Попов С. Б. - Астрофизика - Солнечная система

Строение Солнечной системы Сегодня мы поговорим о Солнечной системе. Основная часть массивных тел сосредоточена в ее внутренней части из-за процесса формирования. Размеры Солнечной системы определяются гравитационным воздействием Солнца.

Компоненты и массовое распределение Большая часть массы (более 99%) приходится на Солнце, в то время как Юпитер также вносит значительный вклад. Существуют две группы: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и газовые гиганты (Юпитер, Сатурн). Кроме того, между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов, за которым следуют объекты пояса Койпера на расстоянии до 50 астрономических единиц.

Планеты и спутники Солнечной системы Планеты в нашей Солнечной системе различаются по размеру, и Земля является самой крупной среди них. Внутренние планеты со скалистой поверхностью меньше по сравнению с газовыми гигантами, такими как Юпитер и Сатурн. Кроме того, карликовые планеты, такие как Плутон, были переклассифицированы из-за характеристик их орбит.

Открытие карликовых планет Плутон потерял свой планетарный статус, когда были обнаружены многие другие астероиды в пределах аналогичного узкого диапазона орбит между Марсом и Юпитером. Это привело к классификации Плутона как карликовой планеты наряду с несколькими другими транснептуновыми объектами, такими как Эрида, Хаумеа, Макемаке и т.д.

Спутники вокруг планет У большинства планет-гигантов есть спутники или луны, обращающиеся вокруг них, в то время как у Меркурия и Венеры нет естественных спутников. У Земли есть одна луна, в то время как у Марса есть две маленькие луны, названные Фобос и Деймос. Даже у некоторых карликовых планет за Нептуном также есть спутники.

Вода на лунах Недавние открытия указывают на то, что вода присутствует на некоторых спутниках нашей Солнечной системы, включая Европу (спутник Юпитера), где есть признаки извержения водяных шлейфов из-под ее ледяной поверхности, свидетельствующих о потенциальном существовании под ней жидких океанов.

Астероиды не являются крупными спутниками и не имеют собственного излучения. Считается, что пояс астероидов представляет собой остатки разрушенной планеты, общая масса которой составляет несколько процентов от массы Луны. Крупные астероиды имеют сферическую форму из-за силы тяжести, в то время как мелкие могут иметь различную форму.

Законы Кеплера Первые два закона Кеплера гласят, что если орбита замкнута, то тело движется по эллиптической траектории с одним фокусом в центре. Это было значительным достижением, поскольку противоречило вере в круговые орбиты и привело к пониманию эллиптических орбит. Второй закон гласит, что равные площади охватываются телом за равные промежутки времени на его эллиптической орбите, что приводит к замедлению движения при удалении от центральной массы.

Соотношение периодов и осей Третий закон гласит, что квадраты периодов пропорциональны кубам больших полуосей для всех объектов, вращающихся вокруг общего массивного центра. Это можно упростить, поскольку квадрат периода, деленный на расстояние в кубе, равен постоянной для круговых орбит, что дает представление о движении планет в нашей Солнечной системе.

Гравитационные волны и черные дыры В сентябре 2015 года гравитационные волны от слияния черных дыр были впервые обнаружены с помощью усовершенствованных детекторов, достаточно чувствительных, чтобы фиксировать удвоенные орбитальные частоты во время событий слияния. Эти обнаружения подтвердили предсказания общей теории относительности Эйнштейна о слиянии черных дыр и предоставили ценные данные об их массах и расстояниях.

Солнечная система и ее планеты Наша Солнечная система велика и стара, но в ней все еще много интересных открытий. В Солнечной системе нет планет-гигантов, кроме Юпитера, но могут быть тела меньшего размера, включая астероиды. Дискуссия о существовании девятой планеты продолжается уже 16 лет, основываясь на наблюдениях небольших транснептуновых объектов.

Наблюдение за объектами в космосе Объекты, подобные Юпитеру, излучают видимый свет за счет отраженного солнечного света, что облегчает наблюдение за ними на близких расстояниях. Однако удаленные объекты движутся медленно в соответствии с законами Кеплера, что затрудняет их обнаружение с Земли. Передовые технологии позволяют нам получать изображения движущихся небесных тел и открывать новые.

Доказательства существования Девятой планеты Недавние орбитальные данные свидетельствуют о том, что за Нептуном может быть другое массивное тело, орбита которого зависит от гравитационных взаимодействий внутри нашей Солнечной системы. Эти данные подтверждают гипотезу о существовании девятой планеты размером примерно с Землю или немного больше во внешней части нашей солнечной системы.

Формирование планетных систем Планеты формируются вдали от звезд, где гравитация собирает материал медленнее из-за меньшего количества столкновений между частицами. Массивные планеты могут мигрировать на более высокие орбиты благодаря взаимодействиям с планетами-гигантами, прежде чем занять стабильные орбиты в составе планетных систем, таких как Пояс Койпера.

Межзвездная среда существует за пределами Солнечной системы, где преобладают солнечный ветер и межзвездная среда. Космический аппарат "Вояджер" достиг границы, примерно в 1000 раз превышающей размеры нашей Солнечной системы. На этот регион влияют как гравитация Солнца, так и межзвездная среда.

Формирование Солнечной системы Солнечная система образовалась из протопланетного диска, содержащего тяжелые элементы, что позволило образоваться планетам. Протопланетные диски наблюдаются и вокруг других звезд, что указывает на прогресс в понимании формирования планет.

Мигрирующие планеты-гиганты Планеты-гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, мигрировали ближе к Солнцу, прежде чем вернуться наружу из-за взаимодействия с телами меньшего размера. Эта миграция затронула пояса астероидов и привела к значительным изменениям планетарных орбит.

Стадия олигархического роста На этом этапе объекты размером в километр сталкивались и сливались из-за гравитационного взаимодействия, что приводило к росту до нескольких километров. Однако более крупные тела сталкивались с такими проблемами, как фрагментация во время столкновений.

Процесс формирования планеты Процесс "аккреции" включал в себя превращение небольших тел в крупные за счет привлечения газа из окружающей среды. Критическая масса для аккреции газа была достигнута примерно на уровне 10-20 масс Земли.

Поздняя тяжелая бомбардировка Примерно через 600 миллионов лет после образования Солнечной системы наступил период интенсивных воздействий, вызванных миграцией планет-гигантов, разрушающих внешние ледяные области.

Эффект Ярковского Эффект Ярковского является важным фактором в эволюции малых тел в Солнечной системе. Он был обнаружен около 100 лет назад инженером Иваном Ярковским и стал одним из наиболее обсуждаемых эффектов при рассмотрении малых тел в нашей Солнечной системе и их поведения в экзопланетных системах.

Фотонный толчок Эффект Ярковского возникает в результате давления солнечного света, вызывающего вращение объектов на орбите. Это создает фотонную тягу, которая может либо ускорять, либо замедлять орбитальную скорость объекта, приводя к изменениям его орбиты с течением времени.

Расчет импульса Вычисление импульса для релятивистских частиц включает в себя деление энергии на скорость света. Изменение импульса из-за эффекта Ярковского может быть рассчитано с использованием дельты p = F * t, где F представляет силу, а t обозначает время; это приводит к значительным изменениям в течение миллиардов лет для небесных тел, затронутых этим явлением.

Строение планет Структура планет, в том числе и Солнечной системы, значительно различается. Уникальные геологические особенности Земли отличают ее от других планет, таких как Венера и Марс. Внутренний состав и магнитные поля также различаются у планет земной группы.

Внутренний состав планет-гигантов Газовые планеты-гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, состоят в основном из легких элементов, таких как водород и гелий, с ядром, состоящим в основном из более тяжелых элементов. Уран и Нептун имеют большую долю легких элементов во внешних слоях по сравнению с земной группой.

Проблемы в изучении недр планет Изучение внутренней структуры сопряжено с трудностями из-за экстремальных условий, которые невозможно измерить непосредственно с помощью экспериментов. Однако теоретические уравнения, связывающие радиус с массой, позволяют проводить надежные расчеты на основе известных элементных составов.