спутниковые карты

Солнечная система

Когда Солнце мчится в пространстве со скоростью примерно 240 километров в секунду, оно уносит с собой множество более мелких объектов. К ним относятся планеты и карликовые планеты, их спутники и небольшие тела , такие как астероиды, кометы и метеориты. Все эти объекты вращаются вокруг Солнца. Все вместе - Солнце и все его меньшие спутники известны как солнечная система. Сама Солнечная система вращается вокруг центра галактики Млечный путь, совершая один оборот примерно каждые 225 миллионов лет во вселенной.

Земля - одно из самых больших тел Солнечной системы. Однако она довольно мала по сравнению с Солнцем или планетой Юпитер, которые являются самыми крупными членами Солнечной системы. Мельчайшие элементы солнечной системы - это микроскопические частицы пыли и еще более мелкие атомы и молекулы газа межпланетной среды. Эта пыль и газ очень тонко рассеяны в огромных пространствах между планетами и другими телами в Солнечной системе.

Планеты Солнечной системы

Самыми крупными и массивными членами Солнечной системы после Солнца являются планеты. Но даже в этом случае их общая масса составляет менее 0,2 процента от общей массы Солнечной системы, и Юпитер составляет очень большую долю этого процента. От ближайших до самых дальних от Солнца восемь планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. До 2006 года была ещё одна планета - Плутон, но затем её отнесли к разряду карликовых планет - плутоидам.

Планеты Солнечной системы

Солнечная система в космосе

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

Солнечная система

В Солнечной системе восемь планет. Нептун, вращается вокруг Солнца примерно с расстояния 30 А.Е., или 4,5 миллиарда километров. Многие кометы имеют орбиты, которые уводят их в тысячи раз дальше, чем Нептун. Считается, что большинство комет происходит из самых отдаленных частей Солнечной системы, пояса Койпера и гораздо более отдаленного облака Оорта. Каждая из них состоит из бесчисленных маленьких ледяных тел, вращающихся вокруг Солнца. Самые дальние области облака Оорта простираются, возможно, до 100 000 А.Е., или около 15 триллионов километров от Солнца.

Млечный Путь

Солнечная система, конечно, не одинока в космосе. Солнце - такая же звезда, как и бесчисленное множество других, и у других звезд также есть планеты, вращающиеся вокруг них. Солнце - это часть Галактики Млечный Путь - огромная группа звезд , вращающихся в форме вертушки.

Вид с Земли на Млечный Путь:

Млечный Путь

Галактика содержит сотни миллиардов звезд и созвездий. Для измерения огромных расстояний в космосе астрономы часто используют световой год как единицу длины. Один световой год равен расстоянию, которое свет проходит в вакууме за один год, около 9,46 триллиона километров.

Галактика Млечный Путь имеет примерно 150 000 световых лет в поперечнике. Ближайшим соседом Солнца в галактике является звезда Проксима Центавра - часть тройной звездной системы под названием Альфа Центавра. Этот звездный “сосед” расположен где-то на расстоянии 4,2 световых лет, или более 40 триллионов километров от солнца.

Галактика Млечный Путь:

Галактика Млечный Путь

За пределами галактики Млечный путь есть еще миллиарды галактик, простирающихся в пространстве. Астрономы не могут видеть до конца вселенной, но они обнаружили галактики и другие объекты, которые находятся на расстоянии нескольких миллиардов световых лет от солнца. По сравнению с такими расстояниями пространство, занимаемое Солнечной системой, кажется крошечным.

Части Солнечной системы

Солнце является центральным и доминирующим членом Солнечной системы. Его гравитационная сила удерживает другие элементы на орбите и управляет их движениями. Самыми крупными членами Солнечной системы после Солнца являются планеты Солнечной системы, карликовые планеты и их спутники. Другие природные тела в Солнечной системе называются малыми телами. Они включают астероиды, метеориты, кометы и миллиарды ледяных объектов в поясе Койпера и облаке Оорта.

Маленькие тела и меньшие Луны могут иметь совершенно неправильную форму. Планеты, карликовые планеты и большие спутники имеют почти сферическую форму. Они достаточно велики, чтобы их собственная гравитация придавала им форму шара. Формы планет и карликовых планет, которые вращаются особенно быстро, искажены в различной степени. Вместо того чтобы быть совершенными сферами, такие тела имеют некоторое уплощение на полюсах, что заставляет их казаться сплющенными.

Объекты Солнечной системы:

Объекты Солнечной системы

Большинство объектов в Солнечной системе имеют эллиптические или овальные орбиты вокруг Солнца. Эти объекты включают планеты, карликовые планеты, астероиды, кометы и объекты Пояса Койпера. Планеты вращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, в то время как маленькие тела имеют тенденцию иметь гораздо более эксцентричные или удлиненные орбиты. Планеты также вращаются почти в той же плоскости, что и экватор Солнца.

Малые тела также отличаются друг от друга, как правило, вращаясь в плоскостях, которые более наклонены или наклонены относительно плоскости солнечного экватора. Кометы, чьи орбиты уводят их очень далеко от Солнца, обычно имеют особенно эксцентричные и наклонные орбиты.

Многие из этих комет также вращаются в другом направлении, чем большинство других объектов в Солнечной системе. Солнце вращается против часовой стрелки, если смотреть на него с точки наблюдения над Северным полюсом Земли.

Все планеты, карликовые планеты, астероиды, объекты Пояса Койпера и многие кометы вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и солнце. Это называется прогрессивным, или прямым, движением. Считается, что кометы с большими орбитами и ледяные тела облака Оорта распределены случайным образом во всех направлениях неба. Многие из этих объектов вращаются вокруг Солнца в обратном направлении или в направлении, противоположном направлению вращения Солнца.

Свойства основных объектов Солнечной системы

Солнце:

Солнце

Солнце намного перевешивает все остальные компоненты Солнечной системы вместе взятые. На самом деле Солнце содержит более 99 процентов массы всей Солнечной системы. Тем не менее, Солнце - звезда довольно среднего размера. С Земли она выглядит намного больше и ярче других звезд только потому, что она намного ближе к Земле, чем любая другая звезда.

Если бы Солнце находилось гораздо дальше, оно выглядело бы почти так же, как и многие другие звезды на ночном небе. Но если бы это было так, то жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать на земле. Солнце обеспечивает почти все тепло, свет и другие формы энергии - это необходимо для жизни на земле. Фактически, Солнце обеспечивает большую часть энергии солнечной системы.

Карликовые планеты

Плутон считался девятой планетой Солнечной системы с момента его открытия в 1930 году до 2006 года. Международный астрономический союз создал новую категорию объектов, названных карликовыми планетами , и сделала Плутон, Эриду и Цереру первыми членами этой группы.

Плутон и Эрида также считаются объектами пояса Койпера, а Церера также является самым крупным астероидом. Как следует из их названия, карликовые планеты похожи на восемь главных планет, но по размеру они меньше.

Восемь планет можно разделить на две группы, внутренние планеты и внешние планеты, в соответствии с их близостью к Солнцу и их физическими свойствами. Четыре внутренние планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс состоят в основном из силикатных пород, железа и других металлов в различных пропорциях. Все они имеют твердую поверхность и более чем в три раза плотнее воды. Эти скалистые планеты также известны как земные, или похожие на Землю, планеты.

Четыре внешние планеты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, напротив, не имеют твердой поверхности. Юпитер и Сатурн состоят в основном из жидкого и газообразного водорода и гелия. Уран и Нептун состоят из расплавленных льдов и пород, а также из водорода и гелия. Все внешние планеты менее чем в два раза плотнее воды.

На самом деле плотность Сатурна настолько мала, что он будет плавать, если его поместить в воду. Внешние планеты также намного больше внутренних планет, и у них есть глубокие газовые атмосферы. Из-за этого эти планеты иногда называют газовыми гигантами. Поскольку Юпитер является выдающимся представителем этой группы, четыре внешние планеты также известны как Юпитерианские, или юпитероподобные, планеты. Восемь планет не распределены равномерно в пространстве. Четыре внутренние планеты находятся гораздо ближе друг к другу, чем четыре внешние.

Свойства планет Солнечной системы, выраженные в земных соотношениях

Шесть из восьми планет имеют меньшие тела - их естественные спутники, или луны, вращающиеся вокруг них. Все внешние планеты имеют многочисленные спутники: у Сатурна и Юпитера есть более 75 спутников у каждого. У Урана их более 25, а у Нептуна - более 10. У внутренних планет их мало или вообще нет: у Марса две луны, у Земли, конечно, только одна, а у Венеры и Меркурия лун нет. Много астероидов и поясные объекты Койпера, включая карликовые планеты Плутон, Эрис, Хаумеа и Макемаке, также имеют спутники.

Спутники планет в Солнечной системе

Самым большим естественным спутником в Солнечной системе является спутник Юпитера Ганимед. Следующими по величине являются спутник Сатурна Титан, Каллисто и Ио Юпитера, Луна Земли и Европа Юпитера. И Ганимед, и Титан больше, чем планета Меркурий. Луна Земли настолько велика по отношению к Земле, что эти два тела иногда рассматривались как система двух планет. Самые маленькие спутники Солнечной системы, большинство из которых вращаются вокруг Юпитера и Сатурна, имеют всего несколько миль в диаметре.

Спутники Юпитера:

Спутники Юпитера

Большинство крупных спутников Солнечной системы, включая Землю, вращаются вокруг своей планеты в том же направлении, в котором планеты вращаются вокруг Солнца. Заметным исключением является Тритон, который является самым большим спутником Нептуна. Он вращается в обратном направлении, как и многие маленькие внешние спутники газовых гигантов.

Большинство спутников Солнечной системы также вращаются вокруг своей планеты в плоскости экватора планеты. Опять же, Тритон и многие из малых внешних спутников внешних планет являются исключениями, имеющими очень наклонные орбиты. Спутники, которые вращаются в ретроградном движении или имеют наклонные орбиты, или и то, и другое, называются нерегулярными лунами.

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

Кольца Сатурна:

Кольца Сатурна

Астероиды

Многочисленные скалистые мелкие тела называются астероидами. Их орбиты лежат, по большей части, между орбитами Марса и Юпитера. Эта зона известна как главный пояс астероидов. Астероиды не распределены равномерно в главном поясе. Скорее, в их орбитах есть несколько разрывов, вызванных влиянием гравитационной силы Юпитера.

Астероиды за пределами главного пояса включают в себя околоземные астероиды, которые находятся в пределах по меньшей мере около 45 миллионов километров от орбиты Земли. Орбиты некоторых из этих астероидов даже пересекают орбиту Земли.

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером:

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером

Церера - самый крупный астероид, диаметр которого составляет примерно 940 километров. Астероиды Паллас и Веста имеют диаметр, превышающий 485 километров каждый. Однако немногие астероиды имеют размеры более 160 километров в поперечнике, и число астероидов резко возрастает при меньших размерах. Считается, что миллионы астероидов размером с валун существуют в Солнечной системе.

Астрономы считают, что астероиды - это куски материала, оставшиеся от процесса , который создал внутренние планеты. Огромная сила притяжения Юпитера не позволила этим каменным глыбам скатиться в одну большую планету. Многие из меньших астероидов считаются фрагментами , вызванными столкновениями между более крупными астероидами. Некоторые из этих осколков сталкиваются с Землей в виде метеоритов.

Три основных типа астероидов, по-видимому, богаты органическими соединениями, каменистыми материалами и железом и другими металлами, соответственно. Некоторые астероиды, как полагают, содержат образцы первых материалов, которые образовались из огромного облака газа и пыли, из которого, как полагают, образовалась сама Солнечная система.

Метеориты

Метеориты - это небольшие куски камня, металла или другого материала в межпланетном пространстве. Подавляющее большинство метеоритов - это небольшие фрагменты астероидов. Другие метеориты - это обломки Луны или Марса, а некоторые могут быть скалистыми обломками, выброшенными кометами.

Метеоритный дождь:

Метеоритный дождь

Когда метеорит сталкивается с атмосферой Земли, он обычно испаряется за счет тепла от трения с молекулами воздуха. Яркая полоса света, возникающая при испарении частицы, называется метеором. Иногда большой кусок камня и металла переживает путешествие к Земле. Такие остатки называются метеоритами. Метеориты также были обнаружены на Марсе.

Кометы

Время от времени в небе появляется расплывчатое пятно света, возможно, с отходящим от него хвостом . Такие явления маленьких ледяных тел, называемых кометами , поразительны, но встречаются нечасто. Кометы легко видны с Земли только тогда, когда они проходят близко к Солнцу. Большинство комет, обнаруженных с Земли, видны только с помощью телескопа. Иногда их можно увидеть невооруженным глазом, и несколько раз в столетие появляется комета, которую можно увидеть даже днем.

Комета:

Комета

Точно так же, как астероиды являются скалистыми остатками процесса, который формировал внутренние планеты, кометы считаются оставшимся ледяным материалом от образования самых внешних планет, Урана и Нептуна.

Кометы содержат частицы каменной пыли и органических соединений, водяного льда и льдов различных веществ, которые обычно являются газами на Земле.

Когда комета приближается к Солнцу, льды превращаются в пар. Они образуют туманную газообразную атмосферу, или кому. Кома окружает ядро из твердых частиц. По мере того как комета приближается к солнцу, появляется все больше материала. Излучение и частицы высокой энергии, исходящие от Солнца, могут отталкивать материал от кометы в один или несколько длинных светящихся хвостов.

Хвосты обычно направлены в сторону от солнца. Комета может полностью распасться, превратившись в рой мельчайших частиц, или продолжить свой орбитальный путь. Когда комета удаляется от солнца, она теряет свою кому и хвост. Единственной постоянной частью кометы является её твердое ядро. В конце концов, она может оказаться спящей или мертвой кометой, после того как все ее льды испарятся с ее поверхности. Спящие кометы напоминают астероиды.

Пояс Койпера и Облако Оорта

Комета может существовать в качестве ядра в течение тысяч лет или более в холодных внешних областях Солнечной системы, прежде чем ее орбита снова приблизится к Солнцу. Миллиарды далеких ледяных объектов в поясе Койпера и облаке Оорта на самом деле являются ядрами комет.

Считается, что эти объекты веками вращались по своим орбитам как ядра, никогда не приближаясь к Солнцу. Иногда орбита одного из объектов в поясе Койпера или облаке Оорта нарушается гравитацией другого тела, так что объект отправляется по пути, который приближает его к Солнцу. Считается, что этот процесс является источником большинства комет. Например, одним из способов изменения орбит объектов облака Оорта может быть гравитация проходящих звезд.

Пояс Койпера и Облако Оорта

Таким образом, пояс Койпера и Облако Оорта можно считать обширными резервуарами комет. Пояс Койпера представляет собой бубликовидную зону с несколькими миллионами ядер комет. Они вращаются вокруг Солнца из-за орбиты Нептуна, в основном между примерно 30 и 50 АС от Солнца. Область по большей части лежит довольно близко к плоскости солнечного экватора (плоскости, в которой вращаются планеты). Некоторые объекты пояса Койпера имеют почти круговые орбиты, которые падают рядом с этой плоскостью. Другие имеют очень вытянутые, сильно наклонные орбиты. К последней группе относятся Плутон и Эрида, самые крупные известные члены пояса Койпера.

Считается, что пояс Койпера является источником большинства короткопериодических комет, или тех, которые завершают орбиту вокруг Солнца менее чем за 200 лет. Ядра комет, называемые объектами Кентавра, также предположительно возникли в поясе Койпера. Эта группа ледяных объектов находится в основном между орбитами внешних планет, или примерно от 5 до 30 АС от Солнца.

Долгопериодическим кометам требуется более 200 лет, чтобы выйти на орбиту вокруг Солнца. Считается, что большинство из них происходит из облака Оорта. Большинство из этих комет имеют очень длинные орбитальные периоды, причем некоторым требуется много миллионов лет, чтобы один раз обогнуть солнце. Облако Оорта находится гораздо дальше от Солнца, чем пояс Койпера, простираясь от 20 000 до 100 000 А.Е. от солнца. Это не плоское кольцо, а грубо сферическая оболочка. Он содержит, вероятно, много миллиардов ледяных маленьких тел, вращающихся во всех направлениях.

В середине 20-го века астрономы впервые предположили, что должны существовать пояс Койпера и Облако Оорта. Однако из-за их большого расстояния от Земли объекты Пояса Койпера не были обнаружены до 1990-х годов, когда стали доступны достаточно чувствительные световые детекторы и телескопы. Первый обнаруженный объект в поясе был обнаружен в 1992 году. С тех пор было найдено еще много крупных объектов. (Плутон был открыт в 1930 году, но он не считался объектом пояса Койпера до тех пор, пока несколько других подобных объектов не были найдены в поясе.) Однако ни одно из гораздо более отдаленных маленьких тел в облаке Оорта не было замечено непосредственно.

Зонд New Horizons НАСА стал первым космическим аппаратом, посетившим объект пояса Койпера. Он пролетел мимо Плутона и его спутников в 2015 году. В 2019 году New Horizons пролетел мимо гораздо меньшего и более удаленного объекта пояса Койпера Ultima Thule (официальное название 2014 MU69).

Межпланетная Среда

В пространствах между планетами и другими телами лежат огромные пространства чрезвычайно тонко распределенной материи. Эта материя называется межпланетной средой. Она включает в себя крошечные частицы, называемые межпланетной пылью или микрометеоритами. Материя также включает электрически заряженные частицы, крошечные количества водорода и космические лучи.

Относительно небольшое количество межпланетной пыли, по-видимому, вращается вокруг Солнца в диске, который простирается по всей Солнечной системе в плоскости орбиты планет или вблизи нее. В ясную ночь на небе виден слабый отблеск. Его можно увидеть вдоль линии зодиака, следуя за заходящим солнцем или предшествуя восходящему солнцу. Это свечение может быть почти таким же ярким, как Млечный путь.

Это вызвано солнечным светом, отраженным межпланетной пылью. По оценкам астрономов, ежегодно в верхние слои атмосферы Земли попадает около 30 000 тонн пыли. Космические аппараты обнаружили такие пылевые частицы в космосе почти до орбиты Урана. Считается, что большая часть межпланетной пыли образуется в результате столкновений астероидов и комет, которые теряют материю при приближении к солнцу.

Солнечный ветер

Само Солнце вносит много материала в обширные пространства между планетами и другими телами. Наряду с излучением, которое непрерывно покидает его поверхность, Солнце испускает поток электрически заряженных частиц - в основном электронов и протонов (плазмы). Этот поток частиц и есть солнечный ветер.

Солнечный ветер

Солнечный ветер распространяется за пределы планет к гелиопаузе, которая является границей между межпланетной средой и межзвездной средой, рассеянной материей между звездами. Часть солнечного ветра, которая сталкивается с землей, вызывает полярные сияния или северное и южное сияние. Солнечный ветер вызывает полярные сияния и на других планетах.

Межпланетная среда также включает в себя космические лучи, которые являются высокоскоростными, высокоэнергетическими частицами (ядрами и электронами). Некоторые космические лучи исходят от Солнца, но большинство из них за пределами Солнечной системы.

Формирование и будущее Солнечной системы

Астрономы считают, что Солнечная система сформировалась как побочный продукт образования самого Солнца около 4,6 миллиарда лет назад. Согласно господствующей теории, Солнце и его многочисленные спутники конденсировались из солнечной туманности - огромного межзвездного облака газа и пыли. Солнечная система начала формироваться, когда гравитация этого межзвездного облака заставила облако начать сжиматься и медленно вращаться. Это могло быть вызвано случайными флуктуациями плотности облака. Это также могло быть вызвано внешним возмущением, таким как ударная волна от взрывающейся звезды.

Туманность Ориона:

Туманность Ориона

По мере того как межзвездное облако сжималось внутрь, все больше и больше материи собиралось в центре. Эта материя стала протосолнцем - материалом, который впоследствии развился в Солнце. Сжатие заставило облако вращаться все быстрее и быстрее и сплющиться в диск. В конце концов центр облака разрушился настолько, что оно стало достаточно плотным и горячим для начала ядерных реакций, и родилось Солнце.

Между тем, вдали от центра газ и пыль в вращающемся диске охлаждались. Твердые зерна силикатов и других минералов, составляющих основу горных пород, конденсируются из газообразного материала в диск. Дальше от центра, где температура была ниже, начали образовываться льды воды, метана, аммиака и других газов.

Вращающийся материал в диске столкнулся и начал слипаться, образуя все большие и большие объекты. В конечном счете, некоторые из скопившихся вместе объектов стали огромными и превратились в планеты. Внутренние планеты образовались в основном из кусков силикатного камня и металла. Внешние планеты развивались в основном из льдов.

Более мелкие куски материи и обломки, которые не были включены в состав планет, стали астероидами во внутренней части солнечной туманности и ядрами комет во внешней части туманности. В какой-то момент, после того как вещество в туманности сгустилось в объекты, интенсивность солнечного ветра, по-видимому, внезапно увеличилась. Это унесло в космос большую часть остального газа и пыли.

Астрономы не считают, что этот общий процесс образования является уникальным для Солнечной системы. Скорее, они думают, что именно так развиваются звезды и планеты во всей Вселенной. Астрономы обнаружили диски материи, окружающие новообразованные звезды.  Квазары.

Планеты Солнечной системы в масштабе

Будущее солнечной системы, вероятно, зависит от поведения Солнца. Если современные теории звездной эволюции верны, солнце будет иметь примерно такой же размер и температуру еще около 5 миллиардов лет. К тому времени весь водород в его ядре будет израсходован.

Другие ядерные реакции начнутся в оболочке вокруг ядра. Тогда Солнце станет намного ярче и больше. Оно превратится в красный гигант и расширится за пределы орбиты Венеры, возможно, даже поглотит землю. Гораздо позже, когда все ее ядерные источники энергии будут исчерпаны, Солнце остынет, превратившись в белую карликовую звезду. Вокруг него будут вращаться остальные планеты. Они превратятся в замерзшие глыбы, вращающиеся вокруг своей усохшей звезды.