Современные представления о строении и составе Солнечной системы
Домашнее задание:
Учебник «Астрономия» Чаругин В.М. § 12 учить
Основное содержание урока
- Отличия планет земной группы и планет-гигантов;
- Планеты-карлики; малые тела;
- Пояс Койпера и облако комет Оорта
Должны знать:
- происхождение Солнечной системы;
- основные закономерности в Солнечной системе;
- космогонические гипотезы;
- пользоваться планом Солнечной системы и справочными данными;
Подумай и ответь
- По какой формуле можно вычислить первую космическую скорость?
- Что означают буквы, входящие в эту формулу?
- От чего завит значение первой космической скорости для других планет?
- Чему равно значение первой космической скорости для Земли?
- Какова траектория движения тела, движущегося с первой космической скоростью?
Подумай и ответь
- По какой формуле можно вычислить вторую космическую скорость?
- Что означают буквы, входящие в эту формулу?
- От чего зависит значение второй космической скорости для других планет?
- Чему равно значение второй космической скорости для Земли?
- Какова траектория движения тела, движущегося с второй космической скоростью?
Подумай и реши
- Ускорение свободного падения у поверхности Луны равно 1,6 м /с 2 . Найдите первую космическую скорость для Луны, если ее радиус равен 1740 км.
- На каком расстоянии от поверхности Земли сила притяжения космического корабля к ней станет в 36 раз меньше, чем вблизи поверхности Земли?
1,67 км/с
5 R з
Движение искусственных небесных тел
- Закон всемирного тяготения и законы небесной механики применимы для определения движения как естественных, так и искусственных небесных тел.
- Без знаний небесной механики нельзя рассчитать траектории космических аппаратов, ракет, орбитальных станций, нельзя осваивать космическое пространство.
Основоположник теоретической космонавтики
К. Э. Циолковского: « … Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство … »
«… Конечно, это будет русская ракета и полетит на ней русский человек… »
К.Э.Циолковский
(1857—1935)
Связь формы орбиты с космической скоростью
- Форма орбиты искусственных небесных тел определяется значением и направлением скорости, сообщенной спутнику при запуске.
- Различают первую, вторую и третью космические скорости.
Первая космическая скорость
- Первая космическая (круговая) скорость - это минимальная скорость, при которой какое-либо тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите.
Вторая космическая скорость
- Вторая космическая скорость - это минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли для того, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли.
- При сообщении этой скорости тело покинет нашу Землю и полетит к другим планетам
- Траектория движения – парабола
- Для разных планет эта скорость различна (определяется радиусом и массой планеты)
Третья космическая скорость
- Третья космическая скорость - минимальная скорость, необходимая телу, позволяющая преодолеть притяжение Солнца и в результате уйти за пределы Солнечной системы.
- Траектория движения – гипербола
- Для Земли третья космическая скорость 16,7 км/с
16,7 км/с
Запуски космических аппаратов
- Для успешного полета необходимо:
- Заранее с высокой точностью знать траекторию движения и условия, необходимые для вывода на эту траекторию
- Расчет реальной траектории сложен (нужно учесть притяжения к Земле, по мере полета - притяжение к Солнцу, в конце пути – притяжение к исследуемой планете)
- Наиболее оптимальная (с точки зрения затрат энергии) орбита эллиптическая (с вершинами Земля – планета)
- Запуск производится в сторону движения Земли , чтобы использовать ее орбитальную скорость.
Этапы освоения космоса
- СССР произвел запуск первого в мире искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г., что позволило впервые измерить плотность верхних слоев атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере.
- 1960 г. с помощью метеорологических спутников «Тирос» были получены подробные карты очертания земного шара.
- В начале 60-х гг.XX в. в СССР и США были спроектированы, изготовлены и запущены к Луне АМС «Рейнджер», «Луна»; 1 марта 1965 г. «Венера-3» достигла поверхности Венеры, осуществив первый полет АМС на другую планету.
Значение полетов космических спутников
- С середины 70-х гг. XX в. в СССР и США проводились наблюдения за сельскохозяйственными культурами со спутников серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют»,
- Появилась возможность быстро оценивать границы лесных пожаров , наблюдать изменения погоды, океанские течения , нефтяные загрязнения , прокладывать курс морским судам.
- Крупнейшая в мире государственная система спутниковой связи создана в СССР в апреле 1965 г. после запуска спутников серии «Молния». На этой базе была построена первая система дальней космической связи «Орбита ».
Полет человека в космос
- 12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в Казахстане на советском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль «Восток» с майором ВВС СССР Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.
- Полет продолжался 108 минут
Солнечная система
- Солнечная система – планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг.
- В Солнечную систему входят восемь больших планет со своими спутниками, планеты - карлики, малые планеты (астероиды), множество комет и метеорных тел и пыль.
Движение солнечной системы
- Солнечная система участвует во вращении Галактики, двигаясь по приблизительно круговой орбите со скоростью около 250 км/с
- Период обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики определяется примерно в 200 млн. лет
- По отношению к ближайшим звездам вся Солнечная система в среднем движется со скоростью 19,4 км/с .
Планеты
- Планеты – тёмные шарообразные тела, сопоставимые по размерам с Землёй.
- Условно планеты делят на планеты земной группы и планеты – гиганты .
Планеты земной группы
Венера
Земля
0,95
1
Меркурий
Марс
Размеры планет в радиусах Земли
0,38
0,53
Планеты-гиганты
Юпитер
Сатурн
11,21
Уран
Нептун
9,45
3,98
3,81
Размеры планет в радиусах Земли
Планеты
- Планеты по внешнему виду нелегко отличить от звезды.
- Словом «планета» древние греки называли «блуждающие» светила.
- Они относятся к числу тех светил, которые не только
участвуют в суточном вращении небесной сферы, но еще и смещаются на фоне зодиакальных созвездий
- Невооруженным глазом можно увидеть пять ближайших планет , остальные видны только в телескоп
Меркурий
Венера
Марс
Юпитер
Сатурн
Размер Солнечной системы
- Радиус планетной системы - 30 а.е . (от центра Солнца до Нептуна)
- Граница Солнечной системы на 100 000 а.е. от Солнца
Астероиды
- Астероиды – сравнительно небольшие твердые тела с размерами, не превышающими сотен километров , и в подавляющем большинстве неправильной формы .
Пояс астероидов
- Прочти все астероиды (малые планеты) движутся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя кольцо, названное поясом астероидов.
- Количество астероидов - свыше 100 000
- Астероиды движутся по орбитам вокруг Солнца в том же направлении , что и планеты
- Церера (диаметр 909 км)
- Веста (диаметр 530 км)
- Паллада (диаметр 532 км)
Пояс астероидов
- Наряду с астероидами, в поясе существуют также шлейфы пыли , состоящие из микрочастиц радиусом в несколько сотен микрометров , которые образовались в результате столкновений между астероидами и их бомбардировки микрометеоритами.
- Эта пыль под действием солнечной радиации постепенно по спирали движется к Солнцу.
- Мелкая пыль в поясе астероидов, возникшая в результате столкновений астероидов, создаёт явление, известное как зодиакальный свет .
Пояс Койпера
- Пояс Койпера - ледяной мир на окраине Солнечной системы был открыт в 1992 году
- Это регион в Солнечной системе, который начинается за Нептуном ( от 30 а. е. от Солнца и до расстояния 50 а. е .)
- Состоит из карликовых планет: Плутона, Эриды, Хаумеды и др.
- По составу эти объекты содержат, в замороженном состоянии, углекислый лёд, азот, метан, аммиак, метанол, возможно воду
- Точное количество обитателей пояса неизвестно
- Их суммарная масса меньше 0,001 земной
Облако Оорта
- Ещё далее от Солнца расположено облако Оорта, где рождаются кометы и откуда они иногда приходят в окрестности Солнца.
- Предполагают, что в данном облаке сосредотачивается не менее миллиарда «зародышей» будущих комет
- Возможно, пояс Койпера является внутренней областью облака Оорта - сферического образования радиусомот тысяч до сотен тысяч астрономических единиц , являющегося резервуаром долгопериодических комет
Внутреннее
облако Оорта
Солнце
Внешнее
облако Оорта
- Увидеть облако Оорта своими глазами нельзя. Во-первых, потому что оно слишком разрежено, во-вторых, практически не освещается Солнцем, но главная причина в том, что мы с вами находимся непосредственно внутри него.
Кометы
- Подтверждение того, что кометы держат свой путь из весьма удаленных участков Солнечной системы, является их вытянутая форма орбит
- Ежегодно астрономами фиксируется движение около десятка комет
- По размерам, форме и виду траекторий они отличаются от больших планет и их спутников.
- Эти тела малы только по массе.
- «Хвост» крупной кометы по объему превосходит Солнце, в то время как масса можетсоставлять лишь несколько тысяч тонн.
Вывод
- Солнечная система имеет следующую структуру :
- вокруг Солнца вращаются 8 больших планет,
- между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов,
- часть астероидов движется среди планет земной группы и в окрестности Юпитера,
- за орбитой Нептуна располагается пояс Койпера,
- вся Солнечная система окружена облаком Оорта.