Структура солнечной системы, Общие сведения о планетах - Структура Солнечной системы
Задача №10. Оценить отношение моментов импульса, связанных с вращением Юпитера вокруг Солнца и Солнца вокруг своей оси (табличные данные см. в Приложении 1).
Ответ: отношение моментов импульса порядка 10.
Задача №11. Получить условие разрушения газового спутника, вращающегося по круговой орбите вокруг центрального тела, под действием силы гравитации центрального тела (предел Роша). Указание: учесть, что вследствие приливных сил спутник деформируется, и периоды его вращения по орбите и вокруг своей оси, синхронизируются. Для упрощения расчет выполнить в приближении, где r радиус спутника, R - радиус орбиты.
Ответ: Спутник разрушается, если, где M и m массы, соответственно, центрального тела и спутника.
(Более точные расчеты показывают, что коэффициент 31/3 надо заменить на 2.4. С учетом сказанного применить этот результат для объяснения колец Сатурна).
Общие сведения о планетах
Вокруг Солнца движется множество тел, различных по своим параметрам: планеты и их спутники, кометы, метеоры, межпланетная среда. Пять планет Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны еще в древности (разумеется, помимо Земли). Следующие три планеты Уран, Нептун и Плутон открыты, соответственно, в XVIII, XIX и XX веках.
На какие главные детали следует обратить внимание, характеризуя планетную систему в целом?
- 1) Орбиты планет лежат приблизительно в одной плоскости; в отличие от них плоскости орбит комет располагаются совершенно произвольно (см. рис. 9). 2) Планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении. 3) Приблизительно 98% момента импульса приходится на планеты, тогда как суммарная масса планет почти в 1000 раз меньше, чем масса Солнца. Эти и другие моменты необходимо иметь в виду, при решении проблемы происхождения солнечной системы.
По форме планеты представляют собой тела, близкие к шарам. Почему? Ответ на этот вопрос таков: планеты находятся в состоянии гидростатического равновесия. Почему гидростатического? Ведь, скажем, Земля состоит из твердых пород? Дело в том, что для земных пород предел текучести наступает, если высота столба выше приблизительно 10 км. Можно сказать еще так, что давление столба породы, высотой более 10 км, на подошву в условиях Земли таково, что подошва течет (фактически плавится). Очевидно для других планет, имеющих иное ускорение свободного падения, критическая высота столба, соответствующая пределу текучести, будет иная. Размеры планет намного больше критической высоты, поэтому они имеют естественную сферическую форму. В противном случае форма тела может быть совершенно неправильной. Малые тела, типа астероидов и метеоритов, как раз и имеют неправильную форму.
Этим же объясняется предельная высота гор на той или иной планете.
Задача №12. Оценить максимальную высоту горы H на планете. Указание: принять конусную модель горы.
Ответ: , где - удельная теплота плавления породы, g - ускорение свободного падения. При 60 кал/г (удельная теплота плавления кварцитов) для Земли H 72 км. Хороший ли это результат?
По физическим характеристикам планеты можно разделить на две группы:
1) планеты земной группы (ПЗГ) - Меркурий, Венера, Земля, Марс и2) планеты гиганты (ПГ) - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
О Плутоне данные неуверенные, но он существенно меньше Земли и по своим параметрам ближе к спутникам планет. В таблице 1 приведены данные о радиусах (R), массах (M), выраженных в единицах соответствующих параметров Земли, а также значения средней плотности () планет. Для сравнения приведены аналогичные данные по Солнцу.
Таблица 1
Планета |
(гсм-3) | ||
Меркурий |
0.38 |
0.06 |
5.5 |
Венера |
0.95 |
0.8 |
5.2 |
Земля |
1 |
1 |
5.5 |
Марс |
0.53 |
0.1 |
3.9 |
Юпитер |
11 |
300 |
1.3 |
Сатурн |
10 |
90 |
0.7 |
Уран |
4 |
15 |
1.6 |
Нептун |
4 |
17 |
1.7 |
Солнце |
110 |
3.3 I05 |
1.4 |
При внимательном рассмотрении бросаются в глаза следующие закономерности. Плотности ПЗГ существенно больше плотностей ПГ. Одно это обстоятельство наталкивает на мысль о том, что химический состав ПЗГ и ПГ резко различается: планеты земной группы состоят из тяжелых элементов, а планеты-гиганты - из легких. Далее, плотность ПГ близка к плотности Солнца, следовательно, можно ожидать, что их химический состав близок к химическому составу Солнца. Наконец, планеты земной группы располагаются вблизи Солнца, а планеты-гиганты, наоборот, удалены. Все это надо будет в дальнейшем объяснить.
За исключением Меркурия и Венеры остальные планеты имеют спутники. Наибольшее количество спутников у ПГ. Интересной особенностью ПГ является наличие у них колец. Наиболее мощная система колец у Сатурна (рис. 10), которая была обнаружена еще Галилеем и Гюйгенсом. Начинаются кольца вблизи поверхности планеты и простираются до расстояний порядка 900103 км. Спектроскопические исследования с Земли, а также непосредственные исследования с "близкого" расстояния с помощью космических аппаратов показали, что кольца представляют собой рой мелких тел, состоящих, по-видимому, изо льда и вращающихся вокруг планеты по закону Кеплера (рис. 11).
Явление это чрезвычайно важное, поэтому остановимся на нем подробнее. В миниатюре оно как бы повторяет протопланетную систему и дает дополнительный, в том числе и наглядный материал, позволяющий глубже понять строение небесных систем. В настоящее время дисковые системы в мире звезд нередко привлекаются для объяснения тех или иных явлений. В этой связи важно подчеркнуть, что кольца - явление не уникальное. Они обнаружены и у других планет - Юпитера и Урана, хотя и менее мощные.
Как представляется образование колец? При формировании планеты в процессе конденсации протопланетного вещества часть его остается на периферии. Если протопланетное облако изначально вращалось, то вещество на периферии будет сжиматься в диск. Из этого вещества, в свою очередь, также могут образовываться другие тела спутники центральной планеты. Однако в радиусе внутри предела Роша (RЦТ радиус центрального тела, см. Задачу № 11, здесь сделано предположение, что плотности веществ планеты и спутника одинаковые) из-за действия приливных сил спутники формироваться не могут. Для параметров Сатурна, и ближайший спутник располагается примерно на этом расстоянии. Однако, как уже говорилось, кольцо простирается и на более далекое расстояние. По-видимому, это можно объяснить возмущениями, создаваемыми гравитационными полями спутников Сатурна.
Похожие статьи
-
Юпитер среди планет Солнечной системы, Масса - Юпитер среди планет Солнечной системы
Масса Масса Юпитера в 2,7 раза превосходит массу остальных планет Солнечной системы7. Юпитер -- самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант....
-
Масса - Планеты Солнечной системы: Юпитер
Юпитер - самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли....
-
Сатурн, Уран - Характеристика планет Солнечной системы
Шестая большая планета Солнечной системы. Расположен примерно вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и обращается вокруг него за 29.5 года. Период вращения...
-
Планеты-гиганты - Теория происхождения Солнечной системы
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун относятся к планетам-гигантам. Юпитер -- пятая по расстоянию от Солнца и самая большая планета Солнечной системы --...
-
Солнечная система - Характеристика планет Солнечной системы
Расстояния от планет до Солнца образуют закономерную последовательность - промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца. Эти...
-
Введение - Характеристика планет Солнечной системы
Сравнительное изучение планет и их спутников - "лун" - имеет первостепенное значение и для познания природы Земли. Нам еще не ясны те условия, которые...
-
Образование планет - Теория образования Солнечной системы
Вернемся к спутникам нашего Солнца, к тем обрывкам туманности, которые оторвались от центрального сгустка под действием центробежной силы и начали...
-
Планеты Солнечной системы сегодня - Все о планетах Солнечной системы
Солнечная система - это планетная система, которая состоит из центральной звезды - Солнца - и всех естественных космических объектов, обращающихся вокруг...
-
Юпитер, Сатурн - Общие характеристики Солнечной системы
Солнечный меркурий венера земля юпитер Юпитер , тысячи лет назад названный в честь царя римских богов, господствует и среди девяти планет нашей Солнечной...
-
Планета Юпитер - Гипотезы о происхождении Солнечной системы
Юпитер господствует среди девяти планет нашей Солнечной системы, соперничая с Солнцем в своем великолепии. Самая большая планета находится далеко за...
-
Процесс образования планет и их спутников - Происхождение Солнечной системы
При моделировании отдельных стадий эволюции протопланетного облака и образования планет (рис.) большое внимание уделяется начальной стадии - опусканию...
-
Как же устроена Солнечная система? - Строение и эволюция звезд и планет
Солнце -- звезда среднего размера, его радиус составляет около 700 тыс. км, температура на поверхности -- около 6000°С. Солнце относится к числу рядовых...
-
Планеты Солнечной системы, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн - Планеты Солнечной системы
В состав Солнечной системы входит Солнце, девять больших планет, около 50 их спутников, более 100 000 астероидов, около 1011 комет, а также бесчисленное...
-
Малые планеты и астероиды - Строение Солнечной системы
1796 году было организовано общество астрономов, стремившихся обнаружить эту неизвестные планету. Но совершенно независимо от него в 1801 году...
-
Внешняя Солнечная система, Планеты-гиганты, Юпитер - Солнечная система
Внешняя область Солнечной системы является домом газовых гигантов и их спутников. Орбиты многих короткопериодических комет, включая кентавров, также...
-
- Расстояние от Солнца -- 2869 * 106 км - Средняя плотность -- 1300 кг/м3 - Масса -- 14, 5 массы Земли - Период обращения вокруг Солнца -- 84, 01 года -...
-
Солнечная система является частицей в галактике Млечный путь. Солнечная система - это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. Планеты,...
-
Остальные спутники намного меньше и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону. Из числа малых...
-
Немного истории - Все о планетах Солнечной системы
Ранее, планетой считалось любое тело, которое обращается вокруг звезды, светится отраженным от нее светом и имеет размер больше, чем у астероидов. Еще в...
-
Нептун, Плутон - Характеристика планет Солнечной системы
Восьмая планета Солнечной системы, масса 17.2 масс Земли, средняя плотность 1.7 г/см3, период обращения вокруг Солнца почти 165 лет. Период вращения...
-
Нептун - Планеты Солнечной системы
Нептун является последней планетой большой Солнечной системы по расстоянию от Солнца, он, подобно Юпитеру, Сатурну и Урану относится к планетам-гигантам....
-
Мегамир солнечная система Вопросами происхождения планет Солнечной системы занимается космогония. Полного и исчерпывающего ответа на этот вопрос наука не...
-
Планета Нептун - Гипотезы о происхождении Солнечной системы
Нептун - восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Температура атмосферы Нептуна составляет около 60 К. Нептун имеет собственный...
-
Строение и состав Солнечной системы. Две группы планет - Планеты Солнечной системы
Наша Земля входит в число 8 больших планет, обращающихся вокруг Солнца. Именно в Солнце сосредоточена основная часть вещества Солнечной системы. Масса...
-
Введение - Планеты Солнечной системы
Вечность распахивается перед изумленным человеческим взором, вызывая раздумья об изначальном, о том, откуда все началось. И в этой вечности летят планеты...
-
- Расстояние от Солнца -- 778 * 106 км - Средняя плотность -- 1330 кг/м3 - Масса -- 318 масс Земли - Период обращения вокруг Солнца -- 11, 86 лет -...
-
Земля и планеты. Античные и современные исследования Впервые получить довольно точные размеры нашей планеты удалось древнегреческому математику и...
-
Пограничные области, Сравнительная таблица основных параметров планет - Солнечная система
См. также: Вулканоиды и Немезида (звезда) Большая часть нашей Солнечной системы все еще неизвестна. По оценкам, гравитационное поле Солнца преобладает...
-
Планеты Солнечной системы - Земля Земля является третьей по счету, следующей за Венерой, планетой Солнечной системы. Она является самой крупной, и по...
-
Орбиты объектов Солнечной системы, в масштабе (по часовой стрелке, начиная с верхней левой части) Центральным объектом Солнечной системы является Солнце...
-
Планеты земной группы, Планеты-гиганты или планеты юпитерианской группы - Наша Солнечная система
К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс (в порядке удаленности от Солнца). При исследовании этих планет выяснилось, что все они...
-
Будущее Юпитера и его спутников, Спутники Юпитера - Планеты Солнечной системы: Юпитер
Известно, что Солнце в результате постепенного исчерпания своего термоядерного топлива, увеличивает свою светимость примерно на 11 % каждые 1,1 млрд лет,...
-
Возраст - 4,5682±0,0006 млрд лет Расположение - Местное межзвездное облако, Местный пузырь, рукав Ориона, Млечный Путь, Местная группа галактик Масса -...
-
Этап третий - вулканическая деятельность - Происхождение Солнечной системы (гипотеза О. Ю. Шмидта)
В некоторых местах недра планеты накаляются докрасна. Потом даже больше. Камни плавятся, превращаются в раскаленную, светящуюся оранжево-белым светом...
-
Земля, Марс - Общие характеристики Солнечной системы
Земля , третья от Солнца большая планета Солнечной системы. Земля так же является планетой "земной группы". Земля образовалась примерно 4,566 миллиарда...
-
Меркурий, Венера - Общие характеристики Солнечной системы
Меркурий - Самая близкая к Солнцу планета, и весь свой путь по орбите вокруг Солнца он проходит всего за 88 дней. Меркурий - самая маленькая из всех...
-
Http://www. astrogalaxy. ru/foto001/foto0086.jpg Предложенная в 1916 году Джеймсом Джинсом новая теория, согласно которой вблизи Солнца прошла звезда и...
-
Модели формирования и эволюции - Планеты Солнечной системы: Юпитер
Значительный вклад в наши представления о формировании и эволюции звезд вносят наблюдения экзопланет. Так, с их помощью были установлены черты, общие для...
-
Земля - История открытия планет Солнечной системы
Земля непрерывно наблюдалась человечеством с самого момента его появления. Но хотя мы знали, что стоим на твердой земле, чтобы выяснить истинную природу...
-
Меркурий - планета Солнечной системы
Диаметр 4878 км. Масса 3,28*1023 Кг. Плотность 5500 кгм3. Период вращения 58,7 суток. Среднее расстояние от Солнца 0,39 а. е. Период обращения 88 суток....
Структура солнечной системы, Общие сведения о планетах - Структура Солнечной системы