Сообщение о телах солнечной системы 4 класс: Сообщение 4 класс окружающий мир Информация об интересных небесных телах солнечной системы — кометах, астероидах

Содержание

Доклад по теме «Малые тела Солнечной системы»

Тема:
Малые тела Солнечной системы

Цели урока:

1.     
Узнать какие небесные тела
называют: малыми телами Солнечной системы, астероидами, астероидными телами,
метеорами, метеоритами, кометами, карликовыми планетами, метеороидными телами.

2.     
Соотношения между
расположением, размерами и массой малых тел в Солнечной системе.

Демонстрационный
материал:
 
Видео (астероиды, кометы).

 

Самостоятельная
деятельность учащихся:
 Выполнение самостоятельной работы.

 

Мировоззренческий
аспект урока:
 Развивать навыки логического мышления учащихся и
научного подхода к изучению формирования объектов Солнечной системы.

 

 

План урока:

Краткое содержание урока

Формы использования

планетария

Время, мин

Приемы и методы

I.
Вводная беседа. Актуализация темы

2

Беседа с учащимися

II.
Изучение нового материала:

Демонстрация видео

27

Объяснение учителя

III.
Рефлексия

5

Ответы на вопросы учащихся

IV. Выполнение заданий по
карточкам (дифференцированная форма контроля)

10

V.
Домашнее задание

1

Запись
на доске учителя

 

 

 

 

 

 

Конспект урока.

К малым
телам Солнечной системы относят астероиды, метеорные тела, кометы. Астероиды
имеют размеры менее тысячи км. Более мелкие тела, чем астероиды, называются
«метеороидами» или метеороидными телами, они могут иметь размеры порядка
нескольких метров и даже меньше.

Астероиды

Астероид – это небольшое планетоподобное тело Солнечной системы, размером от
нескольких метров до тысячи километров, астероиды часто называют малыми
планетами (но не карликовыми планетами).

    Астероиды

Большинство
орбит астероидов сконцентрировано в главном поясе астероидов между орбитами
Марса и Юпитера на расстояниях от 2,0 до 3,6 а. е. (1 а.е. ≈
149 597 870,691 км) от Солнца. Общая масса астероидов оценивается
примерно в 1/1000 массы Земли.

История открытия астероидов

В 1766 году
Иоганном Даниелем Тициусом, а в 1772 году независимо от него Иоганном
Элертом Боде, была подмечена закономерность в ряде чисел, выражающих средние
расстояния планет от Солнца
, так называемое правило Тициуса – Боде:

a = 0,1∙(3∙2n – 2 + 4) а.  е.,

где n = 1 для
Меркурия, 2 для Венеры, 3 для Земли и так далее. В полученном ряду цифр место
для пятой планеты отсутствовало. В 1781 году был открыт Уран. Формула для
него предсказывала 19,6 а. е. Действительное значение среднего расстояния
составило 19,19 а. е. Таким образом, правило давало практически
правильные результаты для больших полуосей орбит.

Правило
Тициуса-Боде

1 января
1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци случайно открыл звезду,
прямое восхождение и склонение которой заметно изменялось за сутки наблюдений.
Гаусс вычислил орбиту этого астрономического объекта, большая полуось которого
оказалась равной 2,77 а. е. Таким образом стало ясно, что этот объект
расположен между Марсом и Юпитером. Этот объект был назван Церерой в
честь древнеримской богини плодородия. Так астрономы открыли новый тип объектов
в Солнечной системе, позже названный астероидами.

Затем
открытия посыпались как из рога изобилия. Наблюдая за движением Цереры,
немецкий врач Генрих Вильгельм Ольберс в 1802 году, увлекавшийся
астрономией, открыл новый астероид, который назвали Паллада в честь
древнегреческой богини Афины Паллады. В 1804 году была открыта Юнона,
в 1807 году – Веста. Фридрих Вильгельм Гершель предложил назвать
маленькие планеты астероидами. Астероид по-гречески означает
«звездообразный».

Если
посмотреть на график, то видно, что числу 5 соответствует именно пояс
астероидов. В 1804 году Ольберс высказал знаменитую гипотезу о разрыве
гипотетической планеты Фаэтон между Марсом и Юпитером и
образования астероидов – ее обломков.

Фантастический взрыв Фаэтона

К концу
XIX века было известно уже несколько астероидов. В настоящее время известны
орбиты нескольких десятков тысяч астероидов главного пояса астероидов.

С 2006
года первый найденный астероид Церера отнесен к карликовым планетам. Таким
образом, самый крупный астероид – Паллада главного пояса астероидов имеет
размеры примерно 538 км. В настоящее время параметры орбит известны примерно у
10000 астероидов. Крупнейшие среди астероидов — Паллада (538 км), Веста (526
км) и Гигия (450 км).
Астероид Церера с 2006 года относится к карликовым
планетам. Считается, что число астероидов размером более 200 км порядка
тридцати.

Вначале
малым планетам давали названия древнегреческих богинь и богов, после того, как
все имена были использованы, астероиды стали называть женскими именами всех
народов мира. Но и это  быстро закончилось, поэтому часто перед именем стоит
номер.

Астероиды вблизи Земли

Опасные
космические объекты, такие как астероиды, орбиты которых пересекают орбиту
Земли, представляют серьезную угрозу существованию человеческой цивилизации при
столкновении Земли с астероидом.

Столкновение крупного астероида с планетой.

Среди
астероидов выделяют семейства астероидов с примерно одинаковыми
характеристиками. Самые важные среди таких – астероиды, орбиты которых лежат
вблизи Земли. Число астероидов, пересекающих орбиту Земли, и имеющих диаметр
более 1 км, примерно 500. Таких семейств три: семейство астероида 1862 Аполлон,
семейство астероида 1221 Амур, семейство астероида 2962 Атон. Орбиты астероидов
семейства 1221 Амур в перигелии почти касаются орбиты Земли.

 

 

 

 

 

 

              Группа астероида Амур                           Группа
астероида Аполлон

За последние годы крупные астероиды
пролетали неоднократно, вызывая страх и тревогу. В 1936 году астероид Адонис
пролетел в 2 млн.км от Земли, в 1937 г. Астероид Гермес пролетел на расстоянии
800 тыс.км от Земли. В 1996 г. Астероид Таутатис пролетел на расстоянии 450
тыс.км от Земли.

Астероид Таутатис.

Значительная
часть астероидов основного пояса движутся по устойчивым, стабильным орбитам,
которые мало изменились за последние 4,5 млрд лет, поэтому столкновений с
такими астероидами практически маловероятны.

Но орбиты
астероидов могут измениться при приближении к планетам-гигантам, при
столкновении с другими астероидами и кометами, поэтому орбиты астероидов могут
изменяться.

Американским
астрономом Р. Бинзелом была разработана качественная шкала оценки опасности
столкновения с Землей астероидов и комет, подобная шкале Рихтера, используемой
для градации опасности землетрясений. В 1999 г. шкала была утверждена
Международным Астрономическим Союзом.

Оценка опасности
столкновения Земли

с астероидами и кометами

События, не имеющие последствий
(Белая Зона)

0

Вероятность
столкновения в ближайшие десятилетия равна 0. К этой же категории событий
относятся столкновения с объектами, которые не смогут достигнуть поверхности
Земли, сгорев в ее атмосфере.

Заслуживающие внимания
(Зеленая Зона)

1

Вероятность
столкновения крайне низка, порядка вероятности случайного столкновения Земли
с объектом такого же размера. (скорее всего, слежения подобные тела в
ближайшие десятилетия с Землей не встретятся)

Вызывающие беспокойство
(Желтая Зона)

2

Близкий, но не
являющийся чем-то необычным, пролет. Столкновение очень маловероятно.
(подобные события происходят нередко)

3

Близко пролетающее
тело, вероятность столкновения 1% или выше. Столкновение способно вызвать
только локальные разрушения.

4

Близкий пролет с
вероятностью столкновения 1% или более. Столкновение способно вызвать
региональные разрушения.

Явно угрожающие события
(Оранжевая Зона)

5

Близкий пролет, который
может с существенной вероятностью вызвать столкновение, приводящее к региональной
катастрофе.

6

Близкий пролет, который
с существенной вероятностью может вызвать столкновение, приводящее к
катастрофе с вероятными глобальными последствиями.

7

Близкий пролет, который
с существенной вероятностью может вызвать столкновение, приводящее к
катастрофе с неизбежными глобальными последствиями.

Неизбежное столкновение
(Красная Зона)

8

Столкновение приводящее
к локальным разрушениям. Такие столкновения с Землей происходят от одного
раза в 50 лет до раза в 1000 лет.

9

Столкновение приводящее
к региональным разрушениям. Такие события происходят от одного раза в 10000
лет до одного раза в 100000 лет.

10

Столкновение приводящее
к глобальной катастрофе с изменением климата. Такие события случаются один
раз в 100000 лет или реже.

По
различным оценкам велика вероятность падения на Землю астероида диаметром около
1 км раз в 100 тыс. лет. Но наиболее велика вероятность встречи Земли с более
мелкими небесными объектами.

Двойные астероиды

Открыто несколько двойных астероидов.
 В 1993 году американский космический аппарат «Галилео», направлявшийся к
Юпитеру, пересекал главный пояс астероидов. Он пролетел на минимальном
расстоянии порядка 10000 км от астероида 243 Ида и сфотографировал
этот астероид. Оказалось, что астероид  Ида имеет маленький спутник, который
назвали Дактиль.

Астероид Ида и Дактиль.

В
2001 г. был обнаружен спутник у астероида 107 Камилла. В 2005 году у
астероида Сильвия было открыто 2 спутника. Был также открыт контактный астероид
4769 Касталия.

Размеры и состав астероидов

Самый
крупный астероид – Паллада. Ранее самым крупным астероидом была Церера, но её
отнесли в 2006 году к карликовым планетам.

Название астероида

Размер

2 Паллада

538 км

4 Веста

526 км

10 Гигия

450 км

31 Ефросина

370 км

704 Интерамния

350 км

511 Давида

323 км

65 Кибела

309 км

Все
остальные астероиды главного пояса имеют размеры менее 300 км в диаметре.

Астероид 433 Эрос

Астероид
Эрос обращается вокруг Солнца с периодом 1,8 земных года. Его размеры – 40 x 14
x 14 км.

В 2000 г.
автоматический космический аппарат NEAR-Шумейкер сделал много фотографий
астероида. 433 Эрос. Исследования астероида показали, что Эрос — монолитное
твердое тело, что его химический состав приблизительно однороден и что он
образовался в «молодые годы» Солнечной системы. В 2001 году аппарат сел на поверхность
астероида. При посадке космический аппарат NEAR-Шумейкер успел передать снимки
с близкого расстояния с разрешением до 10 см.

Поверхность астероида Эрос с расстояния 34 м.
Фотография КА
NEAR-Шумейкер,
2001 г.

Астероид 216 Клеопатра.

Астероид
216 Клеопатра состоит в основном из металлов типа никеля и железа, как показали
радарные исследования.

Астероид 951 Гаспра. Фотография КА Галилео в 1991 г.

Астероид
951 Гаспра имеет размеры 19x12x11 км и обращается почти по круговой орбите
внутри главного пояса астероидов. Состоит Гаспра из смеси скальных пород и
металлосодержащих минералов.

Астероид 253 Матильда с сравнении с астероидами Гаспра и Ида.

Астероид 253 Матильда имеет размеры
59 x 47 км. Матильда – тёмный астероид, который, по предположениям, состоит из
углистых хондритов. Поскольку плотность Матильды очень низкая, всего 1400 км3,
то предполагают, что астероид пористый, как пенопласт.

Астероид 253 Матильда.

Астероид
Гидальго удаляется от Солнца на большее расстояние, а = 5,71 а.е.,
движется по вытянутой орбите.

Метеорные тела

Чёткого
разграничения между метеороидами (метеорными телами) и астероидами нет. Обычно
метеороидами называют тела размерами менее сотни метров, а астероидами — более
крупные. Совокупность метеороидов, обращающихся вокруг Солнца, образует
метеорное вещество в межпланетном пространстве. Некоторая доля метеорных тел
является остатком того вещества, из которого когда-то образовалась Солнечная
система, некоторая – остатки постоянного разрушения комет, обломки астероидов.

Метеорное
тело
или метеороид
твёрдое межпланетное тело, которое при влете в атмосферу планеты вызывает
явление метеора и иногда завершается падением на поверхность планеты метеорита.

Что обычно
бывает, когда метеорное тело достигает поверхности Земли? Обычно ничего, так
как из-за незначительных размеров метеорные тела сгорают в атмосфере Земли.
Крупные скопления метеорных тел называется метеорным роем. Во время
сближения метеорного роя с Землей наблюдаются метеорные потоки.

Метеоры и болиды

Явление
сгорания метеорного тела в атмосфере планеты называется метеором. Метеор
– это кратковременная вспышка, след от сгорания проходит через несколько
секунд.

За сутки в
атмосфере Земли сгорает около 100000000 метеорных тел.

Метеор из потока Леониды.

Метеор и галактика Большое Магелланово Облако.

Если следы
метеоров продолжить назад, то они пересекутся в одной точке, называемой радиантом
метеорного потока
.

Радиант метеорного потока Леониды.

Многие
метеорные потоки являются периодическими, повторяются из года в год и названы
по созвездиям, в которых лежат их радианты. Так, метеорный поток, наблюдаемый
ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, назван Перcеидами,
поскольку его радиант лежит в созвездии Персея. От созвездий Лиры и Льва
получили соответственно свое название метеорные потоки Лириды (середина
апреля) и Леониды (середина ноября).

Исключительно
редко метеорные тела бывают сравнительно больших размеров, в этом случае
говорят, что наблюдают болид. Очень яркие болиды видны и днём.

Болид. Великобритания, 2003 г.

Метеориты

Если метеорное тело достаточно
большое и не смогло полностью сгореть в атмосфере при падении, то оно выпадает
на поверхность планеты. Такие упавшие на Землю или другое небесное тело
метеорные тела называют метеоритами.

Самые массивные метеорные тела,
имеющие большую скорость, выпадают на поверхность Земли с образованием кратера.

Метеорный кратер Бэрринджер в
Аризоне (США) от падения крупного метеорита. Диаметр 1200 метров и глубина 180
метров.

В зависимости от химического состава
метеориты подразделяются на каменные (85 %), железные
(10 %) и железо-каменные метеориты (5 %).

Каменные

Железные

Железо-каменные

Метеорит Бондок. Филиппины. Найден
1956 г.

Общий вес нескольких экземпляров
888 кг.

Метеорит Дронино, Россия Фрагмент
291 г.

Метеорит Брагин

Найден в России в 1807 г. Имеет 13
фрагментов общим весом 853 кг.

Каменные
метеориты
состоят из
силикатов с включениями никелистого железа. Поэтому небесные камни, как
правило, тяжелее земных. Основными минералогическими составляющими метеоритного
вещества являются железо-магнезиальные силикаты и никелистое железо. Более
90 % каменных метеоритов содержит округлые зерна – хондры.
Такие метеориты называются хондритами.

Железные
метеориты
почти целиком
состоят из никелистого железа. У них удивительная структура, состоящая из
четырех систем параллельных камаситовых пластин с низким содержанием никеля и с
прослойками, состоящими из тэнита.

Железо-каменные
метеориты
состоят наполовину
из силикатов, наполовину из металла. Они обладают уникальной структурой, не
встречающейся нигде, кроме метеоритов. Эти метеориты представляют собой либо
металлическую, либо силикатную губку.

ВИДЕО

Кометы

Кометы –
самые многочисленные, самые протяжённые и самые удивительные небесные тела
Солнечной системы. Слово «комета» в переводе с греческого означает «волосатая»,
«длинноволосая». При сближении с Солнцем комета принимает эффектный вид,
нагреваясь под действием солнечного тепла так, что газ и пыль улетают с
поверхности, образуя яркий хвост.

По оценкам
ученых, на далеких окраинах Солнечной системы, в так называемом облаке Оорта –
гигантском сферическом скоплении кометного вещества – сосредоточено около 1012–1013 комет,
обращающихся вокруг Солнца на расстояниях от 3000 до
160 000 а. е.

По мере приближения кометы к Солнцу,
лёд ядра кометы начинает испаряться, потоки газа и пыли начинают выбрасываться
в космос. Кома кометы и хвосты начинают образовываться на расстоянии от Солнца
примерно 5 а. е. (орбита Юпитера).

Кометы движутся по вытянутым
траекториям.

Типы хвостов комет

Хорошо заметны белый пылевой и синий
плазменный хвосты кометы.

Типы
хвостов комет исследовал русский астроном Ф. А. Бредихин. В конце XIX века от
разделил хвосты комет на три типа:

·        
I тип хвостов комет прямой
и направлен в сторону от Солнца по радиусу вектору.

·        
II тип хвостов широкий,
изогнутый.

·        
III тип хвостов направлен
вдоль орбиты кометы. Такие хвосты неширокие.

Довольно 
редко  встречаются  кометы, хвосты  которых направлены к Солнцу.
Это  так  называемые аномальные хвосты.

Под
воздействием солнечного ветра пылевые частицы отбрасываются в направлении,
противоположном Солнцу, формируя пылевой хвост кометы. Пылевой хвост
кометы имеет обычно желтоватый цвет и светится отражённым от Солнца светом.

Плазменный
хвост
кометы обычно
голубоватого цвета. Плазменный хвост кометы образуется из газа, который
электризуется под действием ультрафиолетового излучения Солнца – плазмы.

Строение кометы

У каждой кометы несколько различных
составных частей:

·        
Ядро: относительно твердое и стабильное, состоящее
в основном изо льда и газа с небольшими добавками пыли и других твердых
веществ.

·        
Голова (кома): светящаяся газовая оболочка, возникающая под
действием электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца. Плотное облако
водяного пара, углекислого и других нейтральных газов сублимирующих из ядра.

·        
Пылевой хвост: состоит из очень мелких частиц пыли уносимых
от ядра потоком газа. Эта часть кометы лучше всего видна невооруженным глазом.

·        
Плазменный (ионный)
хвост
: состоит из плазмы
(ионизованных газов), интенсивно взаимодействует с солнечным ветром.

ВИДЕО

Литература:

1.      Физика
9 класс Перышкин ФГОС 2014

2.      Справочник
школьника. 5-11 классы. Точные науки: Математика. Физика.// Л.С. Хижнякова,
А.А. Синявина, С.А. Холина и др. – М.: АСТ–ПРЕСС КНИГА, 2010.-680 с.

3.      Физика:
11 класс: базовый и углубленный уровни: учебник для учащихся
общеобразовательных организаций/ Л.С. Хижнякова, А.А. Синявина, С.А. Холина и
др. – М.: Вентана-Граф, 2014.-400 с.

 

Самостоятельная
работа.

Вариант 1.

1.  Назовите три самых
крупных астероида главного пояса астероидов и приведите их примерные размеры.

2. По каким орбитам
движутся в Солнечной системе кометы?

3. Где находятся орбиты большинства
астероидов?

Вариант 2.

1. Каково строение
большинства комет?

2. Каков химический состав метеоритов?

3. Каковы размеры астероидов?

Ответы:

В1: 1.
Паллада – 538 км, Веста – 526 км, Гигия – 450 км; 2. По вытянутым эллипсам;  3.
Между орбитами Марса и Юпитера.

В2: 1. Строение
кометы: ядро, голова (кома), пылевой хвост, плазменный (ионный) хвост; 2. Существуют
железные, железно-каменные и каменные метеориты;                  3. Порядка
нескольких километров.

 

Что такое астероиды и угрожают ли они Земле

В последние несколько лет люди часто обсуждают вероятность столкновения Земли с небесным телом. РБК Тренды разбираются в том, что такое астероиды, как они появляются и могут ли уничтожить все живое

Что такое астероиды

Астероиды — это твердые каменистые тела, которые вращаются вокруг Солнца. Этим они повторяют поведение планет, но не могут называться так из-за своих небольших размеров. Они относятся к категории «малых тел Солнечной системы». Хотя их там миллионы, их общая масса меньше, чем у Луны.

Астероиды образовались около 4,6 млрд лет назад, в ранний этап формирования Солнечной системы. Тогда будущие планеты переживали стадию «планетезималей». В этот период небольшие космические частицы постепенно притягиваются друг к другу, повышается температура в центре, за счет чего они плавятся и образуется протопланета. Нынешние астероиды — «побочные продукты» того процесса. Ученые предполагают, что многие спутники планет — бывшие астероиды, которых «захватило» гравитационное поле крупного объекта, заставив вращаться вокруг него.

История открытия астероидов

Астероиды были открыты случайно: в 1801 году итальянский астроном и священник Джузеппе Пьяцци обнаружил самый большой из них и назвал его Церерой в честь римской богини плодородия. Сейчас он квалифицируется как карликовая планета. С тех пор ученые стали регулярно находить астероиды: ко второй половине XIX века количество зафиксированных объектов перешагнуло за 100, к 1921 году — за 1 тыс., а к 1981 — за 10 тыс. Сейчас это число превышает 800 тыс. В 1980 году была выдвинута гипотеза, что именно падение астероида около 66 млн лет назад привело к вымиранию динозавров.

По предположениям ученых, этот астероид приземлился в районе современной Мексики. Большинство земноводных животных могли погибнуть в течение нескольких часов или дней после падения из-за резкого повышения температуры окружающей среды. Это столкновение могло вызвать необратимые изменения климата, повысить содержание кислоты в атмосфере и изменить состав Мирового океана.

Астроном Владимир Сурдин — о том, погибнет ли человечество от столкновения с астероидом

Химический состав и цвет распространенных астероидов

Ученые делят астероиды на классы в зависимости от их состава. Так выглядят три самых распространенных:

  • Астероиды класса C. Цвет: сероватый. Состоят из углерода и ряда других веществ, в том числе кремния. Это самый распространенный тип, который включает в себя около 75% всех астероидов.
  • Астероиды класса S. Цвет: зеленоватый или красноватый. Состоят из кремния, никеля и железа. Второй по распространенности тип, включает в себя около 17% всех астероидов.
  • Астероиды класса M. Цвет: красноватый. Состоят из никеля и железа. Остатки металлических ядер планетезималей.

Где находятся астероиды

Большинство астероидов Солнечной системы находится в главном поясе астероидов — между орбитами Марса и Юпитера. В нем циркулирует более 200 астероидов диаметром более 100 км, от 1,1 млн до 1,9 млн диаметром более 1 км и миллионы мелких. Как пишет ученый Владимир Бусарев, здесь они движутся в «безопасной» зоне, где гравитационное влияние на них больших планет минимально. Именно из-за Юпитера на месте главного пояса астероидов в период зарождения Солнечной системы не смогла возникнуть еще одна планета. Его гравитационное поле препятствовало формированию планетезималей рядом, поэтому частицы не соединились и продолжили двигаться вокруг Солнца в виде астероидов.

Крупнейшие группы астероидов

Астероиды располагаются в Солнечной системе не только в главном поясе астероидов.

  • «Троянцы» и «греки», которые получили названия в честь героев «Илиады», находятся в «точках Лагранжа». В этих частях космоса гравитационное воздействие планеты и Солнца равноценно. Больше всего «троянцев» и «греков» есть у Юпитера — более 10 тыс. У Нептуна их 30, у Марса — девять, а у Земли и Урана — по одному.
  • «Семейство Хильды» содержит более 1 тыс. похожих на «троянцев» астероидов. Оно находится за главным поясом между орбитами Марса и Юпитера.
  • «Пояс Койпера» расположен на краю Солнечной системы, рядом с Нептуном. Он похож на главный пояс астероидов, но отличается от него размером: в 20 раз шире и в 20–200 раз массивнее. В нем находятся малые тела из воды, аммиака и метана и как минимум четыре карликовые планеты, к которым современная наука причисляет и Плутон.

Схема местоположения основных астероидов Солнечной системы

Астероиды и кометы: сходства и различия

Комета отличается от астероида только составом: звездная пыль и лед вместо металлов. При подлете к Солнцу вещества начинают испаряться, за счет чего формируются знаменитые «хвосты».

Метеорит — это астероид или его фрагмент, который достиг поверхности Земли. Ежедневно на нашу планету попадает около 20 метеоритов. Они не несут опасности, так как в подавляющем большинстве их размер не превышает камня, который можно удержать в ладони. По данным NASA, метеориты, которые могут уничтожить город или вызвать разрушительное цунами, сталкиваются с Землей каждые 1–10 тыс. лет.

Крупные же метеориты, диаметром в 400 м, способные вызвать глобальный катаклизм, в среднем попадают на нашу планету каждые 100 тыс. лет. Тем не менее ученые прорабатывают все варианты по борьбе с потенциальной угрозой.

Самые крупные астероиды

Исследователям сложно измерять астероиды из-за их неправильной формы и разного альбедо (отражательной способности поверхности). Если считать по приблизительному диаметру, первая десятка будет выглядеть так:

  1. Церера, 946 км
  2. Веста, 525 км
  3. Паллада, 512 км
  4. Гигея, 431 км
  5. Интерамния, 326 км
  6. Европа, 315 км
  7. Давида, 289 км
  8. Сильвия, 286 км
  9. Кибела, 273 км
  10. Эвномия, 268 км

Методы исследования астероидов

  • В 1991 году исследовательский аппарат NASA «Галилео» отправил на Землю изображения астероидов из главного пояса крупным планом.
  • В 2001 году другой космический зонд агентства, NEAR Shoemaker, впервые в истории успешно совершил мягкую посадку на астероид Эрос. Проработав на нем две недели, он перестал выходить на связь.
  • В 2006 японский аппарат «Хаябуса» (в переводе «Сокол») совершил посадку, забрал пробы, а потом взлетел с астероида Итокава. В 2010 году он вернулся на Землю.
  • В 2019 году «Хаябуса-2» успешно приземлился на отдаленный астероид Рюгу, который находится в 280 млн км от Земли. В 2020 году на Землю прилетела капсула с образцами грунта, собранными зондом.
  • NASA же в октябре 2021 года отправила миссию «Люси», которая будет более 10 лет изучать «троянцев».

«К Земле приближается астероид! Что делать?»

В 1998 году американские конгрессмены попросили NASA зафиксировать все астероиды и кометы радиусом в 1 км и больше, которые могут оказаться на орбите Земли. С тех пор астрономы NASA обнаружили 95% астероидов, и некоторые из них гипотетически могут привести к концу света. Сейчас ни один из них не угрожает нашей планете. Тем не менее Конгресс США еще в 2005 году повысил планку, приказав специалистам NASA найти все астероиды радиусом от 140 м. Их еще называют «убийцами городов», так как они способны стереть с лица Земли мегаполис. Вероятность столкновения с ними в любой век — около 1%. Сейчас NASA нашло около 40% от них. Для обнаружения оставшихся 60% потребуется еще примерно 30 лет.

Космические миссии к астероидам

Но что же делать, когда опасный астероид, летящий в сторону Земли, обнаружен? Множество идей есть у Голливуда: от взрыва атомной бомбой в «Армагеддоне» до расщепления на полезные ресурсы в «Не смотрите наверх». Однако астрономы сходятся во мнении, что самый эффективный способ намного проще: достаточно лишь изменить курс небесного тела. В конце ноября 2021 года NASA запустило космический корабль проекта DART. Он весит 600 кг и выглядит как коробка размером с машину с солнечными панелями по бокам. Осенью 2022 года он должен врезаться в спутник астероида Диморф на скорости 24 тыс. км/ч. Последний не представляет угрозу Земле, но столкновение должно доказать, что траекторию полета астероидов и комет можно менять. Если опыт закончится успешно, в NASA разработают аналогичную стратегию для любой потенциальной космической угрозы в будущем.

Солнечная система

— Студенты | Britannica Kids

Введение

Британская энциклопедия, Inc.

Когда Солнце мчится сквозь пространство
со скоростью примерно 150 миль (240 километров) в секунду он увлекает за собой множество меньших объектов.
с этим. К ним относятся планеты и карликовые
планеты; их луны; и малые тела, такие как астероиды, кометы и метеороиды. Все эти объекты вращаются вокруг Солнца. Вместе Солнце и все
его меньшие спутники известны как Солнечная система. Сама Солнечная система вращается вокруг центра
Галактика Млечный Путь, совершающая один оборот примерно каждые 225 миллионов
годы.

Земля — одно из крупнейших тел Солнечной системы. Однако он довольно мал по сравнению с Солнцем или планетой Юпитер, которые являются крупнейшими членами Солнечной системы. Мельчайшими членами Солнечной системы являются микроскопические частицы пыли и еще более мелкие атомы и молекулы газа межпланетной среды. Эта пыль и газ очень тонко рассеяны на огромных пространствах между планетами и другими телами Солнечной системы. ( См. также краткий обзор Солнечной системы.)

Солнечная система в космосе

Астрономы точно не знают, как далеко простирается Солнечная система. Земля вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 93 миллионов миль (150 миллионов километров). Астрономы используют это расстояние как основную единицу длины при описании огромных расстояний Солнечной системы. Одна астрономическая единица (а.е.) определяется как среднее расстояние между Землей и Солнцем.

В Солнечной системе восемь планет. Нептун, самая удаленная планета, вращается вокруг Солнца на расстоянии около 30 астрономических единиц, или 2,8 миллиарда миль (4,5 миллиарда километров). Многие кометы имеют орбиты, которые уводят их в тысячи раз дальше, чем Нептун. Считается, что большинство комет возникают в самых отдаленных частях Солнечной системы, в поясе Койпера и в гораздо более отдаленном облаке Оорта. Каждая из них состоит из бесчисленных маленьких ледяных тел, вращающихся вокруг Солнца. Самые дальние участки облака Оорта простираются, возможно, на 100 000 а.е., или примерно на 90,3 триллиона миль (15 триллионов километров) от Солнца.

iStockphoto/Thinkstock

Солнечная система, конечно, не одинока в космосе. Солнце — такая же звезда, как и бесчисленное множество других, и у других звезд тоже есть планеты, вращающиеся
их. Солнце является частью Млечного Пути
Галактика, огромная группа звезд, вращающихся в форме вертушки. Галактика
содержит сотни миллиардов звезд. Чтобы измерить огромные расстояния в космосе, астрономы
часто используют световой год как единицу длины. Один световой год равен
на расстояние, которое свет проходит в вакууме за один год, около 5,88 триллионов миль (90,46 трлн
километров). Галактика Млечный Путь имеет диаметр примерно 150 000 световых лет. Ближайший сосед Солнца
в галактике находится звезда Проксима Центавра (часть тройной звезды
система под названием Альфа Центавра). Этот звездный «сосед» лежит где-то в 4,2
световых лет, или более 25 миллионов миль (40 триллионов километров) от Солнца.

За пределами галактики Млечный Путь есть еще миллиарды галактик, простирающихся в космосе. Астрономы не могут заглянуть в край Вселенной, но они обнаружили галактики и другие объекты, находящиеся в нескольких миллиардах световых лет от Солнца. По сравнению с такими расстояниями пространство, которое занимает Солнечная система, кажется крохотным.

  Время в пути от Земли до различных объектов Солнечной системы и за ее пределами

Части Солнечной системы

© Supermurmel/Fotolia

Солнце является центральным и доминирующим членом Солнечной системы. Его гравитационная сила удерживает других членов на орбите и управляет их движениями. Крупнейшими членами Солнечной системы после Солнца являются планеты, карликовые планеты и их спутники. Другие естественные тела Солнечной системы называются малыми телами. К ним относятся астероиды, метеороиды, кометы и миллиарды ледяных объектов в поясе Койпера и облаке Оорта.

Небольшие тела и меньшие спутники могут иметь довольно неправильную форму. Планеты, карликовые планеты и более крупные спутники имеют почти сферическую форму. Они достаточно велики, чтобы собственная гравитация сжимала их в форме шара. Формы планет и карликовых планет, вращающихся особенно быстро, искажены в разной степени. Вместо того, чтобы быть идеальными сферами, такие тела имеют некоторые уплощения на полюсах, из-за чего они кажутся сплющенными.

Большинство объектов Солнечной системы имеют эллиптические или овальные орбиты вокруг Солнца. К таким объектам относятся планеты, карликовые планеты, астероиды, кометы и объекты пояса Койпера. Планеты вращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, в то время как маленькие тела, как правило, имеют гораздо более эксцентричные или вытянутые орбиты. Планеты также вращаются почти в той же плоскости, что и экватор Солнца. Небольшие тела снова различаются, обычно вращаясь в плоскостях, которые более наклонены или наклонены по отношению к плоскости солнечного экватора. Кометы, чьи орбиты уводят их очень далеко от Солнца, как правило, имеют особенно эксцентричные и наклонные орбиты.

Многие из этих комет также вращаются в другом направлении, чем большинство других объектов в Солнечной системе. Солнце вращается против часовой стрелки, если смотреть с точки зрения над Северным полюсом Земли. Все планеты, карликовые планеты, астероиды, объекты пояса Койпера и многие кометы вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и Солнце. Это называется поступательным или прямым движением. Считается, что кометы с большими орбитами и ледяные тела облака Оорта распределены случайным образом во всех направлениях неба. Многие из этих объектов вращаются вокруг Солнца в ретроградном движении или в направлении, противоположном вращению Солнца.

Свойства крупных объектов Солнечной системы

Солнце

SOHO/ESA/NASA

Солнце намного перевешивает все остальные компоненты Солнечной системы.
комбинированный. На самом деле Солнце содержит более 99 процентов массы всей Солнечной системы.
Тем не менее Солнце — звезда довольно среднего размера. С Земли это выглядит
намного крупнее и ярче других звезд только потому, что она гораздо ближе к Земле, чем любая
другая звезда. Если бы Солнце было намного дальше, оно выглядело бы почти так же, как многие другие звезды в
ночное небо. Но если бы это было так, то жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать на Земле. Солнце обеспечивает
почти все тепло, свет и другие формы энергии, необходимые для жизни на Земле. На самом деле, Солнце обеспечивает подавляющее большинство
энергия Солнечной системы.

Планеты и карликовые планеты

NASA/JPL-Caltech

Самыми крупными и массивными членами Солнечной системы после Солнца являются планеты. Несмотря на это, их совокупная масса составляет менее 0,2 процента от общей массы Солнечной системы, и на долю Юпитера приходится очень большая доля этого процента. От ближайшей к самой дальней от Солнца восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Юго-Западный научно-исследовательский институт

Плутон считался девятой планетой Солнечной системы с момента его открытия в 1930 году до 2006 года, когда Международный астрономический союз (организация, утверждающая названия астрономических объектов для научного сообщества) изменил его обозначение. Организация создала новую категорию объектов под названием карликовые планеты и сделала Плутон, Эриду и Цереру первыми членами группы. Плутон и Эрида также считаются объектами пояса Койпера, а Церера также является крупнейшим астероидом. Как следует из их названия, карликовые планеты похожи на восемь больших планет, но меньше. (Для более полного обсуждения реклассификации Плутона и определений планета и карликовая планета, см. планета.).

NASA/JPL—Caltech/Cornell/NMMNH© Stefan Yang/stock.adobe.com

Восемь планет можно разделить на две группы: внутренние
планет и внешних планет, в зависимости от их близости к
Солнце и их физические свойства. Четыре внутренние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс —
состоит в основном из силикатной породы и железа и других металлов в различных пропорциях. У них у всех есть
твердые поверхности и более чем в три раза плотнее воды. Эти скалистые планеты также известны
как земные, или подобные Земле, планеты.

NASA/JPL/Университет Аризоны© Дэн Марш/Fotolia

Напротив, четыре внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — не имеют
твердые поверхности. Юпитер и Сатурн состоят в основном из жидкого и газообразного водорода и гелия; Уран и Нептун растопили льды и
расплавленная порода, а также водород и гелий. Все внешние планеты менее чем в два раза плотнее
вода. На самом деле плотность Сатурна настолько мала, что он будет плавать, если его поместить в воду. Внешние планеты
также намного больше, чем внутренние планеты, и они имеют глубокую газовую атмосферу. Из-за
это, эти планеты иногда называют газовыми гигантами. Поскольку Юпитер является выдающимся
представитель этой группы, четыре внешние планеты также известны как юпитерианские, или юпитеподобные,
планеты.

Восемь планет распределены в пространстве неравномерно. Четыре внутренние планеты гораздо ближе друг к другу, чем четыре внешние планеты друг к другу.

  Свойства планет Солнечной системы, выраженные в соотношениях Земли

Луны и кольца

НАСА

Шесть из восьми планет имеют меньшие тела — их естественные спутники, или луны, — вращающиеся вокруг них. Все внешние планеты имеют многочисленные спутники:
Сатурн и
Юпитер
имеют
более 75 известных лун
каждый,
Уран
имеет более 25, а у Нептуна более 10. У внутренних планет их мало или нет вовсе: у Марса два
лун, у Земли, конечно, только одна, а у Венеры и Меркурия нет лун. Многие астероиды и Койпер
объекты пояса, включая карликовые планеты Плутон, Эриду, Хаумеа и Макемаке, также имеют спутники.

Крупнейший естественный спутник Солнечной системы — спутник Юпитера Ганимед. Следующими по размеру являются спутник Сатурна Титан, Каллисто и Ио Юпитера, Луна Земли и Европа Юпитера. И Ганимед, и Титан больше планеты Меркурий. Земная Луна настолько велика по отношению к Земле, что эти два тела иногда рассматривались как система с двумя планетами. Самые маленькие спутники Солнечной системы, большинство из которых вращаются вокруг Юпитера и Сатурна, имеют диаметр всего несколько миль.

Большинство крупных спутников Солнечной системы, включая Землю, вращаются вокруг своей планеты в том же направлении, в котором планеты вращаются вокруг Солнца. Заметным исключением является Тритон, крупнейший спутник Нептуна. Он вращается в обратном направлении, как и многие маленькие внешние спутники газовых гигантов. Большинство спутников Солнечной системы также вращаются вокруг своей планеты в плоскости экватора планеты. Опять же, Тритон и многие маленькие внешние спутники внешних планет являются исключениями, имеющими сильно наклоненные орбиты. Луны, которые вращаются в обратном направлении или имеют наклонные орбиты, или и то, и другое, называются неправильными лунами.

Впечатляющие кольца Сатурна хорошо известны, но все другие внешние планеты также имеют системы тонких плоских колец. Каждое из колец состоит из бесчисленных маленьких кусочков материи, вращающихся вокруг планеты, как крошечные спутники. Ни одна из внутренних планет не имеет колец.

Астероиды

Фото NASA/JPL/Caltech

Многочисленные скалистые малые тела называют астероидами или малыми
планеты. Их орбиты лежат, по большей части, в зоне в форме бублика между орбитами Марса.
и Юпитер. Эта зона известна как главный пояс астероидов. Астероиды распределены неравномерно
в основном поясе. Скорее, на их орбитах есть несколько пробелов из-за влияния Юпитера.
сила гравитации. К астероидам вне главного пояса относятся астероиды, сближающиеся с Землей.
находятся в пределах не менее 28 миллионов миль (45 миллионов километров) от орбиты Земли. Орбиты
некоторые из этих астероидов даже пересекают орбиту Земли.

Церера — крупнейший астероид диаметром примерно 585 миль (940 километров). Астероиды Паллада и Веста имеют диаметр более 300 миль (485 километров). Однако немногие астероиды имеют диаметр более 100 миль (160 километров), и количество астероидов резко возрастает при меньших размерах. Подсчитано, что в Солнечной системе существуют миллионы астероидов размером с валун.

НАСА

Астрономы считают, что астероиды — это куски материала, оставшиеся от процесса
которые создали внутренние планеты. Огромное притяжение Юпитера не позволило этим каменным глыбам
сливаются в большую планету. Считается, что многие из более мелких астероидов являются фрагментами.
в результате столкновений крупных астероидов. Некоторые из этих осколков сталкиваются с Землей как
метеориты.

Три основных типа астероидов богаты органическими соединениями, каменистыми материалами, железом и другими металлами соответственно. Считается, что некоторые астероиды содержат образцы первых материалов, образовавшихся из огромного облака газа и пыли, из которого, как считается, сформировалась сама Солнечная система.

Метеороиды

Метеороиды — это небольшие куски камня, металла или другого материала в межпланетном пространстве.
Подавляющее большинство метеороидов представляют собой мелкие осколки астероидов. Другие метеороиды — это осколки.
с Луны или Марса, а некоторые могут быть каменными обломками, сброшенными кометами.

© Emeric’s Timelapse/Fotolia

Когда метеороид сталкивается с атмосферой Земли, он обычно испаряется за счет тепла от трения с молекулами воздуха. Яркая полоса света, возникающая при испарении частицы, называется метеором. Иногда большой кусок камня и металла выживает в пути на землю. Такие остатки называются метеоритами. Метеориты также были идентифицированы на Марсе, а осколки метеоритов были обнаружены в образцах горных пород, собранных астронавтами на Луне.

Кометы, пояс Койпера и облако Оорта

NASA/Научный институт космического телескопа

Временами появляется расплывчатое пятно света, возможно, с отходящим от него хвостом.
небо. Такие появления маленьких ледяных тел, называемых кометами,
эффектно, но нечасто. Кометы хорошо видны с Земли только тогда, когда они проходят близко к
Солнце. Большинство комет, обнаруженных с Земли, видны только в телескоп. Иногда один
можно увидеть невооруженным глазом, и несколько раз в столетие будет появляться комета, которую можно увидеть
даже днем.

НАСА/Лаборатория реактивного движения

Просто
поскольку астероиды представляют собой скалистые остатки процесса, сформировавшего внутренние планеты, кометы
Считается, что это остаточный ледяной материал от образования самых отдаленных планет, Урана и Нептуна.
Кометы содержат частицы каменной пыли и органических соединений, водяной лед и льды различных
вещества, обычно являющиеся газами на Земле. Когда комета приближается к Солнцу, льды превращаются в пар.
Они образуют туманную, газообразную атмосферу или кому. Кома окружает
ядро твердых частиц, ядро. Чем ближе комета приближается к Солнцу, тем больше материала
испаряется. Радиация и частицы высокой энергии, исходящие от Солнца, могут отталкивать материал
из кометы в один или несколько длинных светящихся хвостов. Точка хвоста
вообще далеко от Солнца. Комета может полностью распасться, превратившись в рой крошечных
частиц или может продолжать свой орбитальный путь. Когда комета удаляется от Солнца, она теряет свою
кома и хвост. Единственной постоянной частью кометы является ее твердое ядро. В конце концов, это может закончиться
как спящая или мертвая комета после того, как все ее льды испарились вблизи ее поверхности. бездействующий
кометы напоминают астероиды.

Комета может существовать в виде ядра в течение тысяч и более лет в холодных дальних пределах Солнечной системы, прежде чем ее орбита снова приблизится к Солнцу. Миллиарды далеких ледяных объектов в поясе Койпера и облаке Оорта на самом деле являются ядрами комет. Считается, что эти объекты обращались по орбите как ядра в течение эонов, но никогда не приближались к Солнцу. Иногда орбита одного из объектов в поясе Койпера или в облаке Оорта возмущается гравитацией другого тела, так что объект направляется по траектории, приближающей его к Солнцу. Этот процесс считается источником большинства комет. Например, одним из способов изменения орбит объектов облака Оорта является гравитация проходящих звезд.

НАСА

Таким образом, пояс Койпера и облако Оорта можно считать обширными резервуарами комет.
Пояс Койпера представляет собой зону в форме пончика, состоящую из нескольких миллионов кометных ядер. Они вращаются вокруг Солнца
из-за орбиты Нептуна, в основном между 30 и 50 а.е. от Солнца. Регион для
большая часть лежит довольно близко к плоскости экватора Солнца (плоскость, в которой планеты
орбита). Некоторые объекты пояса Койпера имеют почти круговые орбиты, которые падают вблизи этой плоскости. У других есть
очень вытянутые, сильно наклоненные орбиты. К последней группе относятся Плутон.
и Эрида, крупнейшие известные члены пояса Койпера.

Считается, что пояс Койпера является источником большинства короткопериодических комет или тех, которые совершают полный оборот вокруг Солнца менее чем за 200 лет. Это источник особенно тех, которым требуется менее 20 лет, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Ядра комет, называемые объектами Кентавра, также считаются зародившимися в поясе Койпера. Эта группа ледяных объектов находится в основном между орбитами внешних планет или примерно в 5–30 а.е. от Солнца.

Долгопериодические кометы совершают оборот вокруг Солнца более 200 лет. Считается, что большинство из них происходят из облака Оорта. У большинства этих комет очень длинные орбитальные периоды, некоторым требуется много миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Облако Оорта находится намного дальше от Солнца, чем пояс Койпера, простираясь примерно от 20 000 до 100 000 а.е. от Солнца. Это не плоское кольцо, а примерно сферическая оболочка. Он содержит, вероятно, многие миллиарды ледяных малых тел, вращающихся во всех направлениях.

В середине 20-го века астрономы впервые постулировали существование пояса Койпера и облака Оорта. Однако из-за большого расстояния от Земли объекты пояса Койпера не были обнаружены напрямую до 1990-х годов, когда стали доступны достаточно чувствительные детекторы света и телескопы. Первый обнаруженный объект в поясе был обнаружен в 1992 году. С тех пор было обнаружено еще много крупных объектов. (Плутон был открыт в 1930 году, но он не считался объектом пояса Койпера, пока в поясе не было обнаружено несколько других подобных объектов.) Однако ни одно из гораздо более удаленных малых тел в облаке Оорта не было замечено напрямую.

Зонд НАСА «Новые горизонты» стал первым космическим кораблем, посетившим объект пояса Койпера. Он пролетел мимо Плутона и его спутников в 2015 году. В 2019 году New Horizons пролетел мимо гораздо меньшего и более удаленного объекта пояса Койпера Ultima Thule (официальное название 2014 MU69). ( См. также астрономия, «Кометы, облако Оорта и пояс Койпера».)

Межпланетная среда

В пространствах между планетами и другими телами лежат обширные участки чрезвычайно тонко распределенной материи. Это вещество называется межпланетной средой. Он включает крошечные частицы, называемые межпланетной пылью или микрометеоритами. В материю также входят электрически заряженные частицы, крошечные количества газообразного водорода и космические лучи.

Относительно небольшое количество межпланетной пыли, по-видимому, вращается вокруг Солнца в виде диска, который простирается по всей Солнечной системе в плоскости орбиты планет или вблизи нее. В ясную ночь на небе видно слабое свечение. Его можно увидеть по линии зодиака, следуя за заходящим Солнцем или предшествующим восходящему Солнцу. Это свечение может быть почти таким же ярким, как Млечный Путь. Это вызвано солнечным светом, отраженным межпланетной пылью. По оценкам астрономов, ежегодно в верхние слои атмосферы Земли попадает около 30 000 тонн пыли. Космические аппараты обнаружили такие частицы пыли в космосе почти до орбиты Урана. Считается, что большая часть межпланетной пыли образуется в результате столкновений астероидов и комет, которые теряют вещество при приближении к Солнцу.

НАСА/Космический центр Джонсона/Лаборатория наук о Земле и анализа изображений

Само Солнце вносит много материала в обширные пространства.
между планетами и другими телами. Наряду с излучением, непрерывно покидающим его поверхность,
Солнце испускает поток электрически заряженных частиц — в основном электронов и протонов (плазмы).
Этот поток частиц и есть солнечный ветер. Солнечный ветер распространяется
за пределами планет до гелиопаузы, которая является границей между межпланетной средой и
межзвездная среда, диффузное вещество между звездами.
часть солнечного ветра, встречающегося с Землей, вызывает полярные сияния, или северное и южное сияние. Солнечный ветер вызывает полярные сияния
другие планеты тоже.

К межпланетной среде относятся также космические лучи, представляющие собой высокоскоростные высокоэнергетические частицы (ядра и электроны). Некоторые космические лучи исходят от Солнца, но большинство исходит за пределами Солнечной системы.

Формирование и будущее Солнечной системы

НАСА

Астрономы считают, что Солнечная система сформировалась как побочный продукт образования
Само Солнце около 4,6 миллиардов лет назад. Согласно господствующей теории, Солнце и его многочисленные
спутники сконденсировались из солнечной туманности, огромной межзвездной
облако газа и пыли. Солнечная система начала формироваться, когда гравитация этого межзвездного облака
заставило облако начать сжиматься и медленно вращаться. Это могло быть вызвано случайным
колебания плотности облака. Это также могло быть вызвано внешним возмущением,
Например, ударная волна от взрыва звезды.

По мере того, как межзвездное облако сжималось внутрь, все больше и больше материи скапливалось в центре. Эта материя стала протосолнцем — материалом, который позже развился в Солнце. Сжатие заставляло облако вращаться все быстрее и быстрее и сжиматься в диск. В конце концов, центр облака сжался настолько, что стал достаточно плотным и горячим, чтобы начались ядерные реакции, и родилось Солнце.

Тем временем вдали от центра газ и пыль во вращающемся диске остыли. Твердые зерна силикатов и других минералов, составляющие основу горных пород, конденсируются из газообразного вещества в диске. Дальше от центра, где температура была ниже, стали образовываться льды из воды, метана, аммиака и других газов. Вращающийся материал в диске столкнулся и начал слипаться, образуя все более и более крупные объекты. В конце концов, некоторые из слипшихся объектов выросли до огромных размеров и превратились в планеты. Внутренние планеты образовались в основном из кусков силикатной породы и металла. Внешние планеты образовались в основном из льдов. Меньшие куски материи и обломков, которые не вошли в состав планет, стали астероидами во внутренней части солнечной туманности и ядрами комет во внешней части туманности. В какой-то момент, после того как вещество в туманности сконденсировалось и сгустилось в объекты, кажется, что интенсивность солнечного ветра внезапно увеличилась. Это унесло большую часть остаточного газа и пыли в космос.

НАСА

Астрономы не думают, что этот общий процесс формирования уникален для Солнца.
система. Скорее, они думают, что именно так развиваются звезды и планеты во Вселенной. Астрономы
обнаружили диски материи, окружающие новообразованные звезды.

Будущее Солнечной системы, вероятно, зависит от поведения Солнца. Если современные теории звездной эволюции верны, Солнце будет иметь почти такой же размер и температуру еще примерно 5 миллиардов лет. К тому времени весь водород в его ядре будет израсходован. Другие ядерные реакции начнутся в оболочке вокруг ядра. Тогда Солнце станет намного ярче и больше. Он превратится в красного гиганта и расширится за пределы орбиты Венеры, возможно, даже поглотив Землю. Намного позже, когда все его ядерные источники энергии будут исчерпаны, Солнце остынет, превратившись в белого карлика. Вокруг него будут вращаться остальные планеты. Они превратятся в замороженные куски, вращающиеся вокруг своей сморщенной звезды. ( См. также космология.)

Дополнительное чтение

Битти, Дж.К. Исследование Солнечной системы: другие миры (National Geographic, 2001). Кросвелл, Кен. Десять миров: все, что вращается вокруг Солнца (Boyds Mills, 2007). Хартманн, В.К., и Миллер, Рон. Большое путешествие: Путеводитель по Солнечной системе , 3-е изд. (Workman, 2005). Мелтон Нок, Мелани. От голубых лун до черных дыр: основное руководство по астрономии, космосу и исследованию космоса (Prometheus Books, 2005). Пасахофф, Дж. М. Астрономия: с Земли во Вселенную , 6-е изд. (Brooks/Cole-Thomson Learning, 2002). Райд, Салли и О’Шонесси, Т.Е. Изучение нашей Солнечной системы (Корона, 2003 г.). Циммерман, Роберт. Хронологическая энциклопедия космических открытий (Oryx, 2000).

Как образовалась Солнечная система?

Художественное изображение крупнейших тел Солнечной системы (не в масштабе).
(Изображение предоставлено НАСА/JPL)

Формирование Солнечной системы началось примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда гравитация стянула облако пыли и газа вместе, чтобы сформировать нашу Солнечную систему.

Ученые не могут напрямую изучить, как сформировалась наша Солнечная система, но объединение наблюдений за молодыми звездными системами в диапазоне длин волн с компьютерным моделированием привело к моделированию того, что могло произойти много лет назад.

Как образовалось солнце?

Художественное изображение газа и пыли, окружающих молодую звезду. (Изображение предоставлено НАСА)

Солнечная система опирается на наше Солнце.

Еще до появления Солнечной системы огромная концентрация межзвездного газа и пыли создала молекулярное облако, которое стало местом рождения Солнца. Низкие температуры заставляли газ слипаться, становясь все более плотным. Самые плотные части облака начали разрушаться под действием собственной гравитации, возможно, из-за взрыва соседней звезды, образуя множество молодых звездных объектов, известных как протозвезды.

Гравитация продолжала обрушивать материал на зарождающуюся Солнечную систему, создавая звезду и диск из материала, из которого должны были сформироваться планеты. В конце концов, новорожденное солнце охватило более 99% массы Солнечной системы, по данным НАСА . Когда давление внутри звезды стало настолько сильным, что начался синтез, превращающий водород в гелий, звезда начала извергать звездный ветер, который помог убрать обломки и предотвратить их падение внутрь.

Хотя газ и пыль покрывают молодые звезды в видимом диапазоне длин волн, инфракрасные телескопы исследовали множество облаков в галактике Млечный Путь, чтобы изучить окружение других новорожденных звезд. Ученые применили то, что они видели в других системах, к нашей собственной звезде.

Как образовались планеты?

Планеты, луны, астероиды и все остальное в Солнечной системе образовались из небольшой части материала в регионе, который не был включен в молодое солнце. Этот материал сформировал массивный диск вокруг молодой звезды, который окружал ее около 100 миллионов лет — мгновение ока по астрономическим меркам.

За это время из диска сформировались планеты и луны. Ученые утверждают, что среди планет Юпитер, вероятно, сформировался первым, возможно, уже через миллион лет жизни Солнечной системы .

Ученые разработали три разные модели, чтобы объяснить, как могли формироваться планеты в Солнечной системе и за ее пределами. Первая и наиболее широко принятая модель, аккреция ядра, хорошо работает с образованием каменистых планет земной группы, но имеет проблемы с планетами-гигантами. Второй, аккреция гальки, может позволить планетам быстро формироваться из мельчайших материалов. Третий, метод нестабильности диска, может объяснить создание планет-гигантов.

Модель аккреции ядра

Приблизительно 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система представляла собой облако пыли и газа, известное как солнечная туманность. Гравитация разрушила материал сам по себе, когда он начал вращаться, образуя солнце в центре туманности.

С восходом солнца оставшийся материал начал слипаться. Согласно модели аккреции ядра, мелкие частицы стягивались вместе, связанные силой гравитации, в более крупные частицы. Солнечный ветер унес более легкие элементы, такие как водород и гелий, из близлежащих регионов, оставив только тяжелые каменистые материалы для создания земных миров. Но дальше солнечные ветры оказывали меньшее влияние на более легкие элементы, позволяя им сливаться в газовых гигантов. Таким образом были созданы астероиды, кометы, планеты и луны.

Некоторые наблюдения экзопланет подтверждают, что аккреция ядра является доминирующим процессом формирования. Звезды с большим количеством «металлов» — термин, который астрономы используют для обозначения элементов, отличных от водорода и гелия, — имеют в своих ядрах больше планет-гигантов, чем их бедные металлами собратья. По данным НАСА , аккреция ядра предполагает, что маленькие каменистые миры должны быть более распространены, чем большие газовые гиганты.

Открытие в 2005 году планеты-гиганта с массивным ядром, вращающейся вокруг солнцеподобной звезды HD 149026 является примером экзопланеты, которая помогла укрепить аргументы в пользу аккреции ядра. Ученые обнаружили, что ядро ​​планеты примерно в 70 раз массивнее Земли; они считают, что он слишком велик, чтобы образоваться из коллапсирующего облака, согласно заявлению НАСА об исследовании .

Аккреция гальки

Самая большая проблема для аккреции ядра — это время — строительство массивных газовых гигантов достаточно быстро, чтобы захватить более легкие компоненты их атмосферы. В исследовании, опубликованном в 2015 году, изучалось, как более мелкие объекты размером с гальку сливаются вместе, создавая планеты-гиганты в 1000 раз быстрее, чем предыдущие исследования.

«Это первая известная нам модель, в которой вы начинаете с довольно простой структуры солнечной туманности, из которой формируются планеты, и заканчиваете системой планет-гигантов, которую мы видим», — ведущий автор исследования Гарольд Левисон. — сказал тогда астроном из SwRI Space.com.

В 2012 году исследователи Михиль Ламбрехтс и Андерс Йохансен из Лундского университета в Швеции предположили, что крошечные обломки, однажды списанные, содержат ключ к быстрому строительству гигантских планет. «Они показали, что оставшиеся от этого процесса формирования камешки, которые ранее считались неважными, на самом деле могут стать огромным решением проблемы формирования планет», — сказал Левисон.

В симуляциях, разработанных Левисоном и его командой, более крупные объекты действовали как хулиганы, выхватывая камешки из масс среднего размера, чтобы расти гораздо быстрее. «Более крупный парень в основном запугивает меньшего, поэтому они могут сами съесть всю гальку, и они могут продолжать расти, формируя ядра планет-гигантов», — сказала Space. com соавтор исследования Кэтрин Кретке, также из SwRI. .

Модель нестабильности диска

Другие модели пытаются объяснить образование газовых гигантов. Согласно моделям аккреции ядра, этот процесс занял бы несколько миллионов лет, дольше, чем легкие газы были доступны в ранней Солнечной системе.

«Планеты-гиганты формируются очень быстро, за несколько миллионов лет», — сказал Space.com Кевин Уолш, исследователь из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) в Боулдере, штат Колорадо. «Это создает ограничение по времени, потому что газовый диск вокруг Солнца существует всего от 4 до 5 миллионов лет».

Эта проблема решается относительно новой теорией нестабильности диска. В модели нестабильности диска формирования планет сгустки пыли и газа связаны вместе на ранних этапах жизни Солнечной системы. Со временем эти глыбы медленно сжимаются в гигантскую планету.

Согласно моделям, планеты могут формироваться таким образом всего за 1000 лет, что позволяет им улавливать быстро исчезающие более легкие газы. Они также быстро достигают массы, стабилизирующей орбиту, которая удерживает их от смертельного марша к солнцу.

Поскольку ученые продолжают изучать планеты внутри Солнечной системы, а также вокруг других звезд, они будут лучше понимать, как образовались газовые гиганты.

Планеты в движении

Первоначально ученые думали, что планеты формируются в их нынешних местах в Солнечной системе. Но открытие экзопланет всколыхнуло ситуацию, показав, что по крайней мере некоторые из самых массивных миров могут мигрировать через свои окрестности.

В 2005 году три статьи, опубликованные в журнале Nature , изложили идею, которую исследователи назвали моделью Ниццы , в честь города во Франции, где они впервые обсудили ее. Эта модель предполагает, что в первые дни существования Солнечной системы планеты-гиганты вращались по почти круговым орбитам, гораздо более компактным, чем сегодня. Их окружал большой диск из камней и льдов, простирающийся примерно в 35 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца, сразу за нынешней орбитой Нептуна.

Когда планеты взаимодействовали с более мелкими телами, они рассеивали большинство этих объектов по направлению к Солнцу. Этот процесс заставил массивные планеты обмениваться энергией с более мелкими объектами, отправив Сатурн, Нептун и Уран дальше в Солнечную систему. В конце концов маленькие объекты достигли Юпитера, что отправило их на край Солнечной системы или полностью за ее пределы.

Движение между Юпитером и Сатурном заставило Уран и Нептун выйти на еще более эксцентричные орбиты, отправив пару через оставшийся ледяной диск. Часть материала была отброшена внутрь, где он врезался в планеты земной группы во время поздней тяжелой бомбардировки. Другой материал был выброшен наружу, создавая пояс Койпера.

Медленно продвигаясь наружу, Нептун и Уран поменялись местами. В конце концов, взаимодействие с оставшимися обломками привело к тому, что пара стала двигаться по более круговым траекториям, когда они достигли своего нынешнего расстояния от солнца.

По пути наша солнечная система, возможно, потеряла членов: возможно, одна или даже две другие планеты-гиганты были выброшены из окрестностей всем этим движением. Астроном Дэвид Несворни из SwRI смоделировал раннюю Солнечную систему в поисках подсказок, которые могли бы привести к пониманию ее ранней истории.

«Раньше Солнечная система была совсем другой, с большим количеством планет, возможно, таких же массивных, как Нептун, формирующихся и разбросанных по разным местам», — сказал Несворный Space.com 

Где вода?

Даже после того, как сформировались планеты, сама Солнечная система была не совсем узнаваема. Земля выделяется среди планет из-за высокого содержания воды, что, как подозревают многие ученые, способствовало эволюции жизни.

Но нынешнее местоположение планеты было слишком теплым для сбора воды в ранней Солнечной системе, что позволяет предположить, что живительная жидкость могла быть доставлена ​​после формирования Земли.

Одна загвоздка: ученые до сих пор не знают, откуда взялась эта вода. Первоначально исследователи подозревали, что его принесли на Землю кометы, но несколько миссий, в том числе шесть миссий, пролетевших с кометой Галлея в 1980-х годах, и более поздний космический корабль Европейского космического агентства «Розетта», показали, что состав ледяного материала с окраин Солнечной системы не изменился. не совсем соответствуют земным.

Пояс астероидов — еще один потенциальный источник воды. Несколько метеоритов продемонстрировали признаки изменения, изменения, произошедшие в начале их жизни, которые намекают на то, что вода в той или иной форме взаимодействовала с их поверхностью. Удары метеоритов могут стать еще одним источником воды для планеты.

Недавно некоторые ученые даже поставили под сомнение мнение о том, что ранняя Земля была слишком горячей для сбора воды. Они утверждают, что если бы планета сформировалась достаточно быстро, она могла бы собрать необходимую воду из ледяных крупинок до того, как они испарились.

Какой бы процесс ни принес воду на Землю, скорее всего, это произошло и с Венерой и Марсом. Но повышение температуры на Венере и истончение атмосферы на Марсе не позволили этим мирам сохранить свою воду, что привело к появлению сухих планет, которые мы знаем сегодня.

Дополнительные ресурсы

  • Прочтите описание НАСА (откроется в новой вкладке) о том, как образовалась Солнечная система, или посмотрите анимацию (откроется в новой вкладке) на эту тему.
  • Прочитайте описание (откроется в новой вкладке) того, как формируются звезды и планеты с помощью ALMA, специализирующегося на наблюдении за дисками, из которых рождаются планеты.
  • Ученые узнали о формировании планет, сравнив миры в нашей Солнечной системе с экзопланетами.

Подпишитесь на нас в Twitter @ Spacedotcom и Facebook .  

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *