плоскости эклиптики по гелиоцентрической орбите. Пролетел в середине 1995г над южным полюсом Солнца при его минимальной активности, а 27.11.2000г пролетел во второй раз, достигнув максимальной широты в южном полушарии –80,1 град. 17.04.1998АС "Ulysses " завершила свой первый виток вокруг Солнца.

Спутник для изучения солнечного ветра "Wind " - американский научно-исследовательский аппарат, запущен 1 ноября 1994 года на орбиту с параметрами: наклонение орбиты - 28,76º; Т=20673,75 мин.; П=187 км.; А=486099 км.

Солнечная и гелиосферная обсерватория ("SOHO") - Научно-исследовательский спутник (Solar and Heliospheric Observatory - SOHO), запущенный Европейским космическим агентством 2 декабря 1995г с предполагаемым сроком работы около двух лет. Он был выведен на орбиту вокруг Солнца в одной из точек Лагранжа (L1), где уравновешиваются гравитационные силы Земли и Солнца. Двенадцать инструментов на борту спутника предназначены для исследования солнечной атмосферы (в частности ее нагревания), солнечных колебаний, процессов выноса солнечного вещества в пространство, структуры Солнца, а также процессов в его недрах. Ведет постоянное фотографирование Солнца. 04.02.2000г своеобразный юбилей отметила солнечная обсерватория "SOHO ". На одной из фотографий, сделанных "SOHO " обнаружена новая комета, ставшую 100-й в послужном списке обсерватории, а в июне 2003г открыла уже 500-ю комету.

С путник для изучения короны Солнца "TRACE (Transition Region & Coronal Explorer)" запущен 2.04.1998г на орбиту с параметрами: орбиты - 97,8 градуса; Т=96,8 минуты; П=602 км.; А=652 км. Задача - исследовать область перехода между короной и фотосферой с помощью 30-см ультрафиолетового телескопа. Исследование петель показало, что они состоят из ряда связанных друг с другом отдельных перель. Петли газа нагреваются и поднимаются вдоль линий магнитного поля на высоту до 480000 км, затем охлаждаясь падают назад со скоростью более 100 км/с.

Солнечная система является одной из 200 млрд. звездных систем, находящихся в галактике Млечный Путь . Она расположена примерно по середине между центром галактики и его краем.
Солнечная система - это определенное скопление небесных тел, которые связаны силами гравитации со звездой (Солнцем). В нее входят: центральное тело - Солнце , 8 больших планет с их спутниками, несколько тысяч малых планет или астероидов, несколько сот наблюдавшихся комет и бесконечное множество метеорных тел.

Большие планеты подразделяются на 2 основные группы :
— планеты земной группы (Меркурий , Венера , Земля и Марс);
— планеты юпитерской группы или планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
В этой классификации нет места Плутону. В 2006 году было установлено, что Плутон из-за своих маленьких размеров и большой отдаленности от Солнца обладает низким гравитационным полем и ее орбита не похожа на соседние с нею орбиты, более близких к Солнцу планет. К тому же вытянутая эллипсоидная орбита Плутона (у остальных планет она почти круговая) пересекается с орбитой восьмой планеты Солнечной системы - Нептуна. Именно поэтому, с недавних времен, было решено лишить Плутона статуса "планеты".

Планеты земной группы сравнительно малы и имеют большую плотность. Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо. У планет-гигантов практически нет твердой поверхности. Это огромные газовые планеты, образованны преимущественно из водорода и гелия, атмосфера которых постепенно уплотняясь плавно переходить в жидкую мантию.
Конечно же основным элементов Солнечной системы является Солнце . Без него все планеты, в том числе и наша, разлетелись бы на огромные расстояния, а быть может даже и за пределы галактики. Именно Солнце из-за своей огромной массы (99,87% от массы всей Солнечной системы) создает невероятно мощное гравитационное воздействие на все планеты, их спутники, кометы и астероиды, заставляя вращаться каждого из них по своей орбите.

В Солнечной системе , помимо планет, имеются две области, заполненные малыми телами (карликовыми планетами, астероидами, кометами, метеоритами). Первая область - это Пояс Астероидов , который находится между Марсом и Юпитером. По составу он сходен с планетами земной группы, так как состоит из силикатов и металлов. За пределами Нептуна располагается вторая область которая называется Пояс Койпера . Располагает в себе много объектов (в основном карликовые планеты), состоящие из замершей воды, аммиака и метана, крупнейшим из которых является и Плутон.

Пояс Койпнера начинается сразу после орбиты Нептуна.

Внешнее кольцо ее заканчивается на расстоянии

в 8,25 млрд. км от Солнца. Это огромное кольцо вокруг всей

Солнечной системы, представляет из себя бесконечное

количество летучих веществ из льдинков метана, аммиака и воды.

Пояс Астероидов - рассположен между орбитой Марса и Юпитера.

Внешняя граница рассположена в 345 млн. км от Солнца.

Содержит десятки тысяч, возможно миллионы объектов более одного

километра в диаметре. Самые крупные из них - карликовые планеты

(диаметр от 300 до 900 км) .

Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет. Большая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°).

Раньше предполагалось, что граница Солнечной системы заканчивается сразу после орбиты Плутона. Однако в 1992 году были открыты новые небесные тела, которые несомненно принадлежат нашей системе, так как находятся непосредственно под гравитационным влиянием Солнца.

Каждому небесному объекту свойственны такие понятия как год и сутки. Год - это то время, за которое тело оборачивается вокруг Солнца на угол 360 градусов, т.е совершает полный круговой оборот. А сутки - это период вращения тела вокруг собственной оси. Самая близкая, от Солнца, планета Меркурий обращается вокруг Солнца за 88 земных суток, а вокруг своей оси - за 59 суток. Это значит, что на планете за один год проходит даже меньше двух суток (для примера на Земле один год включает в себя 365 дней, т.е именно столько раз Земля обернется вокруг своей оси за один оборот вокруг Солнца). В то время, как на самой отдаленной, от Солнца, карликовой планете Плутоне сутки составляют 153,12 часов (6,38 земных суток). А период обращения вокруг Солнца равен 247,7 земных лет. Т.е только наши прапрапраправнуки застанут тот момент когда Плутон наконец то пройдет весь путь по своей орбите.

галактическим годом . Помимо кругового движения по орбите, Солнечная система совершает вертикальные колебания относительно галактической плоскости, пересекая ее каждые 30-35 млн. лет и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии.
Возмущающим фактором для планет Солнечной системы является их гравитационное влияние друг на друга. Оно несколько изменяет орбиту по сравнению с той, по которой каждая планета двигалась бы под действием одного только Солнца. Вопрос в том могут ли эти возмущения накапливаться вплоть до падения планеты на Солнце либо удаление ее за пределы Солнечной системы , или они имеют периодический характер и параметры орбиты будут всего лишь колебаться вокруг некоторых средних значений. Результаты теоретических и исследовательских работ, выполненных астрономами более чем за 200 последних лет, говорят в пользу второго предположения. об этом же свидетельствуют данные геологии, палеонтологии и других наук о Земле: уже 4,5 млрд лет расстояние нашей планеты от Солнца практически не меняется.И в будущем ни падения на Солнце, ни уход из Солнечной системы , как и Земле , так и другим планетам не угрожает.

Вселенная (космос) — это весь окружающий нас мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает вечно движущаяся материя. Безграничность Вселенной отчасти можно представить в ясную ночь с миллиардами разной величины светящихся мерцающих точек на небе, представляющих далекие миры. Лучи света при скорости 300 000 км/с из наиболее отдаленных частей Вселенной доходят до Земли примерно за 10 млрд лет.

По мнению ученых, образовалась Вселенная в результате «Большого Взрыва» 17 млрд лет назад.

Она состоит из скоплений звезд, планет, космической пыли и других космических тел. Эти тела образуют системы: планеты со спутниками (например. Солнечная система), галактики, метагалактики (скопление галактик).

Галактика (позднегреч.galaktikos - молочный, млечный, от греческогоgala - молоко) — обширная звездная система, которая состоит из множества звезд, звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей, а также отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве.

Во Вселенной существует множество галактик различного размера и формы.

Все звезды, видимые с Земли, входят в состав галактики Млечный Путь. Свое название она получила благодаря тому, что большинство звезд можно увидеть ясной ночью в виде Млечного Пути — белесой размытой полосы.

Всего же Галактика Млечный Путь содержит около 100 млрд звезд.

Наша галактика находится в постоянном вращении. Скорость ее движения во Вселенной — 1,5 млн км/ч. Если смотреть на нашу галактику со стороны ее северного полюса, то вращение происходит по часовой стрелке. Солнце и ближайшие к нему звезды совершают полный оборот вокруг центра галактики за 200 млн лет. Этот срок принято считать галактическим годом.

По размеру и форме сходна с галактикой Млечный Путь галактика Андромеды, или Туманность Андромеды, которая находится на расстоянии примерно 2 млн световых лет от нашей галактики. Световой год — расстояние, проходимое светом за год, приблизительно равное 10 13 км (скорость света — 300 000 км/с).

Для наглядности изучения движения и расположения звезд, планет и других небесных тел используется понятие небесной сферы.

Рис. 1. Основные линии небесной сферы

Небесная сфера — это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель. На небесную сферу проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты.

Важнейшими линиями на небесной сфере являются: отвесная линия, зенит, надир, небесный экватор, эклиптика, небесный меридиан и др. (рис. 1).

Отвесная линия — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, отвесная линия проходит через центр Земли и точку наблюдения.

Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - зените, над головой наблюдателя, и надире — диаметрально противоположной точке.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии, называется математическим горизонтом. Он делит поверхность небесной сферы на две половины: видимую для наблюдателя, с вершиной в зените, и невидимую, с вершиной в надире.

Диаметр, вокруг которого происходит вращение небесной сферы, - ось мира. Она пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - северном полюсе мира и южном полюсе мира. Северным полюсом называется тот, со стороны которого вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке, если смотреть на сферу извне.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира, носит название небесного экватора. Он делит поверхность небесной сферы на два полушария: северное, с вершиной в северном полюсе мира, и южное, с вершиной в южном полюсе мира.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира, — небесный меридиан. Он делит поверхность небесной сферы на два полушария - восточное и западное.

Линия пересечения плоскости небесного меридиана и плоскости математического горизонта - полуденная линия.

Эклиптика (от греч.ekieipsis - затмение) — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, точнее — его центра.

Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°26"21".

Чтобы легче запомнить местоположение звезд на небе, люди в древности придумали объединять самые яркие из них в созвездия.

В настоящее время известны 88 созвездий, которые носят имена мифических персонажей (Геркулес, Пегас и др.), знаков зодиака (Телец, Рыбы, Рак и др.), предметов (Весы, Лира и др.) (рис. 2).

Рис. 2. Летне-осенние созвездия

Происхождение галактик. Солнечной системы и ее отдельных планет, до сих пор остается неразгаданной тайной природы. Существует несколько гипотез. В настоящее время считается, что наша галактика образовалась из газового облака, состоявшего из водорода. На начальной стадии эволюции галактики из межзвездной газово-пылевой среды образовались первые звезды, а 4,6 млрд лет назад — Солнечная система.

Состав солнечной системы

Совокупность небесных тел, движущихся вокруг Солнца как центрального тела, образует Солнечную систему. Она расположена почти на окраине галактики Млечный Путь. Солнечная система участвует во вращении вокруг центра галактики. Скорость се движения составляет около 220 км/с. Это движение происходит в направлении созвездия Лебедя.

Состав Солнечной системы можно представить в виде упрощенной схемы, приведенной на рис. 3.

Свыше 99,9 % массы вещества Солнечной системы приходится на Солнце и только 0,1 % — на все остальные ее элементы.

Гипотеза И. Канта (1775 г.) — П.Лапласа (1796 г.)	Гипотеза Д. Джинса (начало XX в.)	Гипотеза академика О. П. Шмидта (40-е гг. XX в.)	Ги потеза а кале мика В. Г. Фесенкова (30-е гг. XX в.)
Планеты образовались из газово-пылевой материи (в виде раскаленной туманности). Охлаждение сопровождаюсь сжатием и увеличением скорости вращения какой-то оси. На экваторе туманности возникали кольца. Вещество колец собиралось в раскаленные тела и постепенно остывало	Мимо Солнца когда-то прошла более крупная звезда, сс притяжение вырвало из Солнца струю раскаленного вещества (протуберанец). Образовались сгущения, из которых потом — планеты	Газово-пылевое облако, вращающееся вокруг Солнца, должно было принять сплошную форму в результате соударения частиц и их движения. Частицы объединились в сгущения. Притяжение более мелких частиц сгущениями должно было способствовать росту окружающего вещества. Орбиты сгущений должны были стать почти круговыми и лежащими почти в одной плоскости. Сгущения явились зародышами планет, вобрав в себя почти всс вещество из промежутков между их орбитами	Из вращающегося облака возникло само Солнце, а планеты — из вторичных сгущений в этом облаке. Далее Солнце сильно уменьшилось и охладилось до современного состояния

Рис. 3. Состав Солнечной систем

Солнце

Солнце — это звезда, гигантский раскаленный шар. Его диаметр в 109 раз больше диаметра Земли, масса в 330 000 раз больше массы Земли, зато средняя плотность невелика — всего в 1,4 раза больше плотности воды. Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра нашей галактики и обращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225-250 млн лет. Орбитальная скорость движения Солнца равна 217 км/с — таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет.

Рис. 4. Химический состав Солнца

Давление на Солнце в 200 млрд раз выше, чем у поверхности Земли. Плотность солнечного вещества и давление быстро нарастают вглубь; рост давления объясняется весом всех вышележащих слоев. Температура на поверхности Солнца 6000 К, а внутри 13 500 000 К. Характерное время жизни звезды типа Солнца 10 млрд лег.

Таблица 1. Общие сведения о Солнце

Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд: около 75 % — это водород, 25 % — гелий и менее 1 % — все другие химические элементы (углерод, кислород, азот и т. д.) (рис. 4).

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 км называется солнечным ядром. Это зона ядерных реакций. Плотность вещества здесь примерно в 150 раз выше плотности воды. Температура превышает 10 млн К (по шкале Кельвина, в пересчете на градусы Цельсия 1 °С = К — 273,1) (рис. 5).

Над ядром, на расстояниях около 0,2-0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона переноса лучистой энергии. Перенос энергии здесь осуществляется путем поглощения и излучения фотонов отдельными слоями частиц (см. рис. 5).

Рис. 5. Строение Солнца

Фотон (от греч.phos - свет), элементарная частица, способная существовать, только двигаясь со скоростью света.

Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности совершается

преимущественно движениями самого вещества. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а слой Солнца, где она происходит, - конвективной зоной. Мощность этого слоя составляет примерно 200 000 км.

Выше конвективной зоны располагается солнечная атмосфера, которая постоянно колеблется. Здесь распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания происходят с периодом около пяти минут.

Внутренний слой атмосферы Солнца называется фотосферой. Она состоит из светлых пузырьков. Это гранулы. Их размеры невелики — 1000-2000 км, а расстояние между ними — 300- 600 км. На Солнце одновременно может наблюдаться около миллиона гранул, каждая из которых существует несколько минут. Гранулы окружены темными промежутками. Если в гранулах вещество поднимается, то вокруг них — опускается. Гранулы создают общий фон, на котором можно наблюдать такие масштабные образования, как факелы, солнечные пятна, протуберанцы и др.

Солнечные пятна — темные области на Солнце, температура которых по сравнению с окружающим пространством понижена.

Солнечными факелами называют яркие поля, окружающие солнечные пятна.

Протуберанцы (от лат.protubero — вздуваюсь) — плотные конденсации относительно холодного (по сравнению с окружающей температурой) вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем. К возникновению магнитного поля Солнца может приводить то, что различные слои Солнца вращаются с разной скоростью: внутренние части вращаются быстрее; особенно быстро вращается ядро.

Протуберанцы, солнечные пятна и факелы — это не единственные примеры солнечной активности. К ней также относятся магнитные бури и взрывы, которые называют вспышками.

Выше фотосферы располагается хромосфера — внешняя оболочка Солнца. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с ее красноватым цветом. Мощность хромосферы составляет 10-15 тыс. км, а плотность вещества в сотни тысяч раз меньше, чем в фотосфере. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов. На краю хромосферы наблюдаются спикулы, представляющие собой вытянутые столбики из уплотненного светящегося газа. Температура этих струй выше, чем температура фотосферы. Спикулы сначала поднимаются из нижней хромосферы на 5000-10 000 км, а потом падают обратно, где и затухают. Все это происходит со скоростью около 20 000 м/с. Спи кула живет 5-10 мин. Количество спикул, существующих на Солнце одновременно, составляет около миллиона (рис. 6).

Рис. 6. Строение внешних слоев Солнца

Хромосферу окружает солнечная корона — внешний слой атмосферы Солнца.

Полное количество энергии, излучаемой Солнцем, составляет 3,86 . 1026 Вт, и лишь одну двухмиллиардную часть этой энергии получает Земля.

Солнечная радиация включает корпускулярное и электромагнитное излучения. Корпускулярное основное излучение — это плазменный поток, который состоит из протонов и нейтронов, или по-другому - солнечный ветер, который достигает околоземного пространства и обтекает всю магнитосферу Земли. Электромагнитная радиация — это лучистая энергия Солнца. Она в виде прямой и рассеянной радиации достигает земной поверхности и обеспечивает тепловой режим на нашей планете.

В середине XIX в. швейцарский астроном Рудольф Вольф (1816-1893) (рис. 7) вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний И-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним циклом протекает вековой, точнее 80-90-летний, цикл солнечной активности. Несогласованно накладываясь друг на друга, они вносят заметные изменения в процессы, совершающиеся в географической оболочке Земли.

На тесную связь многих земных явлений с солнечной активностью еще в 1936 г. указывал А. Л. Чижевский (1897-1964) (рис. 8), писавший о том, что подавляющее большинство физико-химических процессов на Земле представляет результат воздействия космических сил. Он же был и одним из основоположников такой науки, как гелиобиология (от греч.helios — солнце), изучающей влияние Солнца на живое вещество географической оболочки Земли.

В зависимости от солнечной активности протекают такие физические явления на Земле, как: магнитные бури, частота полярных сияний, количество ультрафиолетовой радиации, интенсивность грозовой деятельности, температура воздуха, атмосферное давление, осадки, уровень озер, рек, грунтовых вод, соленость и деловитость морей и др.

С периодической деятельностью Солнца связана жизнь растений и животных (существует корреляция между солнечной цикличностью и сроком вегетационного периода у растений, размножением и миграцией птиц, грызунов и т. д.), а также человека (заболевания).

В настоящее время взаимосвязи между солнечными и земными процессами продолжают изучаться с помощью искусственных спутников Земли.

Планеты земной группы

Помимо Солнца в составе Солнечной системы выделяют планеты (рис. 9).

По размерам, географическим показателям и химическому составу планеты подразделяются на две группы: планеты земной группы и планеты-гиганты. К планетам земной группы относятся , и . О них и пойдет речь в этом подразделе.

Рис. 9. Планеты Солнечной системы

Земля — третья планета от Солнца. Ей будет посвящен отдельный подраздел.

Давайте обобщим. От местоположения планеты в Солнечной системе зависит плотность вещества планеты, а с учетом ее размеров — и масса. Чем
ближе планета к Солнцу, тем выше у нее средняя плотность вещества. Например, у Меркурия она составляет 5,42 г/см\ Венеры — 5,25, Земли — 5,25, Марса — 3,97 г/см 3 .

Общими характеристиками планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) являются прежде всего: 1) сравнительно небольшие размеры; 2) высокие температуры на поверхности и 3) высокая плотность вещества планет. Эти планеты сравнительно медленно вращаются вокруг своей оси и имеют мало спутников или не имеют их совсем. В строении планет земной группы выделяют четыре главные оболочки: 1) плотное ядро; 2) покрывающую его мантию; 3) кору; 4) легкую газо- во-водную оболочку (исключая Меркурий). На поверхности этих планет обнаружены следы тектонической деятельности.

Планеты-гиганты

Теперь познакомимся с планетами-гигантами, которые тоже входят в нашу Солнечную систему. Это , .

Планеты-гиганты обладают следующими общими характеристиками: 1) большими размерами и массой; 2) быстро вращаются вокруг оси; 3) имеют кольца, много спутников; 4) атмосфера состоит, в основном, из водорода и гелия; 5) в центре имеют горячее ядро из металлов и силикатов.

Их также отличают: 1) низкие температуры на поверхности; 2) малая плотность вещества планет.

(лат. Sol) - единственная звезда в . и семь других вращаются вокруг Солнца. Кроме них вокруг Солнца вращаются кометы, астероиды и другие мелкие объекты.

Солнце как звезда

Солнце - центральное и массивные тело Солнечной системы. Его масса приблизительно в 333 000 раз больше массы Земли и в 750 раз превышает массу всех других планет, вместе взятых. Солнце - мощный источник энергии, которую оно постоянно излучает во всех участках спектра электромагнитных волн - от рентгеновских и ультрафиолетовых лучей до радиоволн. Это излучение влияет на все тела Солнечной системы: нагревает их, сказывается на атмосферах планет, дает свет и тепло, необходимые для жизни на Земле.

Вместе Солнце - ближайшая к нам звезда, у которой, в отличие от всех других звезд, можно наблюдать диск, и с помощью телескопа изучать на нем мелкие детали, размером до нескольких сотен километров. Это типичная звезда, поэтому ее изучение помогает понять природу звезд вообще. По звездной классификации Солнце имеет спектральный класс G2V. В популярной литературе Солнце довольно часто классифицируют как желтый карлик.

Видимый угловой диаметр Солнца несколько меняется через эллиптичность орбиты Земли. В среднем он составляет около 32 "или 1 / 107 Радиана, т.е. диаметр Солнца равен 1 / 107 а.е. , или примерно 1400000 км.

Строение Солнца

Как и все звезды, Солнце - раскаленный газовый шар. Химический состав (по числу атомов) определены из анализа солнечного спектра:

• водород составляет около 90%,
• гелий - 10%,
• остальные элементы - менее 0,1%.

Вещество на Солнце очень ионизирована, т.е. атомы потеряли свои внешние электроны и вместе с ними стали свободными частицами ионизированного газа - плазмы.

Средняя плотность солнечного вещества ρ ≈ 1400 кг / м ³. Это значение близко к плотности воды и в тысячу раз больше плотности воздуха у поверхности Земли. Однако во внешних слоях Солнца плотность в миллионы раз меньше, а в центре - в 100 раз больше средней.
Вычисления, учитывающие рост плотности и температуры к центру, показывают, что в центре Солнца плотность составляет около 1,5 × 10 5 кг / м ³, давление - около 2 × 10 18 Па, а температура - около 15 млн К.

При такой температуре ядра атомов водорода (протоны и дейтрона) имеют очень большие скорости (сотни километров в секунду) и могут приближаться друг к другу, несмотря на действие электростатической силы отталкивания. Некоторые столкновения заканчиваются ядерными реакциями, в результате которых из водорода образуется гелий и высвобождается значительное количество энергии, которая превращается в тепло. Эти реакции являются источником энергии Солнца на современном этапе его эволюции. Вследствие этого количество гелия в центральной части светила постепенно увеличивается, а водорода - уменьшается.

Поток энергии, возникающей в недрах Солнца, передается во внешние слои и распределяется на все большую площадь. Вследствие этого температура солнечной плазмы снижается с удалением от центра. Зависимости от температуры и характера процессов, которой определяются, Солнце можно условно разделить на 4 части:

• внутренняя, центральная часть (ядро), где давление и температура обеспечивают ход ядерных реакций, она простирается от центра на
• расстояние примерно 1 / 3 радиуса
• лучистая зона (расстояние от 1 / 3 до 2 / 3 радиуса), в которой энергия передается наружу результате последовательного поглощения и излучения квантов электромагнитной энергии;
• конвективная зона - от верхней части «лучистой» зоны почти до видимой поверхности Солнца. Здесь температура быстро уменьшается с приближением к видимой поверхности светила, вследствие чего увеличивается концентрация нейтральных атомов, вещество становится прозрачнее, лучистое переноса становится менее эффективным и тепло передается в основном за счет перемешивания вещества (конвекция), подобно кипения жидкости в сосуде, который подогревается снизу;
• солнечная атмосфера, которая начинается сразу за конвективной зоной и выходит далеко за пределы видимого диска Солнца. Нижний слой атмосферы - фотосфера, тонкий слой газов, который мы воспринимаем как поверхность Солнца. Верхних слоев атмосферы непосредственно не видно из-за значительной разреженности, их можно наблюдать или при полных солнечных затмений, либо с помощью специальных приборов.

Солнечная атмосфера и солнечная активность

Солнечная вспышка

Солнечную атмосферу можно условно разделить на несколько слоев.
Глубокий слой атмосферы, толщиной 200-300 км, называется фотосферой (сфера света). Из него излучается почти вся энергия, которая наблюдается в видимой части спектра.

На фотографиях фотосферы хорошо заметно ее тонкую структуру в виде ярких «зернышек» - гранул размером около 1000 км, разделенных узкими темными промежутками. Эта структура называется грануляцией. Она является результатом движения газов, который происходит в расположенной под атмосферой конвективной зоне Солнца.

В фотосфере, как и в более глубоких слоях Солнца, температура снижается с удалением от центра, изменяясь приблизительно от 8000 до 4000 К: внешние слои фотосферы охлаждаются вследствие излучения из них в межпланетное пространство.

В спектре видимого излучения Солнца, почти полностью образуется в фотосфере, снижению температуры во внешних слоях соответствуют темные линии поглощения. Они называются фраунгоферовых в честь немецкого оптика И. Фраунгофера (1787-1826), впервые 1814 года зарисовал несколько сотен таких линий. По той же причине (снижение температуры от центра Солнца) солнечный диск ближе к краю кажется темнее.

В высших слоях фотосферы температура составляет около 4000 К. При такой температуре и плотностью 10 -3 -10 -4 кг / м ³ водород становится практически нейтральным. Ионизированной лишь около 0,01% атомов, преимущественно металлов.

Однако выше в атмосфере температура, а вместе с ней и ионизация, снова начинают повышаться, сначала медленно, а потом очень быстро. Часть солнечной атмосферы, в которой повышается температура и последовательно ионизируются водород, гелий и другие элементы, называется хромосферой, ее температура составляет десятки и сотни тысяч кельвинов. В виде блестящей розовой каймы хромосферу видно вокруг темного диска в редкие моменты полных солнечных затмений. Выше хромосферы температура солнечных газов составляет 10 6 - 2 × 10 6 К и далее на протяжении многих радиусов Солнца почти не меняется. Эта разреженная и горячая оболочка называется солнечной короной. В виде лучистого жемчужного сияния ее можно наблюдать во время полной фазы затмения Солнца, тогда она представляет необычайно красивое зрелище. «Испаряясь» в межпланетное пространство, газ короны образует поток горячей разреженной плазмы, постоянно течет от Солнца и называется солнечным ветром.

Хромосферу и корону лучше наблюдать со спутников и орбитальных космических станций в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах.
Время в некоторых участках фотосферы темные промежутки между гранулами увеличиваются, образуются небольшие круглые поры, некоторые из них развиваются в большие темные пятна, окруженные напивтинню, состоящий из продолговатых, радиально вытянутых фотосферных гранул.

Наблюдая солнечные пятна в телескоп, Галилей заметил, что они передвигаются вдоль видимого диска Солнца. На этом основании он сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси. Угловая скорость вращения светила уменьшается от экватора к полюсам, точки на экваторе осуществляют полный оборот за 25 суток, а вблизи полюсов звездный период обращения Солнца увеличивается до 30 суток. Земля движется по своей орбите в том же направлении, в котором вращается Солнце. Поэтому относительно земного наблюдателя период ее вращения больше и пятно в центре солнечного диска снова пройдет через центральный меридиан Солнца через 27 суток.

Интересные факты

• Средняя плотность Солнца составляет всего 1,4 г / см ³, т.е. равна плотности воды Мертвого моря.
• Каждую секунду Солнце излучает в 100 000 раз больше энергии, чем человечество выработало за всю свою историю
• Удельный (на единицу массы) энергозатрат Солнца - всего 2 × 10 -4 Вт / кг, т.е. примерно такая же, как у кучи гнилого листьев.
• 8 апреля 1947 года на поверхности южного полушария Солнца было зафиксировано наибольшее скопление солнечных пятен за все время наблюдений.
• Его длина составляла 300 000 км, а ширина - 145 000 км. Оно было примерно в 36 раз больше площади поверхности Земли и его можно было легко разглядеть невооруженным глазом при закате.
• В честь Солнца названа новую валюту Перу (новый соль)

Солнечная система

Центральным объектом Солнечной системы является Солнце - звезда главной последовательности спектрального класса G2V, жёлтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Четыре крупнейших объекта - газовые гиганты - составляют 99 % оставшейся массы (при этом большая часть приходится на Юпитер и Сатурн - около 90 %).

Сравнительные размеры тел Солнечной системы

Крупнейшие, после Солнца, объекты в Солнечной системе – это планеты

В состав Солнечной системы входят 8 планет: Меркурий , Венера , Земля , Марс , Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун (перечисляются в порядке удаления от Солнца). Орбиты всех этих планет лежат в одной плоскости, которую называют плоскостью эклиптики .

Взаимное расположение планет Солнечной системы

В период 1930 – 2006 годов считалось, что в Солнечной системе имеется 9 планет: к 8 перечисленным добавляли ещё и планету Плутон . Но в 2006 году на конгрессе Международного астрономического союза было принято определение планеты. Согласно этому определению, планетой называют небесное тело, которое одновременно соответствует трём условиям:

· вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите (т.е. планетами не являются спутники планет)

· имеет достаточную силу тяжести, для того чтобы обеспечить форму, близкую к сферической (т.е. планетами не являются большинство астероидов, которые, хотя и вращаются вокруг Солнца, но не имеют сферической формы)

· являются гравитационными доминантами на своей орбите (т.е., помимо данной планеты, на той же орбите не существует сопоставимых небесных тел).

Плутон, а также рад астероидов (Церера, Веста и др.) соответствуют первым двум условиям, но не соответствуют третьему условию. Такие объекты относят к карликовым планетам . По состоянию на 2014 год, карликовых планет в Солнечной системе 5: Церера, Плутон, Хаумеа , Макемаке и Эрида; возможно, в будущем к ним будут причислены также Веста, Седна , Орк и Квавар . Все прочие небесные тела Солнечной системы, не являющиеся звёздами, планетами и карликовыми планетами, называют малыми телами Солнечной системы (спутники планет, астероиды, планеты, объекты пояса Койпера и облака Оорта ).

Расстояния внутри Солнечной системы обычно измеряют в астрономических единицах (а.е .). Астрономическое единицей называют расстояние от Земли до Солнца (или, говоря точным языком, большую полуось земной орбиты), равное 149,6 млн км (приблизительно 150 млн км).

Кратко расскажем о наиболее значительных объектах Солнечной системы (подробнее каждый из них будем изучать в следующем году).

Меркурий – ближайшая планета к Солнцу (0,4 а. е . от Солнца) и планета с наименьшей массой (0,055 массы Земли). Одна из хуже всего изученных планет, что объясняется тем, что из-за близости к Солнцу Меркурий очень трудно наблюдать с Земли. Рельеф Меркурия похож на лунный – с большим количеством ударных кратеров. Характерными деталями рельефа его поверхности, помимо ударных кратеров, являются многочисленные лопастевидные уступы, простирающиеся на сотни километров. Объекты на поверхности Меркурия, как правило, называют в честь деятелей культуры и искусства.

С большой вероятностью, Меркурий всегда повёрнут к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле. Имеется гипотеза, что когда-то Меркурий был спутником Венеры, как Луна у Земли, но впоследствии был оторван силой притяжения Солнца, однако подтверждения этому нет.

Венера – вторая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. По размерам и силе притяжения ненамного меньше Земли. Венера всегда покрыта плотной атмосферой, сквозь которую не видна её поверхность. Спутника не имеет. Характерной особенностью этой планеты является чудовищно высокое атмосферное давление (100 земных атмосфер) и температура поверхности, доходящая до 400-500 градусов Цельсия. Венера считается самым горячим, не считая Солнца, телом Солнечной системы. Судя по всему, такая высокая температура объясняется не столько близостью к Солнцу, сколько парниковым эффектом – атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, не выпускает в космос инфракрасное (тепловое) излучение планеты.

На земном небе Венера является самым ярким (после Солнца и Луны) небесным телом. На небесной сфере она может удаляться от Солнца не более чем на 48 градусов, поэтому по вечерам она всегда наблюдается на западе, а по утрам – на востоке, поэтому Венеру часто называют «утренней звездой».

Земля – наша планета, единственная, обладающая кислородной атмосферой, гидросферой и пока единственная, на которой обнаружена жизнь. У Земли имеется один крупный спутник – Луна , находящаяся на расстоянии 380 тыс. км. о т Земли (27 земных диаметров), вращающаяся вокруг земли с периодом в один месяц. Луна имеет массу в 81 раз меньше, чем у Земли (что является самым малым различием среди всех спутников планет Солнечной системы, поэтому систему «Земля/Луна» иногда называют двойной планетой). Сила тяжести на поверхности Луны в 6 раз меньше, чем на Земле. Атмосферы Луна не имеет.

Марс – четвёртая планета Солнечной системы, находящаяся на расстоянии от Солнаца 1,52 а.е . и значительно меньшая Земли по размерам. Планета покрыта слоем оксидов железа, из-за чего её поверхность имеет отчётливый оранжево-красный цвет, заметный даже с Земли. Именно из-за этого цвета, напоминающего цвет крови, планета и получила своё название в честь древнеримского бога войны Марса.

Интересно, что длительность суток на Марсе (период его вращения вокруг своей оси) почти равен земному и составляет 23,5 часа. Как и у Земли, ось вращения Марса наклонена к плоскости эклиптики, поэтому там тоже бывает смена времён года. На полюсах Марса имеются «полярные шапки», состоящие, правда, не из водяного льда, а из углекислоты. Марс имеет слабую атмосферу, состоящую преимущественно из углекислого газа, давление которой составляет примерно 1% от земной, что, впрочем, достаточно для периодически повторяющихся сильных пылевых бурь. Температура поверхности марса может меняться от плюс 20 градусов Цельсия летним днём на экваторе С уществует много свидетельств, что когда-то на Марсе имелась вода (имеются русла высохших рек и озёр) и, возможно, кислородная атмосфера и жизнь (свидетельств чему пока не получено).

У Марса имеются два спутника – Фобос и Деймос (эти названия в переводе с греческого означают «Страх» и «Ужас»).

Эти четыре планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – носят обобщающее название «планеты земной группы ». От следующих далее за ними планет-гигантов их отличает, во-первых, сравнительно небольшие размеры (Земля – самая крупная из них), во-вторых – наличие твёрдой поверхности и твёрдого железосиликатного ядра.

Сравнительные размеры планет земной группы и карликовых планет

Есть распространённое мнение, что Венера, Земля и Марс представляют собой три разные стадии развития планет такого типа. Венера – это модель Земли, какой она была на раннем этапе своего развития, а Марс – это модель Земли, какой она может когда-то стать когда-то через миллиарды лет. Венера и марс также представляют по отношению к Земле два диаметрально противоположных случая формирования климата: на Венере основной вклад в формирование климата вносят атмосферные потоки, в то время как для Марса с его разреженной атмосферой основную роль играет слабое солнечное излучение. Сравнение этих трёх планет позволит, помимо прочего, лучше знать законы формирования климата и прогнозировать погоду на Земле.

После Марса идёт пояс астероидов . Интересно напомнить историю его открытия. В 1766 году немецкий астроном и математик Иоганн Тициус заявил, что выявил простую закономерность в нарастании радиусов околосолнечных орбит планет. Он начал с последовательности 0, 3, 6, 12, ..., в которой каждый следующий член образуется путем удвоения предыдущего (начиная с 3; то есть 3 ∙ 2n, где n = 0, 1, 2, 3, ...), затем добавил к каждому члену последовательности 4 и поделил полученные суммы на 10. В итоге получились весьма точные предсказания (см. таблицу), которые подтвердились и после того, как в 1781 году был открыт Уран:

Планета		2 n - 1	Радиус орбиты (а.е .), вычисленный по формуле	Реальный радиус орбиты
Меркурий				0,39
Венера				0,72
Земля				1,00
Марс				1,52
Юпитер				5,20
Сатурн			10,0	9,54
Уран			19,6	19,22

В результате получилось, что между Марсом и Юпитером должна находиться ранее неизвестная планета, вращающаяся вокруг Солнца по орбите радиусом 2,8 а.е . В 1800 году даже была создана группа из 24 астрономов, ведших круглосуточные ежедневные наблюдения на нескольких самых мощных в ту эпоху телескопах. Но первую малую планету, обращающуюся по орбите между Марсом и Юпитером, открыли не они, а итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826), и произошло это не когда-нибудь, а в новогоднюю ночь 1 января 1801 года, и открытие это ознаменовало наступление Х IX столетия. Новогодний подарок оказался удален от Солнца на расстояние 2,77 а. е . Однако в течение всего нескольких лет после открытия Пиацци было обнаружено еще несколько малых планет, которые назвали астероидами , и сегодня их насчитывается много тысяч.

Что же касается правила Тициуса (или, как его ещё называют, «правило Тициуса-Бодэ »), то оно впоследствии было подтверждено для спутников Сатурна, Юпитера и Урана, но… не подтверждено для позже открытых планет – Нептуна, Плутона, Эриды и др. Не подтверждается оно и для экзопланет (планет, вращающихся вокруг других звёзд). В чём состоит его физический смысл – осталось неясно. Одно из вероятных объяснений правила заключается в следующем. Уже на стадии формирования Солнечной системы в результате гравитационных возмущений, вызванных протопланетами и их резонансом с Солнцем (при этом возникают приливные силы, и энергия вращения тратится на приливное ускорение или, скорее, замедление), сформировалась регулярная структура из чередующихся областей, в которых могли или не могли существовать стабильные орбиты согласно правилам орбитальных резонансов (то есть отношение радиусов орбит соседних планет равных 1 /2, 3/2, 5/2, 3/7 и т. п.). Впрочем, часть астрофизиков полагает, что это правило - всего лишь случайное совпадение.

За поясом астероидов следуют 4 планеты, которых называют планеты-гиганты : Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер обладает массой в 318 раз больше земной, и в 2,5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых. Он состоит главным образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно.

По состоянию на конец 2014 года у Юпитера насчитывается 67 спутников. Четыре крупнейших - Ганимед, Каллисто , Ио и Европа - были открыты ещё Галилео Галилеем в 1610 году и поэтому называются галилеевыми спутниками . Ближайший из них к Юпитеру – Ио – обладает самой мощной вулканической активностью из всех тел Солнечной системы. Самый дальний – Европа – наоборот, покрыт многокилометровым слоем льда, под которым, возможно, имеется океан с жидкой водой.Ганимед и Каллисто занимают промежуточное между ними состояние. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, превосходит по размеру Меркурий. С помощью наземных телескопов за последующие 350 лет были открыты ещё 10 спутников Юпитера, поэтому с середины ХХ века долгое время считалось, что у Юпитера всего 14 спутников. Остальные 53 спутника были открыты с помощью побывавших у Юпитера автоматических межпланетных станций.

Сатурн – планета, следующая за Юпитером и знаменитая благодаря своей системе колец (которые представляют собой огромное количество маленьких спутников планеты – пояс, аналогичный поясу астероидов вокруг Солнца). Подобные кольца имеются также и у Юпитера, Урана и Нептуна, но только кольца Сатурна видны даже в слабый телескоп или в бинокль.

Хотя объём Сатурна составляет 60 % юпитерианского , масса (95 масс Земли) - меньше трети юпитерианской ; таким образом, Сатурн - наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность меньше плотности воды).

По состоянию на конец 2014 года у Сатурна известно 62 спутника. Крупнейший из них – Титан, размером больше Меркурия. Это единственный спутник планеты, у которого есть атмосфера (а также водоёмы и дожди, правда, не из воды, а из углеводородов); и единственный спутник планеты (не считая Луны), на который была осуществлена мягкая посадка.

При изучении планет у других звёзд оказалось, что Юпитер и Сатурн относится к классу планет, которые называют «юпитеры ». Их объединяет то, что это газовые шары с массой и объёмом, значительно превышающей земную , но с маленькой средней плотностью. Они не имеют твёрдой поверхности и состоят из газа, плотность которого увеличивается по мере приближения к центру планеты, возможно, в их недрах водород сжат дол металлического состояния.

Сравнительные размеры планет-гигантов с планетами земной группы и карликовыми планетами

Следующие две планеты-гиганта – Уран и Нептун – относят к тому классу планет, которые называют «нептуны ». По размерам, массе и плотности они занимают промежуточное положение между «юпитерами» и планетами земной группы . Остаётся открытым вопрос, есть ли у них твёрдая поверхность (скорее всего, из водяного льда) или же они являются такими же газовыми шарами, как Юпитер и Сатурн.

Уран с массой в 14 раз больше, чем у Земли, является самой лёгкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку»: наклон оси его вращения к плоскости эклиптики равен примерно 98°. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает в космос очень немного тепла. По состоянию на 2014 год у Урана известны 27 спутников; крупнейшие - Титания , Оберон , Умбриэль , Ариэль и Миранда (названы в честь персонажей произведений Шекспира).

Сравнительные размеры Земли и наиболее крупных спутников планет

Нептун , хотя и немного меньше Урана по размерам, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн. У Нептуна имеется 14 известных спутников. Два крупнейших – Тритон и Нереида , открытые с помощью наземных телескопов. Тритон, является геологически активным, с гейзерами жидкого азота. Остальные спутники были открыты космическим аппаратом «Вояджер-2», пролетавшим мимо Нептуна в 1989 году.

Плутон - карликовая планета, открытая в 1930 году и до 2006 года считавшийся полноценной планетой. Орбита Плутона резко отличается от других планет, во-первых, тем, что она не лежит в плоскости эклиптики, а наклонена к ней на 17 градусов, а, во-вторых, если орбиты остальных планет близки к круговым, то Плутон может то приближаться к Солнцу на расстояние 29,6 а. е ., оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а. е.

У Плутона имеется слабая атмосфера, которая в зимнее время выпадает на его поверхность в виде снега, а в летнее время опять обволакивает планету.

В 1978 году у Плутона был открыт спутник, получивший название Харон . Поскольку центр масс системы Плутон - Харон находится вне их поверхностей, они могут рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Четыре меньших спутника - Никта , Гидра, Кербер и Стикс - обращаются вокруг Плутона и Харона.

С Плутоном повторилась ситуация, которая в 1801 году произошла с Церерой, которая сначала считалась отдельной планетой, но затем оказалась лишь одним из объектов пояса астероидов. Точно так же и Плутон оказался лишь одним из объектов «второго пояса астероидов», получившего название «пояс Койпера ». Только в случае с Плутоном период неопределённость растянулся на несколько десятков лет, в течение которых оставался открытым вопрос, существует ли десятая планета Солнечной системы. И лишь на рубеже XX и XXI веков оказалось, что «десятых планет» существует множество, и Плутон – одна из них.

Карикатура "изгнание Плутона из числа планет"

Пояс Койпера простирается между 30 и 55 а. е . от Солнца. Составлен главным образом малыми телами Солнечной системы, но многие из крупнейших его объектов, такие как Квавар , Варуна и Орк , могут быть переклассифицированы в карликовые планеты после уточнения их параметров. По оценкам, более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже одной сотой массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики.

Помимо Плутона, из объектов пояса Койпера статус карликовой планеты имеют Хаумеа (меньше Плутона, имеет сильно вытянутую форму и период вращения вокруг своей оси около 4 часов; два спутника и ещё по крайней мере восемь транснептуновых объектов являются частью семейства Хаумеа ; орбита обладает большим наклонением к плоскости эклиптики - 28°); Макемаке (является вторым по видимой яркости в поясе Койпера после Плутона; имеет диаметр от 50 до 75 % диаметра Плутона, орбита наклонена на 29°) и Эрида (радиус орбиты в среднем 68 а. е ., диаметр около 2400 км, то есть на 5 % больше, чем у Плутона, и именно её открытие породило споры о том, что именно следует называть планетой). У Эриды имеется один спутник - Дисномия . Как и у Плутона, её орбита является чрезвычайно вытянутой, с перигелием 38,2 а. е . (примерное расстояние Плутона от Солнца) и афелием 97,6 а. е.; и орбита сильно (44,177°) наклонена к плоскости эклиптики.

Сравнительные размеры объектов пояса Койпера

Специфичным транснептуновым объектом является Седна , обладающая очень сильно вытянутой орбитой - от приблизительно 76 а. е . в перигелии до 975 а. е. в афелии и периодом обращения свыше 12 тысяч лет.

Ещё один класс малых тел Солнечной системы – это кометы , состоящие главным образом из летучих веществ (льдов). Их орбиты имеют большой эксцентриситет, как правило, с перигелием в пределах орбит внутренних планет и афелием далеко за Плутоном. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, её ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому - длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооружённым глазом. Наиболее известна комета Галлея, которая возвращается к Солнцу раз в 75-76 лет (последний раз был в 1986 году). У большинства же комет период вращения может составлять несколько тысяч лет.

Источником комет является облако Оорта . Это сферическое облако ледяных объектов (вплоть до триллиона). Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50 000 а. е . (приблизительно 1 световой год) до 100 000 а. е. (1,87 св. лет).

Вопрос о том, где именно заканчивается Солнечная система и начинается межзвёздное пространство, неоднозначен. Ключевыми в их определении принимают два фактора: солнечный ветер и солнечное тяготение. Внешняя граница солнечного ветра - гелиопауза , за ней солнечный ветер и межзвёздное вещество смешиваются, взаимно растворяясь. Гелиопауза находится примерно в четыре раза дальше Плутона и считается началом межзвёздной среды.

Вопросы и задания:

1. перечислите планеты Солнечной системы. Назовите основные особенности каждой из них

2. что является центральным объектом Солнечной системы?

3. в чём измеряют расстояния внутри Солнечной системы? Чему равна 1 астрономическая единица?

4. в чём разница между планетами земной группы, планетами-гигантами, карликовыми планетами и малыми телами Солнечной системы?

5. чем отличаются друг от друга классы планет под названием «земли», «юпитеры» и «нептуны »?

6. назовите основные объекты пояса астероидов и пояса Койпера . Какие из них относят к карликовым планетам?

7. почему Плутон в 2006 году перестал считаться планетой?

8. некоторые спутники Юпитера и Сатурна по размерам больше, чем планета Меркурий. Почему же тогда эти спутники не считаются планетами?

9. где заканчивается Солнечная система?