Строение и происхождение Солнечной системы

Строение Солнечной системыВ принципе строение нашей Солнечной системы довольно простое - это планетная система, состоящая из Солнца, планет и их спутников, комет, астероидов, большого количества пыли, газа и мелких частиц. Полностью систему современная наука пока не изучила, но и по имеющимся данным можно узнать очень многое о нашей планете и о том, что её окружает. Если посмотреть на Солнечную систему как бы издалека, то можно увидеть, как около центральной звезды желтого цвета спектрального класса G2 обращаются планеты - 8 штук. Солнце - это звезда, огромный газовый шар, в центре которого идут ядерные реакции. Основная доля массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце - 99,8%. Оставшиеся 0,134 % вещества представлены восемью большими планетами (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и несколькими десятками спутников планет (в настоящее время их открыто более 60), малыми планетами – астероидами ( ~100 тысяч), кометами ( ~1011 объектов), огромным количеством мелких фрагментов – метеороидов, а также космической пылью. Именно поэтому Солнце удерживает гравитацией все объекты Солнечной системы, размеры которой не менее 60 миллиардов км.

Происхождение Солнечной системы веками привлекало внимание учёных планеты. Наша Солнечная система является частью Млечного Пути. Млечный путь – это спиральная галактика, диаметр которой 30 000 парсек (100 тысяч световых лет). Млечный Путь состоит из 200 миллиардов звезд. Земля находится на расстоянии около 8 тысяч парсек (27 тысяч световых лет) от галактического центра. То есть Земля лежит посреди пути от центра Галактики к её краю на окраине рукава Ориона — одного из спиральных рукавов Млечного Пути. Солнце вращается вокруг центра Галактики и совершает полный оборот за 226 млн. лет. Скорость вращения Солнца при этом 220 км/с. 226 млн. лет называются в астрономии галактическим годом. Относительно галактической поверхности Солнце совершает вертикальные колебания, оно пересекает галактическую плоскость каждые 30 – 35 млн. лет и оказывается то в северном, то в южном полушарии. Межзвездная среда вокруг Солнечной системы неоднородна. Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь Местное межзвездное облако и в течение следующих 10 000 лет может его покинуть.

Строение нашей Солнечной системыНе легко представить на одном рисунке размеры орбит всех планет: настолько различны расстояния и размеры. Поэтому сравнивают обычно расстояния и средние размеры от Солнца планет земной группы, а затем - планет-гигантов. Совсем близко к Солнцу находятся четыре маленькие планеты, состоящие, в основном, из горных пород и металлов - Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты называются планетами земной группы. Между планетами земной группы и планетами-гигантами расположен пояс астероидов. Немного дальше расположены четыре больших планеты, состоящие, в основном, из водорода и гелия. У планет-гигантов нет твердой поверхности, зато они имеют исключительно мощную атмосферу.

Юпитер - самая большая из этих четырёх планет. Далее идут Сатурн, Уран и Нептун. Все планеты-гиганты имеют большое количество спутников и кольца. Очень красивое кольцо имеет Сатурн. Самой дальней планетой Солнечной системы является Плутон, который по своим физическим свойствам похож больше на спутники планет-гигантов. Плутон занимал наиболее удаленное положение от Солнца в момент своего открытия в 1930 году, тем самым став 9-й планетой Солнечной системы. Однако орбита Плутона обладает значительным эксцентриситетом, в 1969 году он пересек орбиту Нептуна, превратившись в восьмую по удаленности от Солнца планету. А первый после своего открытия полный оборот вокруг Солнца Плутон завершит лишь в 2178 году.

Солнечная система За орбитой Плутона был открыт второй пояс астероидов, который был назван поясом Койпера. Кометы проводят большую часть времени за орбитой Нептуна, так как в более дальней точке своей траектории их движение заметно медленнее, чем около Солнца. Строение Солнечной системы и различие планет по физическим свойствам, вероятно, обусловлено тем, что планеты земной группы формировались из протопланетного облака рядом с Солнцем. Именно поэтому в них много более тяжелых элементов, металлов, например железа. Планеты-гиганты формировались на более далеких расстояниях от Солнца, поэтому, в основном они, состоят из легких элементов. Все планеты, астероиды, кометы вращаются вокруг Солнца в одном направлении (против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса). Орбиты планет практически круглые, их плоскости не значительно наклонены к плоскости орбиты Земли. Только две планеты - Меркурий и Плутон - имеют орбиты с большим наклоном к эклиптике. У комет орбиты вытянутые и имеют больший эксцентриситет.

Наибольшее число объектов Солнечной системы вращаются вокруг своей оси в одном направлении, которое называется прямым. Однако Венера вращается в обратном направлении, а Уран вообще вращается, как говорят, «лежа на боку». Почти все спутники обращаются вокруг планеты в том же направлении, что и планеты вокруг Солнца. Исключение составляют спутники Юпитера, чьи названия заканчиваются на «е» - Карме, Синопе, Ананке, Пасифе, и спутник Нептуна Тритон. Видимо, они не были образованы вместе со своими планетами, а были захвачены ими позже. Дни и годы на каждой из планет различны по своей продолжительности. Все планеты вращаются с разными скоростями вокруг Солнца. Самая большая скорость у Меркурия, самая медленная у Плутона. Самые длинные сутки на Венере, они длятся 243 земных суток. Продолжительность суток на Юпитере всего 9,92 часа. Планеты-гиганты вращаются вокруг своей оси намного быстрее планет земной группы.

Планеты земной группы составляют внутреннюю часть Солнечной системы. Планеты-гиганты образуют внешнюю область. Промежуточное положение занимает пояс астероидов, в котором сосредоточена большая часть малых планет. На окраинах Солнечной системы, по-видимому, находятся облака гигантских комет, которые могли посещать окрестности Солнца задолго до появления жизни на Земле. Об этом можно сказать по следам на поверхности таких безатмосферных тел, как Луна или Меркурий, которые могут сохранять отпечатки очень древних событий в истории планет. За последние несколько лет было обнаружено свыше 30 объектов, имеющих сходство с ядрами комет, названных транснептуновыми. Их размеры превосходят 100 км. По некоторым оценкам, на расстоянии между 30 и 50 а.е. от Солнца сосредоточено около 70 000 тел размерами от 100 до 400 км.

Происхождение Солнечной системы Область в районе первых четырёх планет земной группы характеризуется сравнительно малыми массами и большими плотностями слагающих эти планеты веществ. Они состоят из расплавленного железного ядра, окруженного силикатной оболочкой - корой. У планет имеются газовые атмосферы. Начинающаяся с Юпитера группа планет - гигантов в основном состоит из легких элементов (водорода и гелия), давление которых во внутренних слоях доходит до огромных величин, вследствие гравитационного сжатия. В результате по мере приближения к центру газы постепенно переходят в жидкое и, возможно, в твердотельное состояния. Существует версии, что в центральных зонах давления столь велико, что водород существует в металлической фазе, которая пока не наблюдалось на Земле даже в лабораторных условиях. Планеты - гиганты имеют большое количество спутников. У Сатурна, например, их так много, что при небольшом увеличении планета кажется опоясанной системой непрерывных колец.

После завершения формирования больших планет и спутников из первичного газопылевого облака, окружавшего Солнце, состояние их поверхности в основном определялось двумя процессами: выпадением большого числа мелких фрагментов, находившихся в межпланетном пространстве, и внутренней активностью собственных недр. Современный вид поверхности больших планет и спутников показывает, что для каждого тела воздействия данных процессов происходили в различных пропорциях. Наличие или отсутствие у тела атмосферы играло большую роль на поздних стадиях развития планет.

Уровень знаний современной астрономии о происхождении Солнечной системы удивительно низок. Астрономия в рамках известных физических законов способна построить близкие к реальности модели рождения, жизни и смерти космических объектов, размеры, массы, энергетическая отдача и удаленность которых громадны по сравнению с реалиями повседневного опыта. И в то же время нет надежной модели происхождения и формирования планет и спутников Солнечной системы, неизвестно, как образуются и откуда появляются кометы, неясно, содержат ли астероиды первичное вещество или являются осколками однажды уже сформировавшихся планетных тел.

Вот уже два века происхождение Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этим вопросом занимались философ Кант и математик Лаплас, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий и многие другие. И все же мы до сих пор далеки от разгадки тайн появления вселенной. Но за последние три десятилетия более или менее прояснились пути эволюции звезд. И хотя детали рождения звезды из газово-пылевой туманности еще далеко не ясны, теперь мы четко представляем, что с ней происходит на протяжении миллиардов лет эволюции.