Солнечная система

Солнечная система как комплекс тел, имеющих общее происхождение

Выполнила ученица МБОУ «Спасской средней школы»

Козлова Мария

11 класс

Планеты и планетные системы

• Планетные системы - системы космических объектов, звезд и планет, перемещающиеся в пространстве как единое целое.
• Планеты - класс планетных тел с массами 1023-1027 кг, обладающих сферической формой. Планеты обладают собственной энергетикой, основанной на энергии гравитационного сжатия, распада радиоактивных элементов и других процессах. Энергия собственного излучения планет сравнима или даже превосходит по величине энергию, сообщаемую планете центральным светилом - звездой.

Виды планет

• Планеты земной группы с массами 10^23-10^25 кг образуются в горячей зоне протопланетного облака состоят в основном из тяжелых химических элементов - соединений металлов, силикатов и т. д. Планетами земной группы Солнечной системы являются Меркурий, Венера, Земля и Марс.
• Планеты-гиганты массами 5× 10^25-2,5× 10^27 кг образуются в холодной зоне протопланетного облака и состоят в основном из водорода, гелия и легких химических соединений. Планетами-гигантами Солнечной системы являются Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Планеты земной группы

Планеты-гиганты

Возникновение планет и планетных тел

Планетные системы формируются в ходе образования звезд из вещества космических газопылевых облаков (туманностей), обогащенных тяжелыми химическими элементами и сжимающихся под действием сил тяготения. Внутренними областям, сосредоточившими в себе до 99% массы облака, передается всего 1-2% начального момента импульса, и они сжимаются в протозвезду. Внешние областяи облака преобразуются в протопланетный диск, вращающийся вокруг молодой звезды.

Возникновение планет и планетных тел

Газопылевой диск вокруг формирующейся звезды очень быстро "сплющивается" под действием сил гравитации и центробежной силы, направленных к наиболее плотной части диска в плоскости его вращения. Размеры пылевых частиц увеличиваются в результате слипания до нескольких тысячных миллиметров; их орбиты становятся почти круговыми. Акустические ударные волны, распространяющиеся в облаке при сжатии протозвездного вещества и возгорании молодой звезды, способствуют возникновению неоднородностей в диске. Вихри ускоряют движение частиц и ведут к возникновению нескольких газопылевых утолщений (уплотнений) - "колец сжатия", распадающихся затем на более мелкие.

Возникновение планет и планетных тел

Внутри колец в результате внутренних динамических процессов формируются многочисленные первоначальные газопылевые сгущения. Крупные частицы присоединяют к себе мелкие, возникают плотные сгустки протопланетного вещества - планетезимали - зародыши планетных тел, медленно сжимающиеся под действием тяготения.

Распад газопылевого диска с образованием "колец сжатия" и последующим формированием зародышей планет происходит быстрее, чем за 10 6  лет. На образование планетных тел затрачивается не более 10-20% вещества протопланетного диска.

При своем движении вокруг новорожденной звезды планетезимали создают в пространстве протопланетного диска спиральные волны сжатия и собирают из него вещество. Их масса и размеры увеличиваются до полного истощения протопланетного диска, пока все вещество из окружающего пространства не выпадет на их поверхность.

Возникновение планет и планетных тел

При увеличении размеров планетезималей свыше 2000 км протопланетный диск преобразуется в утончающееся со временем газопылевое кольцо, внутренняя граница которого разделяет зону сформировавшихся планет от зоны, в которой процесс планетообразования еще не завершился.

В течение нескольких миллионов лет в быстро сжимающемся и редеющем протопланетном диске может сформироваться несколько гигантских протопланет. Сила их тяготения вместе с возмущающим воздействием спиральных волн плотности сильно изменяет характеристики движения протопланет и остатков вещества протопланетного диска. В результате торможения трением в веществе протопланетного облака и резонансного взаимодействия со спиральными волнами плотности они теряют свою механическую энергию, разогреваются и сближаются с формирующейся звездой.

Возникновение планет и планетных тел

При "аккумуляции" планетезималей протопланетное тело разогревается, и при температуре свыше 1000 °С в центре тел начинается выделение газов. Сжатие увеличивает температуру в недрах тел до нескольких тысяч градусов. В недрах формирующихся протопланет начинаются процессы разделения планетных оболочек: тяжелые компоненты и соединения опускаются вниз, к центру планеты, а легкие поднимаются вверх, к поверхности. Легкие вещества, всплывая на поверхность, образуют первичные кору (литосферу), гидросферу и атмосферу планеты.

Так образуются планетные тела, дальнейшая эволюция которых зависит от их массы и расстояния до центрального светила.

Так, вероятно, сформировалось большинство известных сейчас планетных систем.

Образование Солнечной системы

Сжатие протосолнечного облака и последующее отделение протопланетного диска могло быть вызвано ударной волной при вспышке Сверхновой звезды; взрыв внедрил в ее состав изотопы тяжелых химических элементов, урана и тория. Температура в центральной плоскости протопланетного диска Солнечной системы уменьшалась с удалением от Солнца. Особенно сильно нагревалась ближайшая к звезде "горячая" зона облака: на расстоянии в несколько миллионов км. температура составляла 26-30°С. Процесс образования планет земной группы в "горячей зоне" протопланетного облака занял около 100 миллионов лет. Вращение магнитного поля молодого Солнца, световое излучение и потоки элементарных частиц солнечного ветра "выметали" вещество из ближайших окрестностей Солнца, образуя "зону прозрачности". В первую очередь удалялись легкие химические элементы - водород и гелий, их концентрация сдвигалась к границам Солнечной системы, порождая различие в химическом составе планет земной группы и планет-гигантов.

Образование Солнечной системы

За 20000 лет в протопланетном диске образовались сотни объектов размером с Луну; за последующие 10 млн. лет самые крупные из них достигли размеров Земли. Дальнейшему увеличению массы, разогреву, первичной дифференциации недр и дальнейшей эволюции планет способствовала интенсивная ударная бомбардировка. За 20000 лет в протопланетном диске образовались сотни объектов размером с Луну; за последующие 10 млн. лет самые крупные из них достигли размеров Земли. Дальнейшему увеличению массы, разогреву, первичной дифференциации недр и дальнейшей эволюции планет способствовала интенсивная ударная бомбардировка. Образование планет-гигантов происходило в "холодной зоне" протопланетного диска на расстоянии сотен миллионов км от Солнца, где температура вещества туманности уменьшалась. Процесс планетообразования, вероятно, шел в 2 этапа: вначале образовались твердые, после чего на ядра начиналось выпадение газа из окружающего пространства, продолжавшееся от 1 до 10 миллионов лет.

Краткая структура и состав Солнечной системы

Солнечная система  - система космических объектов, состоящая из звезды Солнце и вращающихся вокруг нее под действием сил тяготения планетных тел: 9 больших планет - Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона; 62 известных спутников планет (планетоидов и астероидов);  малых планет - астероидов;   комет и бесчисленного множества метеорных тел, космической пыли и газа. Пространство Солнечной системы размерами свыше 3× 10 16  м является носителем гравитационных и магнитных полей. Возраст Солнечной системы 4,5-5 миллиардов лет.

Солнце сосредоточивает в себе 99,866% массы Солнечной системы, на долю больших планет приходится 0,134% массы, спутников планет - 0,00004%, астероидов - 0,0000001%, комет - 0,0003% и метеорных частиц 0,000000000001%. Геометрический центр Солнечной системы практически совпадает с центром Солнца.

Краткая структура и состав Солнечной системы

Большие планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в направлении его осевого вращения по почти круговым орбитам, слабо наклоненным друг к другу и лежащим вблизи плоскости солнечного экватора. Большинство планет вращается вокруг своей оси в том же направлении. Спутники планет в основном вращаются вокруг планет в том же направлении, в котором происходит осевое вращение планет, но некоторые, самые далекие спутники планет обладают обратным движением. Большинство орбит астероидов лежит между орбитами Марса и Юпитера. Открыты сотни силикатно-ледяных и ледяных планетоидов, кентавров и кометных ядер  пояса Койпера , орбиты которых лежат за орбитой Плутона. За границу Солнечной системы принимают расстояние от Солнца до  гелиопаузы  - точки, в которой давление солнечного ветра уравновешивается давлением межзвездной среды.