Во сколько раз диаметр каждой из планет-гигантов больше диаметра Земли?
Не так давно я посещал обсерваторию. В телескоп я видел свет, отражающийся от далеких планет-гигантов нашей Солнечной системы. Они смотрелись такими маленькими, что мне стало интересно: во сколько раз диаметр каждой из них больше диаметра Земли.
Планеты-гиганты
Астрономами, среди планет системы нашей звезды, гигантами названы Нептун, Сатурн, Уран, Юпитер.
Нептун – первая в системе планета, открытая в результате расчетов. Эти расчеты подтвердил межпланетный зонд «Вояджер – 2», пролетевший вдоль Нептуна в августе 1989 года. Покрыт Нептун несколькими слоями атмосферы (газовая планета), а у ядра – льдами. Он четвертый по диаметру в нашей звёздной системе, а по массе – третий. Средний радиус – 24 600 км.
Сатурн второй по габаритным размерам планетарный объект в системе Солнца. Причисляется к типу планет из газов: его средняя плотность уступает плотности воды. Вокруг Сатурна находится пояс из четырех колец.
Последнее внешнее кольцо менее плотное. Полярный радиус Сатурна 60 300 км.
Уран был открыт еще в конце 18 века с помощью наблюдений за звёздным небом через телескоп, не смотря на видимость его не вооруженным взглядом с Земли. В центре Урана невообразимое количество льда, который формировался при различных температурах. Экваториальный радиус Урана – 25 600 км.
Юпитер – самая большая газовая планета нашей звёздной системы с 69 спутниками и «красным пятном» — штормом который наблюдается около 450 лет. Экваториальный радиус Юпитера – 71 500 км.
Отношение диаметров
Из математики известно, что диаметр – это радиус, умноженный на два. Диаметр Земли по экватору – 12 756 км. Зная радиусы газовых гигантов (не важно какие), можно вычислить во сколько раз диаметр Земли меньше, чем планет-гигантов.
Расчёты показывают следующие:
- диаметр Земли примерно в 3,9 раза меньше диаметра Нептуна;
- диаметр Земли примерно в 4,7 раза меньше диаметра Сатурна;
- диаметр Земли примерно в 4,01 раза меньше диаметра Урана;
- диаметр Земли примерно в 11,21 раза меньше диаметра Юпитера.
Каждая из газовых планет по диаметру больше Земли.
25 самых удивительных и невероятных фактов о космосе
Источник: http://kosmoturizm.ru/
1. Юпитер весит больше, чем все остальные планеты вместе взятые.
2. Чайная ложка вещества нейтронной звезды будет весить на Земле около 112 миллионов тонн.
3. На экваторе Вы на 3% легче, чем на полюсах, из-за того, что центробежная сила Земли действует на Вас.
4. Если бы Солнце было размером с точку в обычном предложении, то ближайшая звезда была бы в 16-ти км. от нее.
5. Если бы Вы могли путешествовать со скоростью Света (почти 300,000 км. в секунду) обогнуть нашу галактику заняло бы у Вас 100,000 лет!
6. Свет от Солнца идет до нас 8 минут, таким образом, мы видим Солнце таким, каким оно было 8 минут назад. Оно может взорваться 4 минуты назад, и мы не будем знать об этом!
7. У Земли не сферическая форма! На самом деле она имеет форму сплющенного сфероида, она сплющена на полюсах и выпуклая на экваторе точно по направлению оси своего вращения.
8. Если бы Вы могли поместить Сатурн в огромную ванную, он бы поплыл. Планета меньше плотности воды.
9. Бетельгейзе, яркая звезда в левом плече Ориона, она такая большая, что если бы была расположена на месте нашего Солнца, то поглотила бы Землю, Марс и Юпитер! В димаметре эта звезда больше солнца в 1000 раз! По мнению некоторых ученых, должна взорваться в ближайшие 2-3 тысячи лет. На пике своего взрыва, который продлится не менее двух месяцев, светимость Бетельгейзе будет в 1 050 раз превышать солнечную, благодаря чему наблюдать за ее гибелью можно будет с Земли даже невооруженным взглядом.
10. Земная сила тяжести сжимает человеческий позвоночник, поэтому, когда астронавт попадает в космос, он подрастает приблизительно на 5,08 см.
В то же самое время, его сердце сжимается, уменьшаясь в объеме, и начинает качать меньше крови. Это ответная реакция тела на увеличение объема крови, для нормальной циркуляции которой требуется меньше давления.
11. Когда Вы смотрите на галактику Андромеды (которая находится на расстоянии 2.
3 миллионов световых лет от нас), свет, который Вы видите, шел до Вас 2.3 миллиона лет. Таким образом, Вы видите Галактику, какой она была 2.3 миллиона лет назад.
12. Если Вы стоите на экваторе, Вы вращаетесь со скоростью около 1,5 км/час, так же как и Земля, атомы которой вращаются со скоростью 108,000 км/час вокруг Солнца.
13. На орбите нашей планеты находится свалка из отходов развития космонавтики. Боле 370 000 объектов массой от нескольких грамм до 15 тон обращаются вокруг Земли со скоростью 9 834 м/c, сталкиваясь между собой и разлетаясь на тысячи более мелких частей.
14. Масса Солнца составляет 99.86% от массы всей Солнечной системы, оставшиеся 0.14% приходятся на планеты и астероиды.
15. Солнечное вещество размером с булавочную головку, помещенное в атмосферу нашей планеты, начнет с невероятной скоростью поглощать кислород и за доли секунд уничтожит все живое в радиусе 160 километров.
В первые 10 секунд взорвавшаяся сверхновая производит больше энергии, чем Солнце за 10 миллиардов лет, и за короткий период времени вырабатывает больше энергии, чем все объекты в галактике вместе взятые (исключая другие вспыхнувшие сверхновые звезды).Яркость таких звезд с легкостью затмевает светимость галактик, в которых они вспыхнули.
17. 5 февраля 1843 года астрономы обнаружили комету, которой дали имя «Великая» (она же мартовская комета, C/1843 D1 и 1843 I). Пролетая рядом с Землей в марте того же года, она ‘расчертила’ небо надвое своим хвостом, длина которого достигала 800 млн. километров.
Тянущийся за «Великой Кометой» хвост земляне наблюдали более месяца, пока, 19 апреля 1983 года, он полностью не исчез с небосвода.
18. В 2011 году астрономы обнаружили планету, состоящую на 92% из сверхплотного кристаллического углерода — алмаза. Драгоценное небесное тело, которое в 5 раз крупнее нашей планеты и тяжелее Юпитера, находится в созвездии Змеи, на расстоянии 4 000 световых лет от Земли.
19. В космосе плотно сжатые металлические детали самопроизвольно свариваются. Это происходит в результате отсутствия на их поверхностях окислов, обогащение которыми происходит только в кислородосодержащей среде (наглядным примером такой среды может служить земная атмосфера). По этой причине специалисты НАСА Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. обрабатывают все металлические детали космических аппаратов окислительными материалами.
20. Вопреки распространенному мнению, космос – это не полный вакуум, но достаточно близок к нему, т.
к. на 88 галлонов космической материи приходится, по крайней мере, 1 атом (а как мы знаем, в вакууме нет ни атомов, ни молекул).
21. Венера, это единственная планета Солнечной системы, которая обращается против часовой стрелки. Этому существует несколько теоритических обоснований. Некоторые астрономы уверены, что такая участь постигает все планеты с плотной атмосферой, которая сначала замедляет, а затем закручивает небесное тело в обратную от первоначального обращения сторону, другие же предполагают, что причиной послужило падение на поверхность Венеры группы крупных астероидов.
22. С начала 1957 года (год запуска первого искусственного спутника «Спутник-1») человечество успело в прямом смысле слова засеять орбиту нашей планеты разнообразными спутниками, однако лишь одному из них посчастливилось повторить ‘судьбу Титаника’. В 1993 году спутник «Олимп» (Olympus), принадлежащий Европейскому Космическому Агентству (European Space Agency), был уничтожен в результате столкновения с астероидом.
23. Ближайшая к нам галактика, Андромеда, находится на расстоянии 2,52 млн. лет. Млечный путь и Андромеда движутся навстречу друг другу на огромных скоростях (скорость Андромеды составляет 300 км/с, а Млечного пути 552 км/с) и вероятнее всего столкнутся через 2,5-3 млрд. лет.
24. Человек сможет выжить в открытом космосе без скафандра в течение 90 секунд, если немедленно выдохнет весь воздух из легких.
Если в легких останется незначительное количество газов, то они начнут расширяться с последующим образованием пузырьков воздуха, которые при попадании в кровь приведут к эмболии и неминуемой смерти. Если же легкие будут заполнены газами, то их просто разорвет.
Через 10-15 секунд пребывания в открытом космосе вода, находящаяся в человеческом теле, превратится в пар, а влага во рту и на глазах начнет закипать. В результате этого мягкие ткани и мышцы опухнут, что приведет к полному обездвиживанию.
Далее последует потеря зрения, оледенение полости носа и гортани, посинение кожи, которая в придачу пострадает от сильнейших солнечных ожогов.
Самое интересное, что последующие 90 секунд еще будет жить мозг и биться сердце. Сообщает паблик Наука и Техника.
В теории, если в течение первых 90 секунд отмучавшегося в открытом космосе космонавта-неудачника поместить в барокамеру, то он отделается лишь поверхностными повреждениями и легким испугом.
Юпитер не вращается вокруг Солнца? Бред!
В конце июля очень много популярных ресурсов и сайтов с хорошей репутацией (те, которым можно верить) опубликовали новость о том, что якобы ученые выяснили, что Юпитер не вращается вокруг Солнца. Заявление достаточно громкое и вызывает интерес, но в его основе лежит уже давно известный факт, который делает из этого «открытия» обычную пустышку. И сейчас я расскажу почему.
Что вообще за новость?
Речь идет о том, что якобы астрономы Европейской Южной Обсерватории обнаружили, что Юпитер не вращается вокруг Солнца (вот непосредственно первоисточник этой новости), потому что сам центр масс планеты и звезды находится не внутри Солнца, а в 7% от диаметра над поверхностью.
Что вообще такое центр масс?
Если взять обычную линейку и попробовать ее сбалансировать на одном пальце, то это место в средине, где получится это сделать, и будет центром тяжести. Но центр тяжести не будет по средине, если взять объект, в котором одна сторона тяжелее другой. К примеру, центр тяжести кувалды будет ближе к ее тяжелой стороне. Вообще центр тяжести (НУЖНО ЧАЩЕ ПОВТОРЯТЬ ЭТО СЛОВОСОЧЕТАНИЕ) может быть как на поверхности объекта (если это что-то плоское), так и глубоко внутри (если речь идет о каком-то трехмерном объекте, например, шаре или мяче).
Центр масс Юпитера и Солнца
С объектами в космосе действует похожая штука. Только называется она уже центром масс. Каждая планета нашей системы «связана» с Солнцем при помощи гравитации.
И ситуация здесь подобна моменту с кувалдой, где один конец (Солнце) тяжелее другого (любой планеты в Солнечной системе). Поэтому и центр масс будет находиться практически в центре Солнца. К примеру, Солнце тяжелее Земли приблизительно в 330 тысяч раз. В это случае центр масс будет находиться практически в среди Солнца, но все же не в самом центре. А вот тяжелее Юпитера Солнце всего в 1 тысячу раз. Следовательно и центр масс будет другим.
Так почему новость об «открытии» — бред?
Чисто формально объяснение ситуации в новостях вполне правильное (если упустить момент о «синхронном движении» — это полный бред): центр масс Солнца и Юпитера действительно находится не в самой звезде, а рядом с ее поверхностью. Но это никак не меняет общеизвестный факт, что «меньшие объекты вращаются вокруг больших». Юпитер как вращался вокруг Солнца, так и продолжает это делать. И вообще у каждой планеты нашей системы есть общий центр масс с Солнцем. Причем во всех случаях он тоже не находится непосредственно в центре самой звезды.
Но из-за меньших масс, по сравнении с Юпитером, он все же находится в пределах звезды.
Центр масс Земли и Луны тоже находится не в центре планеты, а недалеко от поверхности
Если что, центр масс Земли и Луны тоже не находится точно в центре нашей планеты. Он расположен близко к самой поверхности (где-то около 1600 км от поверхности). Но ведь ни у кого не возникает мысль о том, что из-за этого Луна не крутится вокруг Земли, правда? В итоге получается, что Юпитер все же вращается вокруг Солнца, просто из-за своих размеров — это единственная планета Солнечной системы, у которой общий центр масс с Солнцем находится вне самого Солнца. Вот и все, ничего большего. Это никак не влияет на тот факт, что Юпитер верится (в привычном понимании) вокруг Солнца. Всем спасибо, это было краткое руководство на тему: «Как в два шага сделать из очевидной вещи сенсацию».
Как изменится наша жизнь, если Земля станет больше
В течение почти четырех лет космический телескоп НАСА «Кеплер» летал в космосе в противофазе с Землей, исследуя наш уголок галактики.
За это время он наблюдал за более чем 150 000 звезд в поисках планет размером с Землю, принадлежавших другим звездным системам. И результаты поисков не разочаровали: Кеплер обнаружил большое количество планет, известных как суперземли.
Эти далекие планеты с виду очень похожи на нашу: они скалистые, меньше газовых гигантов по размеру, и многие из них обладают целыми океанами воды и полноценными атмосферами. Но есть одно важное отличие: они намного больше, чем наша голубой шарик: эти суперземли в два-десять раз больше нашей Земли.
Поскольку в космосе существует достаточно много суперземель, возникает сразу два вопроса — почему наша Земля оказалась «карликом», и что было бы, если бы она была в несколько раз больше?
На первый вопрос ответил Микки Розенталь, кандидат в доктора наук, изучающий формирование планет в Университете Калифорнии, Санта-Круз. Одна из теорий образования Солнечной системы состоит в том, что гигантская планета Юпитер стала настолько большой, что она перекрыла доступ к космическим строительным блокам внутренним скалистым планетам, создав пояс астероидов, и не дала объектам из более далекого облака Оорта проникать ближе к Солнцу.
В итоге внутренние планеты просто не смогли «нагулять жирка» и остались относительно небольшими по космическим меркам.
Облако Оорта — область за орбитой Нептуна, где находится множество астероидов и пыли, оставшиеся после образования Солнечной системы.
Ответ на второй вопрос сложнее — мы еще не изучили ни одну из суперземель вблизи, и не знаем, как они устроены. Но у ученых, разумеется, есть на этот счет теории и предположения. Начнем с того, что скорее всего все наше окружение будете короче или ниже — вы, гора Эверест, автобусы, столбы — потому что сила притяжения прямо пропорциональна радиусу планеты (разумеется, если остальные характеристики типа средней плотности остаются неизменными).
Если бы Земля была в два раза больше, вы были бы в два раза тяжелее, потому что гравитация планеты притягивала бы вас в два раза сильнее. Поэтому гора Эверест была бы ниже — каменистый материал, из которого она создана, не выдержал бы нагрузки при ее текущей высоте. Из-за этого эволюция вполне могла пойти другим путем, сделав нас ниже, дабы двойная гравитация не мешала работе сердца, которому приходилось бы качать более тяжелую кровь.
Имея большую массу и радиус, а также более сильное гравитационное поле, супер-Земля более эффективно ловила бы пролетающие астероиды, которые никак не грозят нашей «обычной» планете, сказал Рори Барнс, теоретик, изучающий планеты в Университете Вашингтона. Как суперземля, наш голубой шарик привлекал бы куда больше астероидов, так что проблема «Армагеддона» стояла бы куда острее, чем сейчас — если, конечно, жизнь уже не была бы уничтожена одним из космических булыжников.
Если бы гипотетическая супер-Земля была бы еще крупнее — скажем, в 10 раз больше ее нынешнего размера — во внутренней части планеты могли бы начаться драматические изменения. Жидкая мантия также будет в 10 раз больше, и ее гигантская сила тяжести серьезно увеличила бы давление на ядро. И, по словам Барнса, при 10 размерах Земли такого давления хватило бы, чтобы частично жидкое ядро затвердело.
Суперземля 55 Рака в сравнении с Землей.
На данный момент конвекционные потоки в нашем частично жидком ядре генерируют магнитное поле Земли.
Но если ядро затвердеет, то потоки остановятся, и магнитное поле может серьезно ослабнуть или вообще исчезнуть, сказал Барнс. И это может катастрофически повлиять на жизнь на нашей планете.По словам Барнса, наше магнитное поле «защищает жизнь на планете от злобного космоса». Без него заряженные частицы от Солнца, так называемый солнечный ветер, будет беспрепятственно доходить до поверхности. И эти высокоэнергетические частицы могут вызвать всевозможные проблемы со здоровьем, в том числе расщеплять ДНК и вызывать рак.
Барнс также указал, что большая внутренняя часть может сделать супер-Землю более вулканически активной, чем сейчас. По мере увеличения радиуса планеты внутри нее появляется все больше энергии и все меньше мест для ее выхода (ибо площадь пропорциональна квадрату радиуса, а объем — кубу). Поэтому не придется удивляться более серьезной вулканической активности на такой планете.
Также, скорее всего, на супер-Земле поменяется и тектоника плит. Более крупная мантия также будет и более горячей, что может вызвать более энергичные конвекционные потоки, которые будут быстрее перемещать литосферные плиты.
Но есть и другой вариант: более сильный жар от мантии может просто сплавить все плиты воедино, и тектоники на такой планете вообще может не существовать.
Магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра.
Основываясь на суперземлях, которые ученые обнаружили до сих пор, мы не можем быть уверены, что Земля была бы пригодна для жизни, если бы она была суперземлей. Космический телескоп «Кеплер» лучше всего обнаруживает планеты, расположенные очень близко к своей звезде — гораздо ближе, чем Земля к Солнцу. Большинство известных науке суперземель находятся почти так же близко к своей звезде, как и Меркурий к нашему Солнцу. А на нем, к примеру, температура на солнечной стороне составляет порядка 400 градусов по Цельсию, что позволяет плавить свинец просто в руках.
По словам Хильке Шлихтинга, доцента астрофизики в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, для того, чтобы Земля была в условиях, сопоставимых с типичной суперземлей, она должна иметь орбиту длительностью около 100 дней.
Такая орбита может быть пригодна для жизни в системах с красными карликами, которые ощутимо тусклее и холоднее нашей звезды, но в Солнечной системе это место располагается недалеко от орбиты Меркурия и точно необитаемо.
Удивительно, но многие обнаруженные к настоящему времени суперземли кажутся богатыми водой и вообще могут быть целыми водными мирами, сказал Родриго Люгер, научный сотрудник в Центре вычислительной астрофизики в Нью-Йорке. Возможно, что эти планеты сформировались в большей степени изо льда в глубинах своих звездных систем, а затем мигрировали ближе к своим звездам, что заставило их лед таять, сказал он.
Структура каменистых планет и водных суперземель.
Однако эти планеты едва ли могут быть обитаемыми, поскольку дно их глубоких океанов покрыто толстым слоем твердого льда. Этот лед образован не низкими температурами, а интенсивным давлением огромной толщи воды, которое заставляет молекулы воды переходить в твердое состояние. Этот слой льда блокирует любое взаимодействие между атмосферой и недрами планеты, что означает отсутствие углеродного цикла (процесс, в котором углерод циркулирует через атмосферу, океан и кору) и минерального обмена, который важен для той жизни, которую мы знаем.
Так что вода на суперземлях далеко не гарантирует того, что на них может зародиться жизнь.
Реальность такова, что у ученых больше вопросов о суперземлях, чем ответов. Мы не до конца понимаем физику нашего собственного мира, так что куда нам до понимания происходящего на планетах, находящихся за пределами Солнечной системы, сказал Люгер. Мы не знаем наверняка, что случилось бы, если бы Земля была больше и ближе к Солнцу. Но мы точно знаем, что рядом с нами такого же удачного голубого шарика нет, поэтому мы должны беречь наш.
iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru
Во сколько раз Солнце больше Земли? Масса, радиус, объем и площадь — SunPlanets.
infoСолнце является самым массивным объектом в Солнечной системе, и оно значительно больше Земли. Но во сколько раз оно превосходит нашу планету по размерам?
Если говорить о радиусах Земли и Солнца, то у нашей звезды он равен 695 тыс. км, в то время как земной радиус оценивается всего лишь в 6371 км. Таким образом, радиус Солнце превосходит земной аж в 109 раз.
Ситуация изменится, если мы сравним площади поверхностей звезды и планеты. Так как площадь сферы пропорциональна квадрату ее радиуса, то и площадь Земли теоретически должна оказаться в 1092 = 11881 раз меньше площади солнечной поверхности. Однако в реальности ни Земля, ни Солнца не являются абсолютно идеальными сферами, поэтому на самом деле звезда превосходит нашу планету по площади в 11 918 раз.
Сравнение по объему окажется ещё более невыгодным для Земли. Объем Солнца превосходит земной аж в 1 301 019 раз! Это связано с тем, что объем сферы пропорционален уже кубу ее радиуса.
Наконец, можно оценить и массы двух небесных тел.
С одной стороны, масса пропорциональна объему. С другой стороны, она также определяется плотностью вещества. Земля состоит из твердых пород, а вот в химическом составе Солнца доминируют самые легкие элементы – водород и гелий. В результате средняя плотность звезды оказывается почти в 4 раза ниже плотности нашей планеты. В итоге же масса Земли меньше солнечной массы в 332 940 раз.
Как же ученые смогли определить массы и размеры Солнца, Земли и других планет? Ещё Эратосфен, живший в Древней Греции, смог достаточно точно оценить радиус Земли, измеряя угол наклона теней в полдень в разных городах. В XVII в. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, из которого следовало, что все тела падают на Землю с одинаковым ускорением, причем зависит это ускорение от массы и радиуса Земли. Экспериментально определив ускорение свободного падения и зная (из расчетов Эратосфена) земной радиус, ученые смогли с помощью ньютоновской формулы оценить и массу Земли.
Наконец, с помощью того же закона тяготения можно оценить и массу Солнца, если известен радиус земной орбиты. Впервые он достаточно точно оценен в 1672 г. Джованни Кассино. Диаметр же Солнца можно определить, зная всё то же расстояние между Солнцем и Землей и измерив угловой размер звезды на небе.
Список использованных источников
• https://www.syl.ru/article/229657/new_diametr-solntsa-v-kilometrah • https://sorokovs.livejournal.com/543625.html • http://www.astronet.ru/db/msg/1188435 • https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнце
Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту
Понравилась статья? Оставь комментарий и поделись с друзьями
Солнечная система | Колледж «Подмосковье»
Солнечная система – это планетная система, включающая в себя все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, а также малые тела — астероиды, кометы, метеороиды, космическую пыль.
Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.
Планеты Солнечной системы издавна делились учеными на две группы. Первая — это планеты земного типа: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Для них характерны относительно небольшие размеры, малое количество спутников и твердое состояние. Основными их составляющими являются силикаты и железо. Остальные — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун — планеты-гиганты, состоящие из газообразного водорода и гелия. Все они движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, отклоняясь от заданной траектории, если рядом проходит планета-сосед.
Пять ближайших к Земле планет — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — были известны с древности.
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн км), а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн км. Меркурий движется вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 7°. Средний радиус планеты составляет 2440 км, масса 3,3 на 10 в 23 степени кг (0,055 массы Земли), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3).
Средняя скорость движения Меркурия по орбите — 47,9 км/с. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), продолжительность солнечных суток на Меркурии равна 176 земным суткам – двум меркурианским годам.
Поверхность Меркурия, подобно лунной, покрыта кратерами. Атмосфера очень разреженная. Меркурий обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля, по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (−180…430 °C). Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия, аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу. Естественных спутников у планеты нет.
Венера — вторая по удаленности от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а.е. (108,2 млн км). Средний радиус планеты составляет 6051 км, масса — 4,9 на 10 в 24 степени кг (0,82 массы Земли), средняя плотность 5,24 г/см3. Орбита Венеры очень близка к круговой.
Средняя скорость движения Венеры по орбите — 34,99 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. Венера вращается вокруг своей оси, наклоненной к плоскости орбиты на 2°, с востока на запад – в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Период обращения вокруг Солнца — 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси равен 243 суткам, продолжительность солнечных суток на планете — 116,8 земных суток.
Венера не имеет естественных спутников. Атмосфера ее состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Давление у поверхности достигает 93 атмосфер, температура — 737 К. Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Поверхность Венеры в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Планета состоит преимущественно из камня и металла. Планета получила свое название в честь Венеры, богини любви из римского пантеона.
Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 1 а.е. (149,6 млн км), средний радиус 6371,160 км (экваториальный 6378, 160 км, полярный 6356,777 км), масса – 6 на 10 в 24 степени кг. Орбита Земли близка к окружности с радиусом около 384400 км. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 29,765 км/с. Период обращения вокруг Солнца 365,3 суток, период вращения вокруг своей оси – 23 часа 56 минут (звездные сутки), период вращения относительно Солнца (средние солнечные сутки) 24 часа. Имеет естественный спутник — Луну.
Марс – четвертая планета от Солнца, среднее расстояние от Солнца составляет 1,5 а.е. (227,9 млн км). Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн км, максимальное — около 401 млн. км. Экваториальный радиус Марса равен 3396,9 км, масса 6,4 на10 в 23 степени кг (0,108 массы Земли), плотность 3,95 г/см3. Отклонение орбиты по отношению к эклиптике — 1,9°. Средняя скорость обращения вокруг Солнца ‑ 24,13 км/с. Марс обращается вокруг Солнца за 687 земных суток, период вращения вокруг своей оси — 24 часа 37 минут.
Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Марс преимущественно состоит из камня и металла. Поверхность Марса — пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Известны два спутника Марса — Фобос и Деймос. Планету Марс в древности назвали в честь бога войны за кроваво-красный цвет.
Юпитер — пятая по счету от Солнца, а также крупнейшая планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а.е.(778 млн км), экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, полярный – около 67 тысяч км, масса 1,9 на 10 в 27 степени кг (317,8 массы Земли), средняя скорость обращения вокруг Солнца — 13,06 км/с. Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,9 года, период вращения вокруг своей оси – 9 часов 45 минут (для полярной зоны) и 9 часов 50,5 минут для экваториальной зоны.
Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5′; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо.
Юпитер представляет собой газо-жидкое тело, твердой поверхности не имеет. Атмосфера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Планету Юпитер опоясывают кольца, состоящие из совокупности сравнительно мелких каменных частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров. Юпитер назван в честь царя римских богов.
У Юпитера есть 63 известных естественных спутника. Четыре наиболее крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892 году, — самый близкий к планете, он удален от ее поверхности всего лишь на 2,54 экваториальных радиуса Юпитера. Все эти спутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадают с плоскостью экватора Юпитера.
К концу 1970‑х годов было известно о 13 спутниках Юпитера.
В 1979 году американским космическим аппаратом «Вояджер‑1» были обнаружены еще три спутника. Начиная с 1999 года с помощью наземных телескопов нового поколения были открыты еще 47 спутников планеты, подавляющее большинство из которых имеют диаметр в 2-4 километра.
Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Среднее расстояние Сатурна от Солнца 9,54 а.е. (1,427 млрд км), средний экваториальный радиус около 60,3 тысяч км, полярный — около 54 тысяч км, масса 5,68 на 10 в 26 степени кг (95,1 массы Земли). Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (около 0,7 г/см3). Период обращения вокруг Солнца 29,46 года, период вращения вокруг своей оси 10 часов 39 минут (экваториальные области вращаются на 5% быстрее полярных). Сатурн — наиболее сплющенная планета Солнечной системы.
Сатурн состоит на 93 % из водорода (по объему) и на 7 % — из гелия и не имеет твердой поверхности. Относится к типу газовых планет и имеет систему колец.
Кольца Сатурна – концентрические образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости Сатурна. Километровой толщины кольца образованы из льда и пыли и состоят из бессчетного количества частиц разного размера: от 2,5 см до нескольких метров. Планета Сатурн была названа в честь греческого бога времени.
Известно уже 60 естественных спутников Сатурна, большая часть из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда. Крупнейший спутник — Титан, открытый в 1655 году Христианом Гюйгенсом, — по своей величине превосходит планету Меркурий. Диаметр Титана около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней. Титан — единственный спутник, обладающий очень плотной атмосферой, в 1,5 раза больше Земной, и состоящей в основном из 90% азота, с умеренным содержанием метана.
Уран — седьмая от Солнца планета Солнечной системы.
Планета была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана. Среднее расстояние от Солнца 19,18 а.е. (2871 млн км), средний радиус 25560 км, масса 8,69 на 10 в 25 степени (14,54 массы Земли), средняя плотность — 1,27 г/см3. Орбитальная скорость — от 6,49 до 7,11 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) 0,8°. Период обращения вокруг Солнца 84 года, период вращения вокруг своей оси — около 17 часов 14 минут.
Планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Атмосфера на Уране имеет толщину не менее 8000 км и состоит примерно из 83 % водорода, 15 % гелия и 2 % метана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977 году. Ученым известно 13 отдельных колец планеты. Большинство колец Урана непрозрачны, их ширина не больше нескольких километров. Кольца состоят в основном из макрочастиц — объектов диаметром от 20 сантиметров до 20 метров — и пыли.
У планеты Уран открыты 27 естественных спутников, из них пять крупных. Крупнейшие — Титания, диаметр около 1600 км, и Оберон, диаметром около 1550 км. Титания и Оберон были обнаружены Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Большие спутники Урана на 50% состоят из водяного льда, на 20% — из углеродных и азотных соединений, на 30% — из разных соединений кремния (силикатов).
Нептун — восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо математиком Джоном Адамсом в Англии и астрономом Урбеном Леверрье во Франции. Их вычисления опирались на несоответствия между наблюдаемой и предсказанной орбитами Урана, что астрономы объяснили гравитационным возмущениям неизвестной планеты.
Среднее расстояние планеты Нептун от Солнца 30,1 а.е. (4497 млн км), средний радиус около 25 тысяч км, масса 1,02 на 10 в 26 степени кг (17,2 массы Земли), плотность 1,64 г/см3.
Наклонение орбиты к плоскости эклиптики равно 1°46′. Период обращения вокруг Солнца 164,8 года, период вращения вокруг своей оси 16 часов 6 минут. Расстояние от Земли — от 4,3 до 4,6 млрд км. У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Атмосфера Нептуна на 98–99 % состоит из водорода и гелия. В ней содержится также 1–2 % метана.
У Нептуна есть кольцевая система. Кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. У Нептуна известно 13 спутников, крупнейший из них — Тритон.
В 1930 году американский астроном Клод Томбо нашел на негативах медленно движущийся звездообразный объект, который назвали новой, девятой планетой Плутоном – в честь древнеримского бога подземного царства.
Международный астрономический союз официально признал Плутон планетой в мае 1930 года. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, но позже было установлено, что масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны. Масса Плутона 1,2 на 10 в22 степени кг (0,22 массы Земли).
Среднее расстояние Плутона от Солнца 39,44 а.е. (5,9 на 10 в12 степени км), радиус около 1,65 тысяч км. Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Состав Плутона предположительно включает в себя камень и лед; планета имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. У Плутона есть три спутника: Харон, Гидра и Никта.
В конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Стало очевидным, что Плутон — лишь один из наиболее крупных известных до настоящего времени объектов пояса Койпера. Более того, по крайней мере один из объектов пояса – Эрида — является более крупным телом, чем Плутон и на 27% тяжелее его. В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету. 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой».
На конференции было выработано новое определение планеты, согласно которому планетами считаются тела, вращающиеся вокруг звезды (и сами не являющиеся звездой), имеющие гидростатически равновесную форму и «расчистившие» область в районе своей орбиты от других, более мелких, объектов.
Карликовыми планетами будут считаться объекты, вращающиеся вокруг звезды, имеющие гидростатически равновесную форму, но не «расчистившие» близлежащее пространство и не являющиеся спутниками. Планеты и карликовые планеты — это два разных класса объектов Солнечной системы. Все прочие объекты, вращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, будут называться малыми телами Солнечной системы.
Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.
11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия «плутоид». Плутоидами решено называть небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбите, радиус которой больше радиуса орбиты Нептуна, масса которых достаточна, чтобы гравитационные силы придавали им почти сферическую форму, и которые не расчищают пространство вокруг своей орбиты (то есть, вокруг них обращается множество мелких объектов).
Поскольку для таких далеких объектов, как плутоиды, определить форму и тем самым отношение к классу карликовых планет пока затруднительно, ученые рекомендовали временно относить к плутоидам все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в одну астрономическую единицу) ярче +1. Если позднее выяснится, что отнесенный к плутоидам объект карликовой планетой не является, его этого статуса лишат, хотя присвоенное имя оставят. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида. В июле 2008 года в эту категорию был включен Макемаке. 17 сентября 2008 в список добавили Хаумеа.
Юпитер мог пережить столкновение с другой планетой. На это указывают особенности его гравитационного поля — Наука
Несмотря на то что у газовых гигантов в целом и у Юпитера в частности нет доступной для посадки и видимой из космоса твердой поверхности, ученые уже довольно много знают об их внутренней структуре.
Ключевую роль в изучении таких планет играет наблюдение за их внешними полями, магнитным и гравитационным. Магнитное поле Юпитера (самое мощное в Солнечной системе после солнечного) указывает, например, на то, что внутри массивного ядра планеты находится материал, проводящий электрический ток, а собранные недавно космическим аппаратом Juno данные о гравитационном поле указывают на то, что ядро Юпитера больше, чем думали ученые.
Ранее астрономы считали, что это ядро компактнее и плотнее. Разницу между наблюдениями и теорией, по мнению авторов работы, можно объяснить столкновением газового гиганта с другой планетой. Ядра планет при столкновении слились, и в результате сформировалась структура с бо́льшим размером и меньшей плотностью. Ученые смоделировали подобное событие и обнаружили, что результат хорошо согласуется с новой информацией от Juno.
Строение Юпитера, размер ядра показан по прошлым данным. Серый слой — металлический водород. NASA
Уже собранные аппаратом данные указали на то, что «каменное» ядро больше расчетного, а плотность — меньше.
Теория предсказывала немного иное: согласно ей, у Юпитера должно быть более компактное ядро, поскольку растущая планета должна была сначала поглотить все элементы тяжелее водорода, а потом начать обрастать водородной оболочкой. Когда водорода стало очень много, он начал под действием высокого давления переходить в металлическую форму. Таким образом ядро постепенно оказалось закрыто непроницаемым панцирем. После этого приток вещества извне уже не должен был приводить к росту ядра, и, следовательно, оно оставалось бы сравнительно небольшим.
Однако гравитационные наблюдения Juno указали на то, что масса юпитерианского ядра в десятки раз больше массы Земли. Кроме того, они рассказали о том, что элементы тяжелее водорода должны присутствовать в слое, который простирается от ядра до половины радиуса планеты. С точки зрения прошлых моделей это очень большое расстояние.
Авторы нового исследования рассмотрели несколько объяснений этого факта (например, что в растущей планете плотное ядро размывалось при перемешивании с окружающим его слоем металлического водорода) и указали, что все они основаны на достаточно большом числе допущений.
Так, никто пока не знает, насколько хорошо материал «каменного» ядра будет смешиваться с металлическим водородом, свойства которого в лабораториях до сих пор напрямую не изучались. Ни один пресс не может создать давление, соответствующее ядру Юпитера, и поэтому уверенно описать эволюцию газового гиганта тоже затруднительно.
Юпитер переживал столкновения меньшего масштаба сравнительно недавно: в 1994 году на него упала комета Шумейкеров — Леви 9. NASA
Признав, что реконструировать прошлое газового гиганта сложно, ученые все-таки предложили сценарий, который мог бы объяснить наблюдаемые данные на основе уже имеющихся знаний. Они указали, что столкновение Юпитера с другой планетой, точнее растущим «зародышем» планеты, могло привести к формированию именно такого большого и размытого ядра. И хотя это не единственно возможное объяснение, исследователи отмечают, что у их гипотезы есть и одно неожиданное следствие, которое позволяет проверить ее на практике.
Астрономы указывают на то, что сегодня человечеству известно несколько тысяч экзопланет, включая и те, что расположены в формирующихся планетных системах.
Если столкновения газовых гигантов с другими планетами — это не очень редкие события, их можно будет увидеть, пусть не по сопутствующей вспышке, но благодаря облаку пыли, которое образуется впоследствии. Эта пыль и затмевает свет звезды, и активно излучает в инфракрасном диапазоне. Причем это излучение должно через некоторое время исчезнуть — за счет остывания выброшенного материала.
»
Космический аппарат Juno («Юнона») был запущен в 2011 году. С июля 2016 года он находится на орбите крупнейшей планеты Солнечной системы. Специалисты NASA рассчитывают вести наблюдения с помощью этой автоматической станции до 2021 года. После этого аппарат направят в атмосферу Юпитера. Хотя в результате Juno сгорит, это не даст станции столкнуться со спутниками планеты после того, как откажет ее бортовая электроника и закончатся запасы топлива для маневров.
На борту аппарата установлены как приборы для изучения магнитосферы, так и специальный инструмент, призванный возможно более точно картировать гравитационное поле планеты.
Этот прибор называется Gravity Science, он обменивается с наземной обсерваторией радиосигналами (на Земле для этого используется 34-метровая параболическая антенна). Поскольку «Юнона» движется, характеристики сигнала изменяются за счет эффекта Доплера: при удалении от Земли частота падает, а при приближении, напротив, растет. Точно измерив частоту сигнала как на борту «Юноны», так и на Земле, физики могут вычислить скорость аппарата. А это, в свою очередь, укажет на места гравитационных аномалий — мест, где спутник притягивает к планете, или где он, напротив, поднимается несколько выше из-за ослабшего гравитационного поля.
Алексей Тимошенко
Как Юпитер стал большим — Astrobiology Magazine
Как образовалась самая большая планета в нашей солнечной системе?
Традиционная точка зрения состоит в том, что Юпитер сначала сформировал каменное ядро, в несколько раз превышающее размер Земли, которое затем привлекло еще большую внешнюю оболочку из газа.
Этот процесс известен как «аккреция».
Но с этой моделью есть проблемы. Основная проблема заключается в том, что если бы большая газовая планета действительно образовалась в результате постепенной аккреции материала, на ее развитие ушло бы очень много времени.Текущие оценки колеблются от 10 миллионов до 1 миллиарда лет. Однако недавние наблюдения далеких звезд показывают, что у планет есть самое большее несколько миллионов лет или меньше, чтобы собрать столько пыли и газа, сколько они могут, прежде чем протопланетный диск, который их питает, исчезнет.
| Протопланетный диск в туманности Ориона. Босс считает, что газовые гиганты, такие как Юпитер, могли образоваться в результате нестабильности протопланетного диска звезды. Кредит: STSCI |
Алан Босс, планетолог из Института Карнеги в Вашингтоне и член Института астробиологии НАСА, разработал другую теорию, основанную на компьютерных моделях, о том, как могли образоваться планеты, подобные Юпитеру.
Он считает, что газовые гиганты могут образоваться в результате нестабильности протопланетного диска звезды.
«В механизме дисковой нестабильности действие происходит в диске из газа и пыли, который вращается вокруг звезды», — говорит Босс.«Сгустки образуются, сжимаются и увеличиваются в плотности, превращаясь в протопланетные газовые гиганты».
Эти сгустки более плотного газа должны образоваться быстро, в течение нескольких тысяч, а может быть, и нескольких сотен лет. Такое быстрое формирование позволило бы планетам развиться до того, как исчезнет протопланетный диск.
«Я думаю, что эта модель дисковой нестабильности — интригующая идея», — говорит Хэл Левисон, главный научный сотрудник Юго-Западного исследовательского института. «Эта модель могла бы решить множество проблем, которые у нас есть относительно образования Юпитера, но мы еще очень далеки от того, чтобы знать, верна она или нет.Например, мы не знаем, остается ли сгусток на месте или со временем разрушается.
Мне кажется, что технология еще не совсем готова, чтобы ответить, приведет ли нестабильность диска к образованию таких планет, как Юпитер ».
Но открытие планет в других солнечных системах, утверждает Босс, проиллюстрировало скрытые недостатки в модели аккреции ядра.
«Только совсем недавно серьезные проблемы с аккрецией ядра стали очевидны, — говорит Босс, — и только недавно мы узнали о внесолнечных планетах, многие из которых намного массивнее Юпитера и, следовательно, их еще труднее сформировать. срастание ядра.”
Эволюция звезд и планет
Ученые в настоящее время обычно считают, что протопланетные диски из газа и пыли существуют всего несколько миллионов лет, потому что это то, что они наблюдали при изучении далеких новорожденных звезд.
«Мы можем очень хорошо измерить возраст звезды, поэтому определение возраста диска — твердый факт», — говорит Левисон. «Большинство людей говорят:« В течение 10 миллионов лет газы уйдут ». Мы знаем о дисках, которые больше не существуют».
Но ученые не могут с уверенностью сказать, что все протопланетные диски недолговечны.Возможно, диск нашего Солнца просуществовал намного дольше, чем в среднем, и поэтому у планет в нашей солнечной системе был гораздо более длительный период времени для формирования.
| Солнечная система. Протопланетный диск Солнца мог существовать намного дольше, чем в среднем, что давало нашим планетам гораздо более длительный период времени для формирования. Авторы и права: JPL / NASA |
«Модели предполагают, что аккреции ядра, по-видимому, требуется не менее нескольких миллионов лет, чтобы сформировать Юпитер, — говорит Босс, — но большинство протопланетных дисков, похоже, не существует так долго.Возможно, солнечная туманность была особенно долгоживущей — в этом случае солнечные системы, подобные нашей, могут быть редкостью ».
До недавнего времени ученые считали, что наша Солнечная система типична.
«Астрономов с младенчества воспитывали на основе космологического принципа, согласно которому наша солнечная система не является особым местом во Вселенной», — говорит Левисон. «Теперь мы обнаруживаем, что это может быть неправдой, и, возможно, нам придется отказаться от этого принципа. Возможно, только одна из тысячи звезд может поддерживать солнечные системы, подобные нашей, где возможны земные миры, способные поддерживать сложную жизнь.”
Поскольку современные технологии недостаточно чувствительны для обнаружения солнечных систем, подобных нашей, вокруг других звезд, в настоящее время невозможно определить, является ли наша солнечная система общей или редкой.
Если планеты образуются только в результате аккреции ядра, то протопланетный диск нашей солнечной системы должен был быть долгоживущим. И если долгоживущие диски редки, то и планеты в целом тоже должны быть редкими. Если, однако, планеты могут формироваться другими, более быстрыми средствами, такими как нестабильность диска, тогда планеты могут быть более распространенными.
На данный момент открыто более 60 внесолнечных планет. Все эти планеты являются большими газообразными планетами, большинство из которых (из-за ограничений современных методов наблюдений) в несколько раз больше Юпитера. Босс рассматривает открытие этих супер-юпитеров как убедительное доказательство того, что здесь действует нестабильность диска.
«Скорость открытия внесолнечных планет-газовых гигантов, кажется, показывает, что планеты-газы-гиганты — обычное явление», — говорит Босс. «Это означает, что должен существовать эффективный механизм образования планет газовых гигантов.Похоже, это указывает на нестабильность диска. Если существуют долговечные диски, они являются редкостью, тогда как нестабильность диска может возникать очень часто. Высокая частота вращения внесолнечных планет вокруг ближайших звезд может означать, что должна возникать нестабильность диска ».
«Но, — предупреждает Левисон, — мы видели планеты только около пяти процентов исследованных звезд.
Мы до сих пор не знаем, что типично ».
Объединение теорий
Могут ли планеты образоваться в результате аккреции и нестабильности диска? Босс так считает.Он говорит, что планетезимали (крошечные кусочки каменистого или металлического материала), вероятно, образовались одновременно или даже до того, как в протопланетном диске возникла нестабильность диска. Следовательно, некоторая совместная планетарная эволюция была бы неизбежна.
| Протопланетный диск в туманности Ориона. Планеты могли образоваться в результате аккреции и нестабильности протопланетного диска. Кредит: STSCI |
«В некоторых случаях планетезимали будут выброшены вокруг или из Солнечной системы», — объясняет он.Но в других случаях «их проглотит прото-Юпитер», который образовался из-за нестабильности диска.
Босс говорит, что планетезимали могут объяснить обилие тяжелых металлов, обнаруженных в толстой внешней оболочке Юпитера из молекулярного водорода и гелия. Босс считает, что для того, чтобы планета, состоящая только из плотных газов и твердого ядра, приобрела эти металлы в своей оболочке, наряду с нестабильностью диска, должна была произойти некоторая аккреция планетезималей. Подобно тому, как астероиды и кометы иногда бомбардируют Юпитер сегодня, планетезимали в прошлом притягивались гравитационным притяжением к протоюпитерскому газу.
«В этом смысле, — говорит Босс, — теория компромисса, сочетающая нестабильность диска и планетезимальную аккрецию, не просто привлекательна, она может быть абсолютно необходимой».
Но Левисон не понимает, как планета могла образоваться с помощью двух механизмов одновременно. «Временные рамки нестабильности диска очень и очень короткие, — говорит Левисон. «На самом деле настолько короткими, что у планетезималов даже не было бы шанса сформироваться. Поэтому я не думаю, что планета могла сформироваться одновременно из-за аккреции и нестабильности диска.”
Но Босс не согласен, говоря, что нестабильность диска может возникнуть только после того, как уже сформировались некоторые планетезимали.
Оба ученых, однако, согласны с тем, что оба процесса могут происходить одновременно в одном протопланетном диске, причем одни планеты формируются из-за нестабильности диска, а другие — за счет аккреции. Фактически, если бы нестабильность диска была ответственна за формирование Юпитера, наша собственная солнечная система была бы таким гибридом.
Суть проблемы
Один из способов решения вопроса об образовании планеты-гиганта — определить, есть ли у планеты ядро.Планеты земной группы, такие как Земля, выросли в результате аккреции планетезималей, которые врезались друг в друга и со временем накопили достаточно большой объем, чтобы развить гравитацию. Вся эта бомбардировка привела к повышению температуры, в результате чего протопланеты расплавились, а более тяжелые элементы опускались к центру. Для ранней Земли самым тяжелым элементом было железо, поэтому наша планета имеет железное ядро.
| Вид на Юпитер с «Вояджера» 1. Лежит ли ядро под плотными облаками Юпитера? Новые данные, полученные от зондов Галилео, увеличивают вероятность того, что у Юпитера нет ядра. Авторы и права: JPL / NASA |
Марс и Венера также имеют металлические ядра. Ученые считают, что Сатурн, Уран и Нептун также должны иметь какое-то ядро. Однако ядро Юпитера все еще остается открытым вопросом.
«В середине 1980-х считалось, что ядра Юпитера и Сатурна были большими — от 10 до 30 масс Земли», — говорит Босс. «Однако новые данные с космического корабля« Галилео »вместе с уточненными теоретическими моделями теперь показывают, что масса ядра Юпитера, скорее всего, будет около 6 масс Земли, а может быть даже равна нулю.”
В этом отношении Левисон соглашается: «Мы всегда думали, что у Юпитера должно быть ядро, но с новой информацией, полученной от зондов Галилео, мы думаем, что теперь это возможно, когда у Юпитера нет ядра».
И если у Юпитера нет ядра, значит, оно образовалось из-за нестабильности диска. Более того, Босс говорит, что даже если будет доказано, что у Юпитера есть ядро, планета все равно могла сформировать это ядро из-за нестабильности диска. Достаточное количество пыли могло собраться и склеиться в плотном газе, чтобы сформировать ядро, во много раз превышающее размер Земли.
Знание размера ядра Юпитера может дать важный ключ к разгадке процесса, в результате которого образовалась планета. «Ядро Юпитера с массой в шесть масс Земли могло образоваться в результате осаждения пылинок, ожидаемых на протопланете газового гиганта с массой Юпитера», — говорит Босс.
По мнению некоторых ученых, для образования Юпитера путем аккреции его ядро должно иметь массу не менее 10 масс Земли. Если бы ядро было менее массивным, у него не было бы достаточной силы тяжести, чтобы собрать то количество газа, которое мы видим на планете сегодня.
Что дальше?
Алан Босс считает, что миссия НАСА по космической интерферометрии (SIM), запуск которой запланирован на апрель 2009 года, поможет разрешить споры о том, как формируются планеты, подобные Юпитеру. SIM-карта будет включать тест, чтобы попытаться определить временные рамки, в которые газообразные планеты, такие как Юпитер, формируются вокруг молодых звезд.
| Миссия космической интерферометрии (SIM) будет включать в себя тест, чтобы попытаться определить временные рамки, в которых газообразные планеты, такие как Юпитер, формируются вокруг молодых звезд. Авторы и права: JPL / NASA |
«SIM-карта сможет обнаруживать колебания, вызванные спутниками массы Юпитера для близлежащих молодых звезд, поэтому SIM-карта вполне может решить эту проблему», — говорит Босс.
Левисон считает, что применение новых «гидрокодов» также может помочь ответить на этот вопрос. Гидрокоды — это большие компьютерные программы, которые много лет использовались Боссом и другими учеными для моделирования астрофизических процессов. Используя математику, эти модели могут помочь ученым вычислять высокодинамичные события как функцию времени и положения.Новые гидрокоды могут регулировать свое разрешение, позволяя ученым увеличивать интересующую область и рассматривать ее более подробно.
«Эти новые гидрокоды можно использовать для моделирования солнечной туманности в сеточной системе», — говорит Левисон. «Если область газового диска начинает схлопываться — если плотность растет — тогда вы можете более внимательно посмотреть на эту область и увидеть, что происходит. Однако часть необходимой физики отсутствует. Мы до сих пор не понимаем, как работают некоторые вещи, например перенос излучения — как свет проходит через эти объекты.Но, по крайней мере, эти новые гидрокоды могут дать нам лучшее понимание того, действительно ли нестабильность диска может привести к образованию Юпитера ».
Тем временем, Босс надеется, что другие ученые продолжат изучать и проверять возможности как модели аккреции ядра, так и его модели нестабильности диска.
«Аккреция ядер до сих пор остается популярной теорией для объяснения образования Юпитера и других планет в нашей солнечной системе», — говорит Босс. «Последние два десятилетия люди думали об аккреции ядра, и людям, в том числе ученым, нужно время, чтобы привыкнуть к любой новой идее.Но я думаю, что со временем и продолжающейся работой над механизмами аккреции ядра и дисковой нестабильности, большинство ученых смогут прийти к согласию о вероятных способах создания газовых планет-гигантов ».
Связанные веб-страницы
Факты о Юпитере (JPL / NASA)
Состав Юпитера разбивает теории формирования планет (Explorezone)
Ch 9, Gravity
означает, что период увеличивается с увеличением радиуса. Для Земли период ровно один земной год! Планеты с радиусами орбиты больше У Земли будет период , что также на больше, чем у Земли .Марс, Юпитер и Сатурн имеют периоды на больше, чем на земного года. Планеты с радиусом орбиты меньше, чем у Земли , будут иметь период которые также на меньше земных . У Меркурия и Венеры есть периоды меньше , чем один земной год.
Дополнительное упражнение
Пример 9.X Если масса Земли каким-то образом увеличилась, со всеми другими факторами оставаясь прежним, увеличился бы и ваш вес?
( Подсказка: Позвольте уравнению силы тяжести направлять ваше мышление.)
Увеличение массы Земли увеличит силу тяжести на мне а «сила тяжести на мне» — это мой вес. То есть мой вес увеличился бы на на .
Расчетная задача
Pb 9.3 Значение g у поверхности Земли составляет около 9,8 м / с 2 . Какое значение g на расстоянии от центра Земли в 4 раза больше земного радиус?
Сила тяжести — это сила, обратно пропорциональная квадрату.Поверхность Земли один радиус Земли от центра Земли. Так что быть в 4 раза больше радиуса Земли от центра означает силу тяжести — и ускорение свободного падения — будет 1 / 16 , как на поверхности Земли. g ‘= ( 1 / 16 ) (9,8 м / с 2 )г ‘= 0,61 м / с 2
Дополнительная проблема
Pb 9. X Сатурн примерно в десять раз дальше от Солнца, чем Земля. расстояние от Солнца.Используя третий закон Кеплера, оцените приблизительную время в земных годах, за которое Сатурн совершит один оборот вокруг Солнца.
R S = 10 R ET 2 / R 3 = const
T S 2 / R S 3 = T E 2 / R E 3
T S 2 / (10 R E ) 3 = T E 2 / R E 3
T S 2 / (1000 R E 3 ) = T E 2 / R E 3
T S 2 / (1000) = T E 2
T S 2 = 1000 T E 2
T S = [КОРЕНЬ (1000)] T E
T S = [31.6] T E
Период Сатурна составляет около 31,6 земных лет.
«КОРЕНЬ» просто означает «квадратный корень из
«.но мне это намного легче набирать!
| Вернуться к календарю | ToC, Ch 9 | Ch 10, Движение снаряда |
Типичные вопросы или вопросы с несколькими вариантами ответов:
1.По законам Кеплера пути планет вокруг Солнца составляют
.А) прямыеB) параболы
C) эллипсы
D) гиперболы
2. Согласно Ньютону, чем больше массы взаимодействующих объектов, тем
A) больше силы тяжести на произведение массB) за вычетом силы тяжести
C) больше силы тяжести на квадрат масс
D) за вычетом силы тяжести, обратно пропорциональной квадрату масс
3.Согласно Ньютону, чем больше расстояние между массами взаимодействующих объекты,
A) больше сила тяжести, пропорциональная расстояниюB) за вычетом силы тяжести, обратно пропорциональной расстоянию
C) больше сила тяжести, пропорциональная квадрату расстояния
D) за вычетом силы тяжести, обратно пропорциональной квадрату расстояния
4. Какова сила тяжести у 500-ньютонной женщины, стоящей на земном шаре. поверхность?
А) 9.8 с.ш.В) 50 Н
C) 500 Н
D) 5,000 Н
5. Если масса Земли каким-то образом увеличилась без изменения радиуса, ваш вес будет
А) увеличениеБ) уменьшение
C) останется прежним
D)
6. Если радиус Земли каким-то образом уменьшился без изменения массы, ваш вес будет
А) увеличениеБ) уменьшение
C) останется прежним
D)
7.Если масса Земли уменьшится до половины ее первоначальной массы без изменения радиус, тогда ваш вес будет
A) уменьшится на одну четверть от первоначального значенияB) уменьшаются вдвое от первоначального значения
C) остаются прежними
D) увеличится в два раза по сравнению с исходным значением
8. Сила тяжести, действующая на космический челнок на орбите, составляет почти
.А) нольB) равняется весу космического челнока у поверхности Земли
C) примерно в десять раз меньше веса на поверхности Земли
D) около одной сотой его веса у поверхности Земли
9.Женщина, которая обычно весит 400 Н, стоит наверху очень высокой лестницы, так что она находится на один земной радиус над земной поверхностью. Сколько бы она весила там?
А) нольВ) 100 Н
C) 200 Н
D) 400 Н
10. Сила тяжести действует на все яблоки на яблони. Некоторые яблоки вдвое дальше от земли, чем другие. Эти яблоки вдвое выше, чем одинаковой массы, практически у
A) 1/4 весаB) половина веса
C) тот же вес
D) вдвое больше веса
11.Планета Юпитер примерно в 300 раз массивнее Земли, но все же находится на ее поверхности. вы бы весили всего в 3 раза больше. Это потому, что
А) ваша масса на Юпитере в 100 раз меньше.B) Юпитер значительно дальше от Солнца.
C) Радиус Юпитера в 10 раз больше радиуса Земли.
Г) ты там в 100 раз невесомее.
| Вернуться к календарю | ToC, Ch 9 | Ch 10, Движение снаряда |
Ответы на типичные вопросы или вопросы с несколькими вариантами ответов:
1.По законам Кеплера пути планет вокруг Солнца составляют
.А) прямыеB) параболы
C) эллипсы
D) гиперболы
2. Согласно Ньютону, чем больше массы взаимодействующих объектов, тем
A) больше силы тяжести, за счет произведения массF = G M м / д 2B) за вычетом силы тяжести
C) больше силы тяжести на квадрат масс
D) за вычетом силы тяжести, обратно пропорциональной квадрату масс
3.Согласно Ньютону, чем больше расстояние между массами взаимодействующих объекты,
A) больше сила тяжести, пропорциональная расстояниюB) за вычетом силы тяжести, обратно пропорциональной расстоянию
C) больше сила тяжести, пропорциональная квадрату расстояния
D) за вычетом силы тяжести, обратно пропорциональной квадрату дистанции
F = G M м / д 2
4.Какова сила тяжести у 500-ньютонной женщины, стоящей на земном шаре? поверхность?
А) 9,8 НВ) 50 Н
C) 500 Н
D) 5,000 Н
5. Если масса Земли каким-то образом увеличилась без изменения радиуса, ваш вес будет
А) прибавкаF = G M м / д 2Б) уменьшение
C) останется прежним
D)
6.Если радиус Земли каким-то образом уменьшился без изменения массы, ваш вес будет
А) прибавкаF = G M м / д 2Б) уменьшение
C) останется прежним
D)
7. Если масса Земли уменьшилась до половины ее первоначальной массы без изменения радиус, тогда ваш вес будет
A) уменьшится на одну четверть от первоначального значенияB) уменьшить вдвое от первоначального значения
F = G M м / д 2C) остаются прежними
D) увеличится в два раза по сравнению с исходным значением
8.Сила тяжести, действующая на космический шаттл на орбите, составляет почти
.А) нольB) равняется весу космического челнока у Земли поверхность
F = G M м / д 2На низкой околоземной орбите расстояние до космического челнока от центра Земли почти так же, как это было на поверхности Земли.
C) примерно в десять раз меньше веса на поверхности Земли
D) около одной сотой его веса у поверхности Земли
9.Женщина, которая обычно весит 400 Н, стоит наверху очень высокой лестницы, так что она находится на один земной радиус над земной поверхностью. Сколько бы она весила там?
А) нольB) 100 Н
F = G M м / д 2Если d сделать вдвое больше, то d 2 будет в четыре раза больше. Поскольку мы делим на d 2 , это означает, что Сила — ее вес — будет всего в четверть от ее веса.
C) 200 Н
D) 400 Н
10. Сила тяжести действует на все яблоки на яблони. Некоторые яблоки вдвое дальше от земли, чем другие. Эти яблоки вдвое выше, чем одинаковой массы, практически у
A) 1/4 весаB) половина веса
C) тот же вес
F = G M м / д 2Быть вдвое выше земли вряд ли любое влияние на d, расстояние от центра Земли до яблока.
D) вдвое больше веса
11. Планета Юпитер примерно в 300 раз массивнее Земли, но все же находится на ее поверхности. вы бы весили всего в 3 раза больше. Это потому, что
А) ваша масса на Юпитере в 100 раз меньше.B) Юпитер значительно дальше от Солнца.
C) Радиус Юпитера в 10 раз больше радиуса Земли.
Г) ты там в 100 раз невесомее.
| Вернуться к календарю | ToC, Ch 9 | Ch 10, Движение снаряда |
(C) 2003, Дуг Дэвис; все права защищены
Солнечная система в масштабе: набор данных «Солнце и планеты»
Описание
Часто бывает трудно полностью понять, насколько велики планеты в солнечная система есть.1,3 миллиона Земель могли поместиться на Солнце, но это трудно представить. Хороший способ решить эту проблему — рисовать планеты в масштабе. В этом наборе данных в качестве фона используется Солнце. а затем нарисовал масштабное изображение Солнечной системы. Солнце также соответствует масштабу остальных планет. Безусловно, Юпитер самая большая планета с Сатурном вторым по величине, но они конечно, нет и близко к тому, чтобы быть таким большим, как Солнце, которое имеет радиус 432000 миль (695000 км). Теперь, когда Плутона больше нет классифицируется как планета, Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, самая маленькая планета с радиусом 1516 миль (2440 км).В Вторая планета Солнечной системы, Венера, является третьей по величине планета с радиусом 3761 мили (6052 км). Земля, конечно, есть третья ближайшая к Солнцу планета и четвертая самая маленькая планета с радиус 3963 миль (6378 км). Сразу за Землей находится Марс, четвертый планета в солнечной системе. Марс — вторая самая маленькая планета с радиусом 2111 миль (3397 км). Первые четыре планеты называются планеты земной группы, потому что они состоят в основном из горных пород и имеют тонкая тонкая атмосфера.
Внешние планеты называют газовыми гигантами, потому что они большие и состоят в основном из водорода и гелия. Газовые гиганты тоже обычно имеют большое количество лун, в то время как земные планеты имеют ограниченное количество лун. Первый газовый гигант Юпитер — это конечно гигант. Радиус Юпитера составляет 44 423 мили (71492 км). км). Внутри Юпитера могло поместиться более 1300 земных планет. Следующий Планета за Юпитером — Сатурн, вторая по величине планета. В Радиус Сатурна составляет 37 449 миль (60268 км).Кольца Сатурна будет шириной с кредитную карту и будет простираться намного дальше чем показано на картинке. Край самых ярких колец расширяется 75 900 миль (122 200 км) от Сатурна, и самые слабые кольца простираются в 300 000 миль (483 000 км) от Сатурна. Седьмая планета от солнце — Уран. Уран считается третьей по величине планетой с радиус 15882 миль (25559 км). Сейчас считается восьмым и последняя планета Солнечной системы — Нептун, четвертая по величине планета с радиусом 15 389 миль (24 766 км).Уран и Нептун очень близки по размеру. Последний объект на картинке — Плутон, который теперь классифицируется как карликовая планета. У Плутона есть только радиус 715 миль (1150 км). Он был понижен в звании с планеты до карлика. планеты в 2006 году, когда были созданы новые правила для классификации планет и Плутон не соответствовал всем требованиям.
Примечательные особенности
- Все планеты в масштабе друг друга и Солнца
- Кольца Сатурна не в масштабе
У вас есть 0 наборов данных в вашем.
FAQ — Планеты | Институт планетологии
1. Как образовались планеты?
Когда мы смотрим на ночное небо, мы видим то, что астрономы называют туманностью, например туманность Ориона.Это регионы, где образуются звезды. Туманность образуется, когда старые массивные звезды взрываются (сверхновая), создавая огромные области из пыли и газа. Затем что-то происходит. Если вы уроните камень в воду, вы отправите волну через воду. Если рядом с вами находится сверхновая, вы посылаете через туманность ударную волну. В этот момент гравитация берет верх, облако пыли и газа начинает коллапсировать, и образуются звезды. Часто, когда образуются звезды, они оставляют на орбите достаточно материала для образования планет.Газ и пыль образуют диск вокруг звезды. Частицы пыли ударяются друг о друга, слипаются и образуют более крупные частицы, в конечном итоге создавая так называемые протопланетные тела и, в конечном итоге, планеты. То, что не превращается в планеты (и их спутники), мы сейчас видим как астероиды и кометы. Астрономы видели, как это происходит (см. Изображения ниже)!| Туманность Ориона | Звездообразование в туманности Орла | Планета в пылевом диске вокруг звезды |
2.Сколько времени требуется Венере, Марсу и Меркурию, чтобы вращаться вокруг Солнца? Как далеко находятся Венера, Марс и Меркурий?
В начале 1600-х годов Иоганн Кеплер использовал наблюдения за движением планет (сделанные другими) и сформулировал то, что мы сейчас называем законами Кеплера. Что касается начальной школы, нет необходимости вдаваться в подробности. Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше времени ей требуется, чтобы обойти вокруг Солнца. Это занимает меньше времени, потому что длина орбиты короче (меньшая орбита), но он также быстрее движется по своей орбите.Благодаря гравитации он должен двигаться по орбите быстрее, чтобы оставаться на ней! Ниже приведены расстояния планет земной группы от Солнца и продолжительность их года.Однако, поскольку планеты очень редко выстраиваются в линию, их расстояние от Земли изменится. Например, Марс может находиться на расстоянии 78 миллионов километров, когда обе планеты находятся по одну сторону от Солнца (228-150 миллионов километров). Но когда они находятся на противоположных сторонах Солнца, они могут находиться на расстоянии 378 миллионов километров друг от друга.На самом деле самые близкие и самые дальние расстояния являются лишь приблизительными. Орбиты не совсем круглые; они то, что мы называем эллиптическими. Из-за этого, например, Марс может быть намного ближе. В августе 2003 года произошло редкое событие. Земля находилась на самом дальнем расстоянии от Солнца, Марс — на минимальном расстоянии от Солнца, и обе планеты находились по одну сторону от Солнца. В то время Марс находился «всего» в 56 миллионах километров от Земли. Это было самое близкое за 60 000 лет!
| Планета | Расстояние от Солнца | Время выхода на орбиту Солнца | Орбитальная скорость | |
| Миллионы км | AU * | земных дней | км / сек | |
| Меркурий | 58 | 0.39 | 88 | 48 |
| Венера | 108 | 0,72 | 225 | 35 |
| Земля | 150 | 1 | 365 | 30 |
| Марс | 228 | 1,52 | 687 | 24 |
* AU = Astronomical Unit — среднее расстояние Земли от Солнца
3. Что такое наклон относительно вращения планет? Марс — единственная планета, имеющая наклон? Где на оси располагаются планеты земной группы по отношению к Земле и Луне?
Наклон — это просто термин, обозначающий наклон оси вращения планеты, луны и т. Д.Таким образом, это применимо ко всем объектам, поскольку все они вращаются вокруг оси. Это угол, измеряемый в градусах относительно плоскости его орбиты вокруг Солнца (для планеты или астероида) или планеты для луны. Некоторые значения: Меркурий: 0,01 градуса, Венера: -177,4 градуса, Земля: 23,44 градуса, Луна: 6,688 градуса, Марс: 25,19 градуса.4. В модели образования Солнечной системы, чем ближе к Солнцу, тем плотнее материал. Почему планеты, расположенные ближе к Солнцу, не больше и почему состав планет из газа и горных пород отличается по мере удаления от Солнца?
Внутренняя солнечная система имеет меньший объем по сравнению с внешней солнечной системой, поэтому в протопланетном диске было меньше материала для образования планет, намного больших, чем планеты земной группы.Некоторые компьютерные симуляции показывают, что планеты земной группы в пару или в несколько раз массивнее Земли, но не намного больше, если они образовались во внутренней части диска. Вдали от Солнца, в протопланетном диске, температура была достаточно низкой, чтобы из газа мог образоваться твердый лед (во внутренней части диска было слишком жарко для льда). Таким образом, на расстоянии, где находится Юпитер (и за его пределами), было как более твердый скалистый материал, так и более твердый ледяной материал, из которого могли образоваться планеты. Это могло позволить планетам вырасти намного больше и в конечном итоге достичь массы, которая была настолько большой, что их сила тяжести могла начать захватывать водород и газообразный гелий из диска.Возможно, именно так образовались планеты-гиганты, хотя до сих пор ведется изрядное количество споров.5. Сходны ли все циклы погоды / горных пород на разных планетах?
Каждая планета уникальна по размеру. На Земле магма выносится на поверхность в результате вулканической активности (тепло, выделяющееся внутри, выносится на поверхность), эти породы охлаждаются, образуя магматические породы. Эти породы могут вступать в реакцию с атмосферой (выветривание и эрозия) и образовывать осадочные породы. Все эти породы могут быть перезахоронены и образовывать метаморфические породы.Большая часть вулканической активности и процессов, которые приводят к перезахоронению горных пород, являются результатом тектоники плит. Мы видим это только на Земле. На Венере, которая по размеру примерно такая же, как у Земли, мы не видим свидетельств тектоники плит, но видим свидетельства вулканизма. Атмосфера, скорее всего, вступает в реакцию с камнями, но, вероятно, нет никакого механизма для создания метаморфических пород, и нет воды, которая могла бы создать такую эрозию или отложение осадка (хотя другие вещества могут выпадать, например, серная кислота).На Марсе нет тектоники плит, но есть вулканизм в прошлом. Атмосфера здесь разреженная, поэтому возможна эрозия и перенос ветра (сильные пыльные бури). Есть свидетельства того, что раньше атмосфера была более плотной, достаточно плотной, чтобы на поверхности находилась жидкая вода, которая затем приводила к эрозии и седиментации, но не к метаморфизму. Мы все еще изучаем Меркьюри. Это относительно мертвый объект, но в нем есть свидетельства вулканизма в прошлом. Поскольку она намного меньше Земли или Венеры, она давно остыла и образовала довольно толстую кору.6. Какая планета действительно близка к Земле по сходству?
Хотя Венера примерно того же размера, что и Земля, Марс ближе к Земле, если акцент делается на том, где может существовать жизнь в другом месте и где мы могли бы основать человеческие колонии. Тонкая атмосфера не создает идеальных условий для жизни, но терпимо. Есть также свидетельства наличия воды на полюсах и льда на большей части планеты.7. Стремятся ли планеты с более тяжелым ядром быть ближе к Солнцу?
Не совсем.У Меркурия, Венеры и Земли есть железные ядра. Считается, что ртуть относительно больше из-за потери корки. Марс, вероятно, имеет меньшее ядро, потому что считается, что он содержит меньше железа и, возможно, не полностью дифференцировался. Однако, как только вы добираетесь до Юпитера и Сатурна, их ядра становятся плотными только из-за чистого давления (из-за их размера). Считается, что внутри Юпитера и Сатурна есть ядра, которые больше Земли (возможно, в 10 раз больше Земли для Юпитера).Считается, что давление внутри Юпитера составляет около 40 миллионов атмосфер. Так что все, что там пойдет вниз, будет раздавлено до довольно хорошей плотности.8. Какое доказательство того, что ядра планет сделаны из железа?
Основываясь на нашем понимании формирования планет, вы можете оценить, сколько каждого элемента вы ожидаете. Для Земли на ее поверхности не так много железа. Однако, если вы посмотрите на его плотность, его внутренний «профиль» при изучении землетрясений и на тот факт, что у него есть магнитное поле, вы можете определить, что железо находится в ядре — оно опустилось до ядра, когда Земля была расплавлена. .Хотя наши знания о других планетах земной группы не так хороши, можно было бы ожидать, что их ранняя история была похожа на историю Земли. Опять же, глядя на такие вещи, как состав поверхности, плотность и т. Д., Можно придумать внутренние профили, для которых требуются железные сердечники.9. Как ученые измеряют температуру на других планетах?
Есть два способа оценить температуру поверхности планет. Вы можете сделать первоначальное предположение, основываясь на том, как далеко они от Солнца и сколько солнечного света они поглощают (ближе к Солнцу, тем горячее).Вы также можете измерить их температуру с помощью инфракрасных камер. По тому, сколько тепла они выделяют, можно определить их температуру.10. Земля больше похожа на Венеру или Марс?
У Венеры и Марса есть сходство с Землей. Венера примерно такого же размера и может быть ближе по геологической активности, чем Марс. Марс холоднее Земли, но по температуре ближе к Земле. На Марсе есть вода, но в настоящее время она заморожена. Марс, возможно, был больше похож на Землю в прошлом и, похоже, имел проточную воду и, возможно, океаны (или, по крайней мере, озера).11. Как ученые проверяют наличие воды на разных планетах?
Вы можете измерить свет, отраженный от планеты, луны, астероида или кометы; его спектр. Разные минералы имеют разные цвета (т.е. спектры), и, таким образом, можно однозначно идентифицировать минерал. Так изучают астероиды. Водяной лед также был обнаружен на Луне. Точное количество неизвестно, но может исчисляться миллионами тонн. Районы около северного полюса Луны никогда не видят Солнца, поэтому там всегда холодно.Эта вода была обнаружена при столкновении космического корабля с поверхностью и измерении водяного пара в образовавшемся шлейфе от удара.12. Как узнать, есть ли на планете луна и что это не просто другая планета?
По определению, планета должна вращаться вокруг Солнца. Даже если вы включите планеты в другие звездные системы, они должны вращаться вокруг звезды. Луна (также называемая естественным спутником) по определению вращается вокруг планеты или астероида. Некоторые луны больше Меркурия и могут даже иметь атмосферу, но они все равно определяются как луны / спутники.13. Все ли планеты земной группы имеют равные шансы быть пораженными объектами?
Короткий ответ: нет. Если вы посмотрите на распределение объектов, которые потенциально могут столкнуться с планетами земной группы — Меркурием, Венерой, Землей и Марсом — чем ближе они находятся к поясу астероидов, главному источнику околоземных объектов (ОСЗ), тем чаще они появляются. получит удар одним из них. Ситуация усложняется, если посмотреть на спутники внешних планет. За пределами пояса астероидов астероидов меньше, но больше комет.Итак, считается, что кометы являются основным ударником этих спутников.14. Как размер влияет на гравитацию планеты / луны?
Гравитационное притяжение тела зависит от массы (м) тела. Масса равна объему, умноженному на плотность (ρ), и поэтому пропорциональна r 3 . Сила тяжести пропорциональна массе и спадает при 1 / r 2 . Вы можете предположить, что вся масса сосредоточена в центре тела, центре масс, поэтому, если вы стоите на теле, вы находитесь на расстоянии r от центра масс.Следовательно, сила тяжести на поверхности тела пропорциональна радиусу и плотности (пропорционально r 3 умноженное на 1 / r 2 умноженное на плотность = r умноженное на плотность). Если вы удвоите радиус, масса будет в 8 раз больше, но вы будете вдвое дальше от центра масс, поэтому гравитация станет в 2 раза сильнее.Следовательно, если Земля и Луна имеют одинаковую плотность, Земля должна иметь гравитацию, которая в 3,67 раза больше, чем у Луны, поскольку ее диаметр в 3,67 раза больше Луны.Однако, поскольку мы знаем, что гравитация Земли на самом деле почти в 6 раз сильнее, Земля должна быть сделана из более тяжелого вещества, чем Луна. Фактически, хотя Земля в 49,5 раз больше Луны, она в 81,2 раза больше массы Луны.
Плохая астрономия | Может ли планета быть больше своей звезды? Ага. Но это непросто.
У меня вопросы.
После того, как я разместил здесь в блоге статью о «суперпуфовой» планете с крайне низкой плотностью, я получил в Твиттере интересный вопрос:
[«Обнаруживали ли мы когда-нибудь экзопланету, которая была больше, чем ее звезда-хозяин? Возможно ли это?»]
Моя первая реакция была: «Да!«А потом я подумал об этом еще немного и понял, что ответ на самом деле:« Да! Но если вы имеете в виду такую звезду, как Солнце, это маловероятно ».
Объяснять это для Твиттера было бы немного сложно, но, как оказалось, у меня есть блог! Итак, вот об этом подробнее.
Эта первая реакция своего рода была вызвана мыслью о белом карлике. Это остаток звезды, которая когда-то была похожа на Солнце, но умерла, сбросив свои внешние слои и оставив после себя только ядро. Это ядро - белый карлик — размером примерно с Землю.Если у звезды были планеты больше Земли, вращавшиеся вокруг нее до ее смерти, возможно, что некоторые из них выживут, и вы получите планету больше, чем ее звезда. На самом деле мы видели такую систему, так что да, это может произойти, и мы закончили. Очень просто.
За исключением того, что белый карлик больше не звезда , как Солнце . Так что, может быть, это не в счет. Это подводит меня ко второй реакции, согласно которой планета больше своей звезды для такой звезды, как Солнце.
В чем разница? Белый карлик мертв, он больше не создает энергии, а просто сидит и становится прохладнее.Солнце все еще превращает водород в гелий в своем ядре красивым и стабильным образом, как это было уже более четырех миллиардов лет и будет примерно на 6-7 миллиардов больше. Такие звезды называются звездами главной последовательности по историческим причинам (вы можете узнать больше об этом в моем эпизоде по астрономии ускоренного курса, посвященном звездам).
Диаметр Солнца в десять раз больше диаметра Юпитера, и оказывается, что вы не можете получить планеты намного больше Юпитера. Если добавить им массу, они станут меньше, а не больше.Итак, очевидно, что вы не можете получить планету больше Солнца.
А как насчет меньших звезд? Самые маленькие звезды — это тусклые красные карлики, едва достаточно массивные, чтобы поддерживать термоядерный синтез в их ядре, а самые маленькие, которые они могут получить, чертовски малы.
Недавно была открыта пара самых маленьких из известных звезд. Один называется EBLM J0555-57Ab, а другой — 2MASS J05233822-1403022. Если выводы, основанные на наблюдениях, верны, оба они едва ли достаточно массивны, чтобы превратить водород в гелий в их ядрах — требуется примерно 0.Это в 077 раз больше массы Солнца, или примерно в 75 раз больше массы Юпитера. Насколько мы можем судить, обе эти звезды чуть выше этого предела.
Итак, они настоящие звезды, но они маленькие . Оба они меньше Юпитера, а EBLM J0555-57Ab размером всего лишь с Сатурн!
Таким образом, мы сразу видим, что у звезд могут быть планеты больше, чем они есть.
Теоретически . На практике это, конечно, в лучшем случае очень редко. Мы наблюдали достаточно экзопланет — миров, вращающихся вокруг других звезд, — чтобы увидеть множество тенденций в размере, массе и так далее.Одна вещь, которая выделяется в данных, заключается в том, что красные карлики, как правило, не имеют газовых гигантов, вращающихся вокруг них. У некоторых есть, но обычно у них есть планеты меньшего размера, одни больше похожи на Землю (то, что мы называем планетами земной группы ). У некоторых их много, например TRAPPIST-1, вокруг которого вращаются семь планет размером с Землю.
Газовые гиганты вокруг красных карликов встречаются редко; возможно, у одной из ста малых звезд есть планеты-гиганты (Примечание: чтобы быть справедливым, этот обзор был проведен с кандидатами на экзопланет, которые еще не были подтверждены … но если посмотреть на список известных гигантских экзопланет вокруг маломассивных звезд, цифры действительно очень низкие со статистической точки зрения).
А может быть и хуже. Самые маленькие звезды также самые тусклые, а это означает, что их чрезвычайно трудно обнаружить. Это также затрудняет определение того, вращаются ли у них планеты вокруг них. Мы не знаем, хороши ли они вообще в создании планет, не говоря уже о гигантах по сравнению с земными. Если наблюдаемая до сих пор тенденция сохранится, вероятность того, что у этих чрезвычайно тусклых ламп чрезвычайно тусклых будет газовых гигантов, даже меньше, чем у несколько более крупных (на самом деле, менее маленьких) красных карликов.
Итак, вполне возможно, что такая система, в которой планета больше звезды, существует, но статистически они очень редки.
С другой стороны, красные карлики являются наиболее распространенным типом звезд в галактике, составляя около 70% всех звезд. Таким образом, хотя действительно маленькие красные карлики редки, в галактике их по-прежнему много миллиардов . Если часть из них, вокруг которой вращается газовый гигант, мала, это может означать, что в целом существует множество таких систем.
Итак, поехали. Редкий реальный ответ в астрономии: да, планета может быть больше своей звезды!
Это странная Вселенная.Тем не менее, это делает его более интересным.
[Спасибо моему другу доктору Джесси Кристенсен за ее помощь с базой данных экзопланет.]
Какая планета самая большая во Вселенной? | Итан Сигель | Начинается с ура!
«Несколько веков назад первые мореплаватели узнали размер и форму нашей Земли, а также расположение континентов. Сейчас мы только изучаем размеры и состав всего нашего космоса и, наконец, можем понять нашу космическую среду обитания.- Мартин Рис
В нашей Солнечной системе Юпитер — самая большая планета, но каков верхний предел ее размера?
Юпитер может быть самой большой и массивной планетой в Солнечной системе, но увеличение массы сделает ее только меньше. Изображение предоставлено: Лунный и планетарный институт.Если вы получите слишком много массы в одном объекте, его ядро превратит более легкие элементы в более тяжелые.
Чтобы вызвать горение водорода в ядре объекта, требуется примерно в 75–80 раз больше массы, чем Юпитер, но линия между планетой и звездой не так проста.Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и Дж. Бэкон (STScI).Настоящая звезда, масса которой примерно в восемьдесят раз превышает массу Юпитера, превращает водород в гелий.
Коричневые карлики с массой около 13–80 Солнца будут синтезировать дейтерий + дейтерий в гелий-3 или тритий, оставаясь того же приблизительного размера, что и Юпитер, но достигая гораздо большей массы. Обратите внимание, что Солнце не в масштабе и было бы во много раз больше. Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / UCB.Но ниже этого, примерно в 14 раз больше массы Юпитера, вы инициируете синтез дейтерия, при котором топливо, оставшееся после Большого взрыва, медленно само генерирует свою собственную энергию.
Gliese 229 — красный карлик, вокруг которого вращается коричневый карлик Gliese 229b, который синтезирует только дейтерий. Хотя Gliese 229b примерно в 20 раз больше массы Юпитера, это всего около 47% его радиуса. Изображение предоставлено: Т. Накадзима и С. Кулкарни (Калифорнийский технологический институт), С. Дарранс и Д. Голимовски (JHU), НАСА.Эта линия — между газовым гигантом и коричневым карликом — определяет самую массивную планету.
Размер планет достигает пика массы между Сатурном и Юпитером, причем все более тяжелые миры становятся все меньше, пока не произойдет настоящий ядерный синтез и не родится звезда.Изображение предоставлено: Чен и Киппинг, 2016 г., через https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf.Однако с точки зрения физических размеров коричневые карлики на самом деле на меньше, чем на крупнейшие газовые гиганты.
Юпитер может быть всего в 12 раз больше диаметра Земли, но самые большие планеты на самом деле менее массивны, чем Юпитер, а более массивные сжимаются по мере увеличения массы. Изображение предоставлено: NASA Ames / W. Stenzel; Принстонский университет / Т. Мортон.При превышении определенной массы атомы внутри больших планет начнут сжиматься так сильно, что увеличение массы фактически приведет к сокращению вашей планеты.
Экзопланета Кеплер-39b — одна из самых массивных известных, она в 18 раз больше массы Юпитера, что делает ее прямо на границе между планетой и коричневым карликом. Однако по радиусу он всего на 22% больше Юпитера. Изображение предоставлено пользователем Wikimedia Commons MarioProtIV.Это происходит в нашей Солнечной системе, что объясняет, почему Юпитер в три раза больше Сатурна, но только на 20% физически больше.
Внутренний разрез Юпитера. Если бы все слои атмосферы были удалены, ядро выглядело бы как каменистая Супер-Земля.Планеты, сформированные с меньшим количеством тяжелых элементов, могут быть намного больше и менее плотными, чем Юпитер. Изображение предоставлено пользователем Wikimedia Commons Kelvinsong.Но многие солнечные системы имеют планеты, состоящие из гораздо более легких элементов, без больших скалистых ядер внутри.
WASP-17b — одна из крупнейших планет, не являющаяся коричневым карликом. Обнаруженный в 2009 году, он в два раза больше радиуса Юпитера, но всего 48,6% массы. Многие другие «пухлые» планеты сравнительно велики, но ни одна из них не намного больше.Изображение предоставлено: ЕКА / Хаббл и НАСА.В результате самые большие планеты могут быть в два раза больше Юпитера, прежде чем стать звездами.
Эта планета в 10 раз больше массы Юпитера и вращается вокруг молодой звезды
- Beta Pictoris c почти в десять раз превышает массу газового гиганта Юпитера.
- Планета-гигант находится примерно так же далеко от своей звезды, как пояс астероидов от Солнца, а ее год длится примерно 1200 земных дней.
- Команда продолжит исследование системы Beta Pictoris с помощью спутника Gaia Европейского космического агентства, а в будущем и чрезвычайно большого телескопа.
- Посетите домашнюю страницу Business Insider, чтобы узнать больше.
Бета Живописца — относительно молодая звезда, возраст которой 23 миллиона лет, она расположена в 63,4 световых годах от нас.
Это вторая по яркости звезда в созвездии Живописца.
Согласно данным Nature, была обнаружена вращающаяся вокруг нее гигантская планета — и это не первая.
Beta Pictoris примерно 63 года.4 световых года от нас. НАСА
Европейская южная обсерватория (ESO) обнаружила первую планету, Beta Pictoris b, вращающуюся вокруг своей звезды в 2008 году, используя прямые изображения, согласно энциклопедии Exoplanet.
Beta Pictoris b в настоящее время является ближайшей внесолнечной планетой к своей звезде из когда-либо сфотографированных, причем ее расстояние от собственного Солнца примерно такое же, как расстояние между Сатурном и нашим Солнцем.
Подробнее: Астрономы сделали потрясающий редкий снимок «маленьких» планет, растущих вокруг молодой звезды
Под руководством Анн-Мари Лагранж, научного директора CNRS Института планетологии и астрофизики в Гренобле, a группа исследователей во Франции отвечала за открытие второй планеты в системе, Beta Pictoris c.
Масса планеты почти в десять раз превышает массу газового гиганта Юпитера
Кроме того, ее орбита составляет примерно 1200 земных дней, а расстояние от собственной звезды примерно равно расстоянию между нашим Солнцем и поясом астероидов, планетой. почти в десять раз больше массы газового гиганта Юпитера.
«Сейчас мы знаем, что он существует, но у нас еще нет его изображения, поскольку он очень близок к своей звезде», — сказал Лагранж Business Insider France.
Фактически, Beta Pictoris c расположена в 3,3 раза ближе к своей звезде, чем Beta Pictoris b, другая планета в этой системе, и именно из-за ее близости ее обнаружение затруднено.
«Чем ближе планета к своей звезде, тем больше мы ослеплены светом звезды», — сказал Лагранж.«Поэтому становится трудно разглядеть планету. Это все равно, что пытаться увидеть пылинку в одном метре от самого маяка, когда маяк находится в сотнях километров от наблюдателя».
Подробнее: Почему SpaceX доставила на МКС живые части человеческих органов для НАСА
Данные, полученные с помощью прибора HARPS в обсерватории ESO La Silla в Чили за более чем 10 лет, были использованы для «косвенного обнаружения» Beta Pictoris c, наблюдая за эффектами, производимыми планетой на ее звезду.
У исследователей еще много работы
Следующим шагом будет уточнение орбиты планеты, попытка получить прямые изображения планеты, чтобы мы могли видеть ее поверхность, а также определить ее состав. его атмосферы.
Планета не только намного тяжелее Юпитера (на фото), но и длится примерно 1200 земных дней.НАСА / SwRI / MSSS / Брайан Свифт / Шон ДоранПо словам Лагранжа, это должно занять около пяти лет.
Из-за того, что два «гиганта» являются газообразными планетами, они на самом деле непригодны для жизни — там нет физической Земли, как на планетах земной группы.
Подробнее: Фотограф сделал захватывающий снимок Международной космической станции, проходящей перед солнцем
Система Beta Pictoris, в которой расположены две планеты-гиганты, является «единственной системой, которую мы когда-либо видели, вот это комплекс », по Лагранжу. «Это чудовищная система по сравнению с нашей солнечной системой, ее звезда в 1,5 раза массивнее Солнца. И это невероятная система с пылевым диском, двумя планетами-гигантами, экзокометами вокруг этой звезды.
Возраст Beta Pictoris означает, что изучение системы — уникальная возможность для ученых
Исследователи, в частности, интересуются динамикой между различными компонентами этой системы.
Более того, ее звезда относительно молодой и находится всего в 60 световых годах от Земли, что дает уникальную возможность для ученых.
Подробнее: Исследователи предполагают, что когда-то на Венере могла быть жизнь, но все изменилось после того, как планета начала вращаться по-другому.
«Это может позволить нам понять, как формируются планетные системы и как они развиваются в их ранние стадии «, — сказал Лагранж, объясняя, что это может рассказать нам больше о формировании нашей собственной солнечной системы.
Данные со спутника Gaia Европейского космического агентства и будущего сверхбольшого телескопа, строящегося в настоящее время в Чили, должны позволить ученым больше узнать об этой сложной глобальной системе.
.