Наша Солнечная система её состав и история

Солнечная система — уникальное творение, появившееся 4,57 млрд лет назад. Вокруг центральной звезды вращаются 8 планет, у части из которых есть спутники и кольца, а также малые тела, сосредоточенные в главном поясе астероидов и  поясе Койпера. Это незначительная часть космоса, малый фрагмент галактики Млечный путь, где кроме Солнца находится еще около 400 миллиардов звезд с вращающимися вокруг них космическими телами.

изображение основных объектов
изображение основных объектов

Планеты нашей Солнечной системы разделяют на две большие группы: твердотельные и газовые. Первые имеют твердую поверхность и расположены ближе к центру, вторые – гигантские тела, состоящие преимущественно из водорода и гелия в газообразном и жидком состояниях.

За последние годы исследователи раскрыли множество тайн этой области Вселенной. Однако до конца изучить ее еще не представляется возможным. Ниже расскажем все про наш солнечный мир — в чем особенности, где он находится, и из чего сформирован. Подробно поговорим об ее структурных элементах, а также выделим самые интересные и занимательные факты.

Когда возникла

По официальным сведениям, Солнечная система появилась 4,57 млрд лет назад. Ее созданию предшествовал долгий процесс, протекающий миллиарды лет и подразумевающий преобразование сгустков газового и пылевого облака в мощную структуру, расположенную в галактике Млечного пути.

Ученые до текущего момента спорят, как образовалась Солнечная система. При этом большинство авторитетных исследователей космоса склоняются к небулярной теории. Она была сформулирована еще в конце 18 века философом И. Кантом. Многочисленные исследования и труды подтверждают правдивость этого предположения. Для общего понимания рассмотрим её образование кратко и без углубления в технические сложности.

Этапы формирования и развития

изображение её возникновения
изображение её возникновения

Основные стадии возникновения и эволюции Солнца и расположенных вблизи него небесных тел:

  • Появление молекулярного облака больших размеров, сформированного из многочисленных пылевых частиц и атомов легких газов.
  • Коллапс облака в космосе и возникновение в нем гравитационных сил сжатия. Ученые предполагают, что причиной этого явления могла стать пролетающая звезда или уникальные процессы внутри самого облака (к примеру, взрыв).
  • Сгущение газо-пылевой материи и придание ей вращательного момента. Движение масс внутри облака привело к повышению температуры и образованию кольца.
  • Формирование сгустка в центральной части (в области Солнца) и протопланетного диска из остатков материи.
  • Появление крупных планетоподобных тел благодаря объединению частичек пыли и газов.
  • Возле солнечного «диска» появились тела с высокой плотностью. В дальнейшем они эволюционировали до современных Меркурия, Марса, Земли и Венеры. Их каменно-металлический состав объясняется близостью к центральной звезде. Лед и летучие вещества попросту испарялись, не принимая участия в формировании планетарных структур.
  • На значительном удалении от Солнца находятся тела гигантской массы, но малой плотности. Речь идет о Сатурне, Юпитере, Нептуне и Уране. Они сформировались далеко от центрального «диска», поэтому состоят из газа плавно переходящего в жидкое состояние. Благодаря большому разнообразию «строительного материала», указанные они выросли до огромных размеров.
  • Неиспользованный состав пошел на создание более мелких тел, сформированных в иных местах. Так возник пояс Койпера, облако Оорта и пояс астероидов.

Небулярная теория не единственное предположение о возникновении Солнечной системы. Свои догадки выдвигали многие исследователи космического пространства (Сведенборг, Лаплас, Фасенков), однако гипотеза Канта после многократных проверок получила наибольшее признание в научном мире.

Строение

изображение её строения
изображение её строения

В экзаменационных билетах школьников или студентов ВУЗов попадаются вопросы, связанные со структурой солнечной системы, к примеру:

  • Перечислите космические тела, входящие в её состав.
  • Каково расположение планет друг относительно друга.
  • Назовите компоненты Солнечной системы, какие из них так же доступны для жизни.
  • Какое число (количество) планет в Солнечной системе и так далее.

После прочтения указанного раздела данные вопросы не вызовут затруднений. Интересный момент — химический состав изучаемого образования. Ученые доказали, что наш участок Млечного пути почти в полном объеме сформирована из гелия и водорода (97%). Остальным элементам остается только 3%.

Солнечная система — набор тел, находящихся в сравнительной близости друг относительно друга и в границах единой галактической сферы. Ученые давно пояснили нам строение этой области галактики. Ее центральной составляющей было и остается солнечный диск.

Большую часть массы Солнечной системы включает в себя Солнце — 99,87%. Стоит отметить что размер Солнца в разы превосходит все небесные тела внутри её.

масса планет
масса планет

Условно схема строения нашей звездной системы можно представить так:

  • Солнце — главный элемент, источник электромагнитной и ионизирующей энергии. Его гравитация удерживает остальные объекты Солнечной системы на заданных позициях с сохранением принципов вращения по собственным орбитам.
  • Небольшие твердотельные объекты, находящиеся в большем приближении к главной звезде: Меркурий, Венера, Земля и Марс.
  • Гигантские тела. На карте Солнечной системы несложно найти огромные шарообразные тела с многочисленными спутниками и пылевыми кольцами. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
  • Главный пояс астероидов – область между марсианской и юпитерианской орбитами, содержащая десятки тысяч мелких тел различной формы и состава.
  • Пояс Койпера и облако Оорта. Рассматривая, из чего состоит Солнечная система, стоит выделить два ее важных элемента. Прямо за Нептуном расположена группа астероидов небольшого размера и кометы. Это наиболее удаленные от центральной звезды области, поэтому об особенностях их строения и структуре мало что известно.

Расскажем подробнее о каждом структурном элементе, движущимся вокруг Солнца

Солнце

фотосфера
изображение фотосферы

Центральное место в данной области Млечного пути занимает Солнце. Именно благодаря ему все тела находятся на своей орбите, а на Земле существует жизнь. Масса звезды 2*1030 к что в масштабе составляет 332 900:1 относительно веса Земли. Размера главной звезды 700000 км его хватает для поддержки внутренних процессов термоядерного синтеза гелия с последующим освобождением ЭМ излучения с длиной волн в 400–700 нм.

В звездной классификации данная звезда относится к категории G2 (карликам желтого цвета). В общей классификации Солнце считается одной из наиболее ярких и горячих звезд. Небесных тел с такой характеристикой около 15%. Остальная часть — более блеклые и холодные звезды, утратившие значительную часть внутреннего водородного топлива.

Ресурс солнечного «диска» израсходован где-то наполовину. С годами яркость Солнца повышается, и со дня его появления она увеличилась на 30%.  В составе главной звезды в основном гелий и водород.

Земная группа

изображение земной группы
изображение земной группы

К рассматриваемой группе относятся только 4 первые планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Приведем их краткое описание:

Меркурий

Меркурий — наиболее близкий к центральной звезде объект. Вес Меркурия 0,055 от массы Земли. Него поверхность изрыта множеством кратеров и уступов, возникших еще на начальном этапе становления планеты. Атмосфера максимально разреженная. Она сформирована из единичных атомов, принесенных на короткое время солнечным ветром.

Венера

Особенность Венеры  в больших габаритах, и по этому показателю она близка к Земле (0,815 веса). По своим физико-химическим параметрам вторая планета очень схожа с нашим «домом». Недостаток заключается в ограниченном объеме воды и повышенной атмосферной плотности (она в 90 раз превышает земную норму). Температурный режим не пригоден для существования любых форм жизни. Венерианская поверхность раскаляется до 400 °C. Одно из объяснений — мощный парниковый эффект из-за повышенной атмосферной плотности. Объект не имеет магнитного поля, любые проявления геоактивности давно угасли.

Земля

Земля — единственное на данный момент место во Вселенной, где достоверно существует жизнь. Это наиболее крупное тело земной группы. Особенности — активная тектоника плит, необычный атмосферный состав почти на ¼ состоящий из молекулярного кислорода, наличие крупного спутника. Океан занимает около 70% поверхности.

Марс

Марс отличается меньшими габаритами, если сравнивать с двумя предыдущими планетами. В атмосфере единичные молекулы CO2. На поверхности имеются вулканы и хорошо различимы русла, что свидетельствует о наличии воды в прошлые годы. Особенность марсианского грунта — красный оттенок, объясняемый большим процентом оксида железа в структуре почвы.

Планеты-гиганты

изображение группы гигантов
изображение группы гигантов

В данную группу входят только большие газовые объекты — Уран, Нептун, Сатурн и Юпитер. Суммарно они содержат 99% процентов состава, вращающегося около главного светила. Рассмотрим особенности этих объектов Солнечной системы:

Юпитер

Юпитер. Его вес превышает земную массу в 318 крат. Если взвесить другие 7 планет в Солнечной системе, их масса будет ниже на 250%. Структура Юпитера – гелиево-водородная с малой долью примесей аммиака, водяного пара и благородных газов. Особенности — высокий температурный режим внутри и наличие красного пятна. Так при наблюдениях с Земли выглядит мощный атмосферный вихрь, вращающийся на скорости 300 км/ч. Около Юпитера вращается самый большой спутник Солнечной системы (Ганимед).

Сатурн

Сатурн прославился наличием газо-пылевых колец, огибающих его орбиту. По структуре и атмосфере Сатурн имеет много общего с Юпитером. Особую систему с кольцами можно рассмотреть при помощи обычного телескопа. Особенности Сатурна — наименьшая плотность, наличие массы, в 95 раз превышающих вес Земли.

Уран

Уран обладает весом в 14 крат меньшим, чем у Земли. Это самая легкая из внешних планет. Особенности — вращение «на боку», внешнее сходство с катящимся шаром, наличие холодного ядра. Температура нижних слоев урановой атмосферы составляет -225 градусов Цельсия.

Нептун

Нептун меньше Земли в 17 раз и даже меньше Урана, что обеспечивает высокую плотность космического тела. Объект выдает много внутреннего тепла, однако отстает по этому показателю от Сатурна или Юпитера. По структуре Нептун схож с Ураном. Его поверхность – толстая ледяная корка, а в атмосфере преобладает гелий и водород. Синий оттенок объясняется наличием метана. На Нептуне властвуют ураганы, набирающие до 700 километров в час.

Спутники

изображение лун
изображение лун

Сразу отметим, что у Венеры и Меркурия спутники отсутствуют. У остальных планет спутники есть, но по сравнению со своими «хозяевами» они имеют гораздо меньшие размеры. Исключение касается только Луны — единственного спутника Земли. Она меньше нашей планеты всего в 4 раза, что является ее уникальной особенностью.

Больше всего спутников у Юпитера — их 79. После него следует Сатурн, имеющий 62 приближенных объекта. У Урана и Нептуна 27 и 13 лун соответственно. У Марса — 2. Наиболее крупными спутниками планет являются Титан и Ганимед. Первый приближен к Юпитеру, а второй — к Сатурну. Они больше Луны по диаметру на 50%. Общий объем этих спутников превышает габариты Меркурия. Спутником с особой характеристикой является Титан — у него единственного имеется плотная углекисло-метановая атмосфера (основной элемент — метан).

Четыре крупнейших спутника Юпитера легко рассмотреть через подзорную трубу. Имея под рукой телескоп, несложно увидеть их перемещение вблизи юпитерианской орбиты.

 У Марса спутники малогабаритные. Наибольшую величину имеет Фобос (его диаметр 16 км). Он вращается вокруг планеты в три раза быстрее, чем сам Марс крутится вокруг оси.

Карликовые планеты

карликовые планеты
карликовые планеты

Помимо полноценных планет в Солнечной системе, есть шарообразные тела, не обладающие такой же гравитацией, как их собратья. Выделим 5 основных карликовых планет: Плутон, Церера, Эрида, Макемаке и Хаумеа. Их орбиты значительно удалены от Солнца, а сами они состоят из камня и льда.

Плутон

Плутон — малая планета, часть пояса Койпера. Она обнаружена системе в 1930 году, и до 2006 года позиционировалась в качестве стандартной планеты. Особенности — 17-градусный наклон к эклиптической плоскости и приближение к солнечному диску (происходит время от времени). В подвешенном состоянии находится позиция Харона. Многие характеризуют его с позиции спутника Плутона, но некоторые ученые относят его к карликовым планетам.

Церера

Наименьший представитель группы планетарных карликов. Она расположена ближе всех к Солнцу – орбитальный путь планеты пролегает сквозь главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Маленькое каменное ядро Цереры покрыто массивной криомантией, занимающей   50% всего объема тела. Атмосферы у карлика нет, только остаточные молекулы газа, приносимые потоками солнечного ветра.

Хаумеа

Хаумеа отличается вытянутостью и 4-часовым вращением вокруг оси. В ее состав входит 10 ледяных спутников, сформированных вблизи орбиты несколько миллиардов лет назад. Траектория Хаумеа имеет наклон равный  28 градусам.

Макемаке

 С 2008 года объект причислен к карликовым планетам. Сегодня Макемаке считается второй по яркости (уступает только Плутону). У объекта отсутствуют спутники.  Диаметр составляет от 1/2 до 2/3 Платона.

Эрида

Расположена дальше всех своих собратьев по Солнечной системе, на расстоянии 10,6 млрд. км от центральной звезды. Год на Эриде длится чуть более пятиста лет. Является самым массивным из 5 планетарных карликов, на 25% превышая массу Плутона. Ее поверхность покрыта слоями метанового и азотного снегов, придающими Эриде сероватый цвет.

Малые тела

малые тела солнечной системы
художественное изображение

Являются самыми мелкими телами Солнечной системы. Каждое из них обладает своей траекторией движения вокруг Солнца. Малые тела бывают любых форм и размеров, а в их составе преобладают лед и горные породы.

Метеоры

Мелкие космические объекты, периодически врывающиеся в атмосферный слой Земли. После этого они воспламеняются и часто догорают до падения на поверхность. По своим размерам они являются чем-то средним между космической пылью и астероидами.

Астероиды

Астероиды. Эти крупные элементы двигаются вокруг солнечного диска между четвертой и пятой планетами. Их траектории движения постоянно изменяются за счет гравитационного влияния планетарных соседей. Это приводит к столкновению астероидов и падению их крупных обломков на поверхности других тел системы, в том числе и на Землю.

Кометы

Ледяные  элементы с гигантским газовым хвостом, периодически приближающиеся и отдаляющиеся от светила. Считается, что катастрофические изменения климата на Земле, приводившие к массовому уничтожению целых видов живых существ, являются следствием столкновения нашей планеты с гигантскими кометами.

Эти и другие менее значительные элементы составляют нашу звездную систему.

Место Земли в Солнечной системе

фото Земли
фото Земли

В основе Солнечной системы лежит Солнце, а Земля крутится вокруг него, оставаясь на удалении 150 млн. километров. Наличие жизни на планете объяснятся оптимальным расположением относительно источника энергии. Астрофизики рассчитали, что достаточный объем теплого излучения Солнца, необходимый для жизни, сосредоточен между Марсом и Венерой. В сравнении с нашим домом Венера приближена к солнечному «диску» на 40 000 000 км, а Марс удален на 78 000 000 км. Для космических масштабов это небольшое расстояние, но для возникновения и поддержания жизни этого достаточно.

В последние годы ученые провели ряд исследований, в том числе относительно Венеры и Марса. Полученные результаты показали отсутствие шансов на возникновения любых форм жизни на указанных планетах. К примеру, на Венере воздух прогревается до 500 градусов тепла, а в составе атмосферы только двуокись углерода. Человек в таких условиях не выживает. Марса окружает тончайший атмосферный слой, не способный удерживать солнечное тепло. Вот почему объект холоден, и на его поверхности в лучшем случае температура достигает +16 градусов тепла. В среднем же она равна нулю. По этой причине вода на марсианской поверхности находится исключительно в состоянии льда.

Стабильность системы

Солнечная система отличается стабильностью и продуманностью структуры. Ученые доказали, что все небесные тела вращаются вокруг источника света и тепла. Путь планеты, описываемый вокруг центральной звезды, называется орбита. Наиболее приближенной к солнечному «диску» планетой является Меркурий. Далее в порядке очередности идет орбита Венеры. После нее наступает черед нашей планеты. За ними следует Марс, Юпитер и Сатурн. Завершают линейку Уран, Нептун и Плутон.

Все объекты вращаются по ограниченному контуру благодаря притяжению главного светила. При отсутствии такой силы наша планета с огромной скоростью рухнула бы в пространство галактики.

Многие интересуются, почему радиус вращения планет сохраняется, а объекты не падают на Солнце. Основная причина этого явления — быстрое перемещение планет с сохранением определенного направления и благодаря притяжению. Сама же планетарная система движется по длинной орбите вокруг центра Млечного пути.

Несколько интересных фактов

Несмотря на применение продвинутых технологий, знания о близких к нам планетах и звездах далеки от идеала. Наш фрагмент Вселенной хранит в себе множество тайн, которые еще предстоит разгадать будущим поколениям. В завершение приведем еще несколько интересных фактов о планетарной системе вокруг Солнца:

  • Ее масса в 332,9 тысяч раз больше веса нашей планеты.
  • В космической сети нет обездвиженных элементов — почти все находится в динамике. Солнце и его планеты движутся со скоростью 240 км/с вокруг центральной части галактики. На один оборот идет почти 240 миллионов лет.
  • Затмения солнечного «диска» видны с любого места, но лучше всего это видно с поверхности Земли.
  • Диаметр Солнечной системы равен 180 а.е. (по другой теории — 960 а.е.).
  • Высочайшая горная вершина в системе находится на Земле. Это Джомолунгма (на Эвересте). Ее высота (в км) — 22 километра. Если говорить о наиболее высокой горе, здесь лидерство за Олимпом, что находится на Марсе.
  • Ее структура наглядно рассмотрена на модели, представленной в Швеции. Она выполнена в масштабе 1 к 20 000 000. Здесь правильно приведена очередность планет, точно рассчитаны расстояния.

Это малая часть интересных фактов о Солнечной системе. К примеру, внимания заслуживает теорема о движении центра масс механической системы, состав и структура планет, особенности спутников и прочее. Но это уже другая история.

Ссылка на основную публикацию