1.2 Основная часть
Солнечная система это - гравитационно связанная система Солнца и объектов, вращающихся вокруг него. Она образовалась 4,6 миллиарда лет назад в результате гравитационного коллапса гигантского межзвездного молекулярного облака. Подавляющее большинство (99,86%) массы системы приходится на Солнце, а большая часть оставшейся массы содержится в планете Юпитер. Четыре планеты внутренней системы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — являются планетами земной группы, состоящими в основном из камня и металла. Четыре планеты-гиганта внешней системы существенно больше и массивнее, чем земные. Две крупнейших Юпитер и Сатурн являются газовыми гигантами состоящими в основном из водорода и гелия; следующие два, Уран и Нептун, являются ледяными гигантами, состоящими в основном из летучих веществ с относительно высокими температурами плавления по сравнению с водородом и гелием, таких как вода, аммиак и метан. Все восемь планет имеют почти круговые орбиты, которые лежат около плоскости орбиты Земли, называемой эклиптикой.
(В работе не будет упомянуто о Марсе так как о планете почти нечего рассказать ,о ней нет той информации которая могла бы заинтересовать обычного человека, а из-за того что работа направлена именно на это, бессмысленно рассказывать о лишнем )
2Планеты-земной группы
2.1 Меркурий
Мерку́рий — наименьшая планета Солнечной системы и самая близкая к Солнцу. Названа в честь древнеримского бога торговли — быстрого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет. Её период обращения вокруг Солнца составляет всего 87,97 земных суток — самый короткий среди всех планет Солнечной системы. Поверхность Меркурия покрыта ударными кратерами и внешне похожа на лунную, что указывает на отсутствие внутренней геологической активности в последние миллиарды лет. Поскольку атмосферы у Меркурия почти нет, температура его поверхности меняется сильнее, чем на любой другой планете Солнечной системы: от 100 К (−173 °C) ночью до 700 К (+427 °C) днём в экваториальных регионах. Полярные области постоянно охлаждены ниже 180 К (−93 °С). Известных природных спутников у планеты нет. Из-за сложной небесной механики в древности меркурий принимали за две планеты. Звездочёты, замечая его рядом с Солнцем то по утрам, то по вечерам, считали, что это разные планеты - "утренняя" и "вечерняя"
Египтяне называли его Сет и Горус. Греки стали называть планету «Аполлон» что соответствовало видимости на утреннем небе, а «Гермес» («Гермаон») на вечернем. Меркурий находится близко к Солнцу, поэтому эффекты общей теории относительности проявляются в его движении в наибольшей мере среди всех планет Солнечной системы. Его орбита предмет споров учёных. 5 февраля 2008 года группа астрономов из Бостонского университета под руководством Джеффри Бомгарднера объявила об открытии у Меркурия кометоподобного хвоста длиной более 2,5 млн км. Радиус Меркурия составляет всего 2439,7 ± 1,0 км это 33% от земного, он меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана (двух самых больших спутников планет в Солнечной системе). Но несмотря на меньший радиус, Меркурий превосходит Ганимед и Титан вместе взятые по массе. Масса планеты равна 3.33×10²³ кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика — 5,43 г/см3, что лишь незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля намного больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Около 57% процентов объёма планеты занимает массивное металлическое ядро радиусом 2тыс километров Ускорение свободного падения равно 3,70 м/с2.Примечательно так же практически идеальная круглая форма планеты , ведь разность экваториального и полярного диаметров не превышает 1-го километра
2.2. Венера
Вене́ра — вторая по удалённости от Солнца и шестая по размеру планета Солнечной системы. Названа в честь древнеримской богини любви Венеры. По ряду характеристик — например, по массе и размерам — Венера считается «сестрой» Земли. Венерианский год составляет 225 земных суток. Она имеет самый длинный период вращения вокруг своей оси (около 243 земных суток, в среднем 243,0212 ± 0,00006 сут) среди всех планет Солнечной системы и вращается в направлении, противоположном направлению вращения остальных планет.
Венера не имеет естественных спутников. На земном небе Венера является третьим по яркости светилом после Солнца и Луны. Её яркость достигает видимой звёздной величины и является достаточной, чтобы ночью отбрасывать различимые тени. Изредка Венера видна невооружённым глазом и в светлое время суток. . Венера имеет плотную атмосферу, состоящую из 96,5% двуокиси углерода и 3,5% азота — оба существуют в виде сверхкритических жидкостей на поверхности планеты есть следы других газов, включая диоксид серы. Масса ее атмосферы в 92 раза больше массы Земли, в то время как давление на ее поверхности примерно в 93 раза больше, чем на Земле — давление, эквивалентное давлению на глубине почти 1 км под океанами Земли. Плотность на поверхности составляет 65 кг / м3 что на 6,5% больше плотности воды или в 50 раз плотнее земной атмосферы при температуре 293 К (20 ° C) на уровне моря. Богатая CO2 атмосфера создает сильнейший парниковый эффект в Солнечной системе, создавая температуру поверхности не менее 735 К (462 ° C). Это делает поверхность Венеры более горячей, чем у Меркурия, По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км (95 % земного), масса — 4,87⋅10^24 кг (81,5 % земной), средняя плотность — 5,24 г/см³. Ускорение свободного падения равно 8,87 м/с² Атмосфера Венеры, самая плотная среди землеподобных планет , богата первичными благородными газами по сравнению с Земной. Постоянный облачный покров означает, что она получает меньше солнечного света чем земля около 90% отражается обратно в космос. Сильные ветры со скоростью 300 км / Венеру примерно каждые четыре-пять земных дней . Практически вся её атмосфера вовлечена в один гигантский ураган: она вращается вокруг планеты со скоростью, достигающей 120—140 метров в секунду (432—504 км/ч) у верхней границы облаков. Поверхность Венеры фактически изотермична ; она поддерживает постоянную температуру не только между двумя полушариями, но и между экватором и полюсами. Минимальный наклон оси Венеры — менее 3 ° также сводит к минимуму сезонные колебания температуры . Большая часть поверхности Венеры, по-видимому, была сформирована вулканической активностью. На Венере в несколько раз больше вулканов, чем на Земле, и на ней 167 крупных вулканов, диаметр которых превышает 100 км. Кроме сильнейших ветров поражает и вулканическая активность планеты. Без сейсмических данных информации о внутренней структуре и геохимии планеты мало . Сходство в размерах и плотности между Венерой и Землей предполагает, что они имеют схожую внутреннюю структуру: ядро, мантию и кору. Значительная часть поверхности планеты геологически молода (порядка 500 млн лет). 90 % поверхности планеты покрыто застывшей базальтовой лавой. На планете есть грозы и молнии.
3 Планеты-гиганты
3.1 Юпитер
Юпи́тер — крупнейшая планета Солнечной системы, пятая по удалённости от Солнца. Наряду с Сатурном Юпитер классифицируется как газовый гигант. Ряд атмосферных явлений на Юпитере: штормы, молнии,— имеет масштабы, на порядки превосходящие земные. Юпитер окружен слабой системой планетарных колец и обладает мощной магнитосферой. Длина магнитного хвоста планеты составляет почти 800 миллионов километров (5,3 астрономических единиц). Юпитер обладает мощными радиационными поясами. При сближении с Юпитером «Галилео»(спутник) получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для человека. С 1966 года известно о том, что Юпитер излучает гораздо больше тепла, чем получает от Солнца. У Юпитера 92 известных спутника включая четыре больших спутника, открытых Галилео Галилеем в 1610 году: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. В инфракрасной области спектра лежат линии молекул H2 и He, а также линии множества других элементов. Водорода 89% планеты, а гелия 10% по приблизительным данным. Атмосфера содержит также немало простых соединений, например воду, метан (CH₄), сероводород (H₂S), аммиак (NH₃) и фосфин (PH₃). Их относительное количество подразумевает, что атмосфера Юпитера в 3—4 раза богаче углеродом, азотом, серой и, возможно, кислородом чем Солнце. Количество благородных газов, таких как аргон, криптон и ксенон, превосходит количество таковых на Солнце. Диаметр равен 142 984 км.
Что же касается остальных элементов, то при их анализе возникают трудности. Атмосфера юпитера не имеет чёткой нижней границы — она плавно переходит в океан из жидкого водорода . Содержит сложную систему из облаков и туманов, вихрей, циклонов, включает слои аммиака, гидросульфида аммония и воды . Нельзя точно сказать, какие процессы происходят в атмосфере Юпитера и насколько сильно они влияют на химический состав — как во внутренних областях, так и во внешних слоях. Происхождение структуры из полос и струй достоверно неизвестно, есть несколько моделей которые пытаются объяснить их существование. Однако полосы Юпитера точно связаны с тем что он делает полный оборот вокруг своей оси за 9 ч 55 мин. Сутки самые короткие во всей Солнечной системе. Полосы также имеют различную окраску: более тёмные полосы принято называть «поясами», а светлые — «зонами» . Примечательным образованием в атмосфере является Большое красное пятно — гигантский шторм, известный с XVII века Это уникальный долгоживущий гигантский ураган . В настоящее время он имеет размеры 15×30 тыс. км .100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза бо́льшие размеры. вещество в нём вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток. В нём может поместиться 3 планеты Земля . Скорость вращения Большого красного пятна составляет 360 км/ч. Его средняя температура −163 °C . Предполагается что у юпитера есть каменное ядро , однако его может и не быть . В самой распространённой модели ядро Юпитера окружает океан из металлического водорода который при приближении к ядру находится в сверхкритическом жидком состоянии вместе с неоном гелием( в виде капель) и другими газами . выше этого океана находятся большие скопления воды в виде капель или водяного пара , затем облака из гидросульфата аммония , потом облака из аммиака а за ними видимая атмосфера. Предполагается что к ядру Юпитера могут течь дожди из алмазов в виде спрессованного углерода. Температура ядра Юпитера оценивается в 20 000 К (19 700 °C;) при давлении около 4000 ГПа. Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км. . Масса Юпитера в 2,47 раза превышает суммарную массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых, в 317,8 раз — массу Земли она примерно в 1000 раз меньше массы Солнца. Плотность (1326 кг/м³) примерно равна плотности Солнца и в 4,16 раз уступает плотности Земли . При этом сила тяжести в верхних слоях атмосферы, более чем в 2,4 раза больше силы тяжести на земле . q=24,79 м/с² у Юпитера. Теоретические модели показывают, что для того чтобы стать звездой, Юпитеру потребовалось бы быть в 75 раз массивнее, самый маленький из известных красных карликов всего лишь на 30 % больше его в диаметре. Размер его магнитного поля 650 млн км .
3.2 Сату́рн
Сату́рн — шестая планета солнечной системы и вторая по размерам после Юпитера. Классифицируется как газовая планета-гигант. Сатурн назван в честь римского бога земледелия. Диаметр Сатурна равен 116 464 км. Масса составляет 5.68×10²⁶кг что в 3,5 раза меньше Юпитерианской . Средняя плотность Сатурна составляет всего 0,687 г/см³, что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды. Поэтому, хотя массы Юпитера и Сатурна различаются более чем в 3 раза, их экваториальный диаметр различается только на 19 %. Ускорение свободного падения 10,44 м/с². Время обращения Сатурна вокруг собственной оси 10 ч. 32 мин. Планета состоит из: 96% Водорода, 3% Гелия, есть следы воды, аммиака , метана, тяжёлых элементов. Скорость ветра на Сатурне может достигать 1800 км/ч,. В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. На планете возникают полярные сияния в виде кругов вокруг полюсов. Скорость вращения Сатурна переменна не только по широте и глубине, но и во времени . Атмосфера Сатурна на разной глубине вращается с разной скоростью , на сегодняшний день вообще не существует корректного метода определения скорости вращения ядра планеты как и скорости вращения более глубоких слоёв её атмосферы. Процессы происходящие в недрах Сатурна - загадка для науки. У планеты гипотетически есть твёрдое ядро из железа, никеля и льда, покрытое тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем . Однако вторая гипотеза гласит о том, что ядро Сатурна рассеяно и намного больше чем предполагалось ранее , оно может состоять из изо льда, камня и металлических водорода и гелия. Ядро может занимать 60% объёма планеты . Такое ядро по сути представляет собой диффузный океан из сверхкритической жидкости и твёрдых образований . Если эта гипотеза подтвердится то она вызовет больше вопросов чем ответов . На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (давление там достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электрических токов в металлическом водороде создаёт магнитное поле .Температура ядра гипотетически достигает 11 700 °C, а энергия, которую Сатурн излучает в космос, в 2,5 раза больше энергии, которую планета получает от Солнца. Часть энергии генерируется за счёт механизма Кельвина — Гельмгольца. Суть механизма - остывание приводит к падению давления, из-за чего планета или звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию ядра. Главным кандидатом для его объяснения стало гравитационное сжатие. Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантский, близкий к правильному, шестиугольник (гексагон) . Этот феномен имеет 25 тыс километров в поперечнике. Каждая его сторона составляет приблизительно 13 800 км, внутри него могут поместиться четыре Земли. Шестиугольник является вихрем, его прямые «стены» уходят вглубь атмосферы на расстояние до 100 километров.
Предполагается, что в районе гексагона имеется значительная неравномерность облачности. В центре шестиугольника Северного полюса Сатурна вращается большой турбулентный вихрь. Такой же вихрь имеется и на его Южном полюсе, но без гексагона . Шестиугольник вращается против часовой стрелки, со скоростью около 320 км/ч . И делает полный оборот за 10 часов 39 минуты . Магнитное поле Сатурна простирается на 1 000 000 километров в направлении Солнца. Это самое большое магнитное поле в Солнечной системе после Юпитера (650 000 000 км размер поля юпитера ). У Сатурна есть самая ярко выраженная система колец в солнечной системе она имеет ширину от 10 метров до 1 км и длину 10 млн км . Всего обозначено семь колец A B C D E F G и множество других участков щелей и тд . До сих пор нет единого мнения относительно механизма их образования. Частицы колец почти полностью состоят из водяного льда с примесью каменистого материала. Планета имеет 82 спутника. Крупнейшие спутники — Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан и Япет. Все спутники имеют характерные особенности. Мимас- самое маленькое тело солнечной системы которое имеет форму шара из-за своей массы. Энцелад имеет на своей поверхности гейзеры под ним возможно расположен обширный океан в котором вожно есть жизнь , поверхность полностью состоит изо льда. Энцелад отражает больше солнечного света, чем какое-либо другое тело Солнечной системы однако он не самый яркий. Те́фия— пятый по размеру и массе спутник Сатурна . Полностью состоит из льда имеет сравнительно низкую плотность (0,98 г/см³). Япет — третий по величине спутник Сатурна . Ведущее (переднее) полушарие Япета чёрное, как копоть, а ведомое (заднее) блестит почти столь же ярко, как свежевыпавший снег, и соперничает с одним из самых ярких объектов в Солнечной системе — спутником Юпитера Европой.
3.3 Уран
Ура́н — планета Солнечной системы, седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана. У Урана имеется 27 спутников, каждый назван по имени героев произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Люди наблюдали Уран ещё до Уильяма Гершеля, но обычно принимали его за звезду. Всего Уран до 1781 года наблюдался 21 раз. Во время открытия Гершель участвовал в наблюдениях параллакса звёзд, используя телескоп своей собственной конструкции, 13 марта 1781 года впервые увидел эту планету из сада своего дома и сделал записи в своём журнале. А после отправил письмо в королевское общество. За свои заслуги Гершель был награждён королём Георгом (3)III(3) пожизненной стипендией в 200 фунтов стерлингов, при условии, что он переедет в Виндзор, дабы у королевской семьи была возможность посмотреть в его телескопы. Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97* планета вращается ретроградно , период вращения вокруг своей оси составляет 17 часов. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Когда планета повёрнута одним полюсом к солнцу на нём будет день на протяжении 42 лет, на другом полюсе будет ночь. Потом цикл меняется. Одни сутки длятся 84 года как и полный оборот вокруг солнца (в условиях Урана можно сказать что один год длится один день). Полярные области получают больше энергии от Солнца чем экваториальные, однако Уран теплее в экваториальных областях. Почему, неизвестно. Уран — наименее массивная из планет-гигантов, он тяжелее Земли в 14,5 раза и превосходит её по размерам примерно в 4 раза. Радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, но его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, по которой он состоит в основном из различных льдов — водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс); оставшаяся доля (0,5—3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты). Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре — каменное ядро, в середине — ледяная оболочка, снаружи — водородно-гелиевая атмосфера которая делится на три части. тропосфера (от мантии до 50 км; давление составляет 100—0,1 бар) стратосфера (50—4000 км; давление составляет 0,1—10−10 бар) и термосфера (4000—50000 км от поверхности) Мантия (льды) составляет бо́льшую часть планеты (60 % от общего радиуса, до 13,5 земных масс). В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см3, давление должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам», преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов .Внутреннее тепло Урана значительно меньше, чем у других планет-гигантов Солнечной системы. Тепловой поток планеты очень низкий, и причина этого сейчас неизвестна. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (−224 °C), что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы. У Урана есть слабо выраженная система колец , состоящая из очень тёмных частиц диаметром от микрометров до долей метра. На данный момент у Урана известно 13 колец из очень тёмных частиц диаметром от микрометров до долей метра. Магнитное поле урана вращается вместе с планетой - это значит что поле меняет полюса каждые 17 часов. На земле перемена полюсов может привести к вымиранию всей жизни, а на Уране такое происходит каждый день. Магнитосфера Урана хаотична каждый день она то впускает ,то блокирует солнечный ветер. В окрестностях Урана был только один спутник.
3.4 Нептун
Планета солнечной системы о которой известно меньше всего . Согласно зарисовкам, Галилео Галилей наблюдал Нептун 27 и 28 декабря 1612 года, а затем 28 января 1613 года. Однако в обоих случаях Галилей принял планету за неподвижную звезду в соединении с Юпитером на ночном небе. Поэтому Галилей не считается первооткрывателем Нептуна. Нептун был открыт в Берлинской обсерватории 24 сентября 1846 года И. Галле и его помощником д’Арре на основании расчётов .Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам. Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются от более крупных планет-гигантов — Юпитера и Сатурна. Оба-ледяные гиганты. Атмосфера содержит высокую долю льдов: водного, аммиачного и метанового. Недра Нептуна и Урана состоят главным образом изо льдов и камня. Следы метана во внешних слоях атмосферы являются причиной синего цвета планеты. В атмосфере Нептуна бушуют сильные ветры; по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 600 м/с. Температура Нептуна в верхних слоях атмосферы близка к −220 °C. В центре Нептуна температура составляет, по различным оценкам, от 5000 K до 7000—7100 °C. Масса Нептуна (1,0243⋅10^26 кг)17 планет земля. Среднее расстояние между Нептуном и Солнцем — 4,55 млрд км (30,1 а. е.), и полный оборот вокруг Солнца у него занимает 164,79 года. 12 июля 2011 года Нептун завершил свой первый с момента открытия планеты в 1846 году полный оборот. Период вращения Нептуна вокруг своей оси составляет около 16 часов. У Нептуна сильнее всех планет Солнечной системы выражено дифференциальное вращение. Период обращения на экваторе составляет около 18 часов, а у полюсов — 12 часов. Это приводит к сильному широтному сдвигу ветров. На планете дуют самые сильные ветра в солнечной системе их скорость 600м/с или 2100 км\ч. Магнитное поле планеты делает оборот за 16 часов. Внутреннее строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Масса мантии Нептуна превышает земную, по разным оценкам, в 10—15 раз и богата водой, аммиаком, метаном и прочими соединениями. Планетологи называют эту субстанцию льдом, хотя это горячая и очень плотная жидкость. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводимостью, иногда называют океаном водного аммиака. На глубине 7000 км условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы, которые «падают» на ядро. Согласно одной из гипотез, верхняя часть мантии планеты может быть океаном из жидкого углерода с плавающими твёрдыми «алмазами». Нептун же излучает в 2,61 раза больше, чем получает, его внутренний источник тепла добавляет 161 % к энергии, получаемой от Солнца. Механизм нагрева неизвестен. У Нептуна известно 14 спутников. Самый массивный из них – Тритон. открытый Уильямом Ласселом всего через 17 дней после открытия Нептуна. Тритон обладает ретроградной орбитой, больше у спутников солнечной системы такой орбиты нет. Из-за приливного ускорения Тритон медленно двигается по спирали к Нептуну, и, в конечном счёте, будет разрушен при достижении предела Роша. Согласно расчётам это произойдёт приблизительно через 3,6 миллиарда либо через 1,4 миллиарда лет. Не исключено существование под ледяной корой Тритона жидкого океана, подобного океану Европы. здесь дуют самые сильные ветра в солнечной системе.
Заключение
В ходе работы я узнал как устроена Солнечная система, успешно выполнил поставленные задачи и достиг цели. Результатом моей работы стала презентация и проведение урока в школе, с целью расширения кругозора людей и предоставления им необходимых знаний о космосе. Полученные и систематизированные знания пригодятся другим учащимся и студентам.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания, М, Высш. школа 2003г.
2. Стивен Хокинг «Краткая история Времени»
3. Астрономия: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений/ Е. П. Левитан. — 9-е изд. — М.: Просвещение, 2004.
4. Александр Ильянок « Астрономия»
5. В.И. Ферронский, С.В.Ферронский «Происхождение и эволюция Солнечной системы»
6. А.Громов «Удивительная Солнечная Система»
7. Stephen L. Gillett. Mining the Moon. Analog, Nov. 1983
8. ru.wikipedia.org
9. en.wikipedia.org
10. Марк Литтманн. Планеты за пределами: Открытие внешней Солнечной системы. — Courier Dover Publications, 2004.