Некоторые узагальнення по сонячної системі

Некоторые узагальнення по сонячної системі.

Отцом у своїх планет.

И за Землею стежачи особливо ;

Распространяло Сонце світло…

Семён Кірсанов.

Солнце і Місяць й інші світила… … стали утворюватися і збільшуватися завдяки додатку й обертання деяких дрібних природ, чи вітряних, чи огнеобразных…

Эпикур (III — IV століття е.).

Расстояния між планетами

Каждая наступна планета віддалений від Сонця 1,4 — 2,0 разу далі попередньої (у середньому 1,7 разу). Ця закономірність відома ролі правила Боде, популяризовавшего ідею Тициуса. Співвідношення порушується лише Юпітера, що стало визначенню пошуку планети, замість якої було відкритий пояс астероїдів. У той співвідношення також зовсім вкладається Плутон, але з сукупності ознак вона є «повноцінної «великий планетою. Правило Боде певною мірою застосовно і до супутниковими системам планет (див. ниже).

Правило Боде можна пояснити, з урахуванням, що планети утворилися з одного газово-пылевого хмари шляхом гравітаційного злипання частинок. А, щоб частки «слиплись «вони мають мати невеликими відносними швидкостями, тобто належати певній смузі, краю якої дуже відрізняються по орбітальної швидкості частинок. Що далі від Сонця, тим така смуга ширше.

Относительная маса планет

Масса образующейся планети залежить від наступних показників:

плотность газово-пылевого хмари цьому відстані від поверхні Сонця (вона залежить від щільності хмари й від відстані до Сонця: з наших найближчих околиць Сонця світ і сонячний вітер видувають водень і гелій — основні компоненти первинного хмари);

ширина смуги, у якій йде об'єднання частинок з близькими швидкостями, тобто не від удалённости від поверхні Сонця (що далі, тим смуга ширше);

наличие або відсутність поруч особливо масивною планети (Юпітера), яка руйнує «зародок «планети резонансними явищами і відтягує він частина речовини.

В безпосередній близькості до Сонця газово-пылевое хмару було густим, але водень і гелій були вичавлені звідси світлом і сонячним вітром, смуга близьких швидкостей була найбільш вузької, великий планети був, але може бути гальмування речовини від тертя про сонячну атмосферу і випадання його за Сонце; тому тут виникла «повноцінна «планета, але найменша їх — Меркурий.

Следующая смуга відрізняється тільки більшою шириною і меншим який гальмує впливом сонячної атмосфери. Тут виникла значно більше масивна Венера.

Следующая смуга відрізняється від попередньої, в основному, також шириною, й тут мусила виникнути планета десь у півтора-два массивнее Венери, але стабільність цієї ділянки Сонячної системи вже у якійсь мірі порушувалася близькістю Юпітера. Тому Земля виявилася тільки трішечки массивней Венери. З іншого боку, вона зіткнулася з якимось досить масивним тілом (на кшталт Марса), і навколоземну орбіту було викинуте речовина (земна мантія), з яких виникла Місяць. Удалённость від Юпітера і Сонця дозволила утримати Місяць. Є припущення, що земля виникла відновлювальної середовищі; силікати були тут безводними, а залізо і нікель не окислені; але Юпітер «отшвырнул «сюди частина крижаних планетезималей зі своїх околиць, і Земля виявилася багата водою, маючи два хімічних початку [Жарков, 1998].

Следующая смуга була ще ширше, але у її межах надто позначалася дестабилизирующая близькість Юпітера. Деякі з планетних «зародків «збилися з кругової орбіти і було викинуті з цієї смуги (або поглинулися Юпітером, або зіштовхнулися із Землею). Тому тут виникла порівняно маленька планета — Марс. Супутники Марса з’явилися дуже пізно. Це маленькі захоплені астероїди. У цьому вся проявилася близькість до поясу астероидов.

В наступній смузі через близькість до Юпітера велика планета не виникла. Планетні «зародки », переважно, поглинулися Юпітером, стали його супутниками чи було відкинуто до інших частини планетної системи. З інших утворилися астероїди, сумарна маса яких дуже мала проти планетами. Найімовірніше на поясі астероїдів переважали гидросиликаты [Жарков, 1998].

Следующая смуга була ще ширше, але, головне, що у цьому відстані від поверхні Сонця протопланетное хмару тривалий час був непрозорим для світла, і сонячного вітру; сюди сдувались водень і гелій з околиць Сонця. Тож тут виник самий масивний планетний «зародок », який поглинув також певна частина речовини, «призначеного «для астероїдів, Марса і навіть Землі. Так виник Юпітер — сама масивна планета і що має самої масивною найбільшої по діаметру супутникового системою. Жоден «сусід «було відірвати його супутники (Марс і астероїди малі, а Сатурн далекий). У зоні Юпітера переважали льоди у сенсі (вода, метан, аміак) [Жарков, 1998].

Следующая смуга була ширше попередньої, але початкове хмару тут вже було настільки густе, у результаті виник Сатурн — друга за величиною планета і що має також велике супутникового системой.

Для кожної наступної планети (Уран, Нептун) смуга ще ширше, але різко зменшується явна густота хмари. Виникають дві приблизно однакові гігантські планети, але які поступаються за величиною Юпітера і Сатурну.

На ще більшому відстані від поверхні Сонця хмару ще більш розріджений, й частки ми змогли зібратися на єдину планету. Виник другий пояс астероїдів або ж пояс, у якому планетообразование не завершилося.

Спутники планет

Самый далекий з відомих планетних супутників удалён від планети на 23,7 млн. км (Синопі у системі Юпітера). Плутон ж удалён від поверхні Сонця на 5913,5 млн. км, тобто планетна система приблизно 250 раз більше від самої великий супутникового. Якщо ж враховувати хмару Оорта, то Сонячна система по діаметру в 750 000 разів більше системи Юпітера. Але й система Юпітера не мала — лише 2−3 рази менше відстані від поверхні Сонця до Меркурія й у 61 разів більше системи Земля-Луна.

Для найближчих до Сонцю планет супутники не характерні. Або їх майже немає взагалі (Меркурій, Венера), чи їх замало для будь-яких узагальнень (Земля, Марс), причому супутники дуже різні за розміру і відстані від планети. Далі всього перебуває від Землі Місяць — загалом на 384 395 км, чи 30 земних і 110 місячних діаметрів. Це найбільший по діаметру супутник планети земної групи — 3476 км, чи 0,27 діаметра планети. Найбільш маленькими та близькими супутниками має Марс: до Фобоса 9500 км (трохи більше діаметра планети), до Деймоса — 23 500 км, якщо діаметр Фобоса 30 км, то Деймос в 2−3 рази менше. Харон найближчий за величиною до «своєї «планеті: 0,5 діаметра Плутона (1190 км). Від неї до Плутона 8,5 діаметрів цієї планети (19 640 км).

Спутниковые системи відкриті також в чотирьох астероїдів, причому вони гранично малі за загальним розміром і з розміру складових тіл. Кілометровий Дактиль паморочиться в 100 кілометрів від 56-километровой Іди, щодо Діоніса настільки докладних даних немає, інші подвійні астероїди, можливо, є і взагалі контактными.

Спутниковые системи планет-велетнів аналогічні Сонячну систему, окрім те, що у складі є тіла, захоплені вже сформованими. Проте, й у Сонячну систему її периферії (в зовнішньому хмарі Оорта) може бути об'єкти, «відібрані «у інших зірок чи самостійно вращавшиеся навколо центру Нашої Галактики. Споконвічні супутники планет рухаються проти годинниковий стрілки (глянувши з північного полюси Землі), а захоплені - по-різному; вони маленькі доньки та чорні [Хартман, 1990]. У Сонячну систему кометні ядра зовнішнього хмари Оорта теж рухаються у різних напрямах, що помітно у разі комет з цього периферійної частини Сонячної системы.

Выделяется кілька груп супутників:

ближайшая до планет; неї характерні маленькі груди й рідше середня площа тіл, «купчастість », співвідношення Боде звичайно дотримуються, але можуть бути дотримуватися (особливо у периферійної частини цього пояса); деякі тіла цієї групи кружляють всередині кілець або є «пастухами «кілець, і деякі - близькі до межі Роша, де великий супутник може бути розірваний приливними силами планети; можливо, що з цих супутників захищені від розриву своїми малими розмірами або вже представляють собою уламки разорвавшихся небесних тіл (особливо, коли в одній орбіті кілька таких тіл); ці тіла аналогічні планет земної групи; можливо, цю групу потрібно розділити на дві:

внутренняя частина — нестабільні супутники в кільцях чи поблизу них, уламки в одній й тією самою орбіті тощо. (Адрастея і Метида у Юпітера; Нова місяць, Атлас, Пандора, Прометей, Янус і Епіметей у Сатурна; 7 — 8 найближчих у Урана; Наяда, Таласса, Деспойна і Галатея у Нептуна);

наружная частина — істинні аналоги планет земної групи, які віддалені від кілець і підлягають правилу Боде (Амальтея і Феба у Юпітера; Мимас, Энцелад та інших у Сатурна; Пук у Урана; Ларисса і Протей у Нептуна);

вторая по удалённости група; зазвичай великі чи середні за відносною розміру тіла, котрим досить чітко дотримується правило Боде; аналогічна планетам-гигантам;

третья по удалённости група; є чи відкрита в всіх планет-велетнів; маленькі за величиною тіла, які обертаються в стандартному напрямку і іноді «разом «(співвідношення Боде не дотримується); аналогічна малим планет другого пояса чи кометним тілах внутрішньої частини хмари Оорта;

группа самих далеких супутників; маленькі по розміру тіла, які можуть опинитися обертатися протилежно обертанню планети, іноді орбіти бувають сближенными (у Юпітера); орбіти бувають витягнутими; площину орбіти тяжіє немає екватору планети, а до площині орбіти планети; група аналогічна тілах зовнішньої частини хмари Оорта; втім, істинної аналогії з хмарою Оорта може і не через відносної близькості інших великих планет, які дестабілізують зовнішні частини супутникових систем (зірка від зірки відстоїть щодо далі). Цю групу зазвичай розглядають разом із попередньої [Сурдин, 1998в].

Периоды звернення планет навколо своєї осі

Ближайшие до Сонцю планети (Меркурій, Венера), очевидно, сильно приторможены приливними силами Сонця й роблять оборот навколо осі за десятки або сотню земних суток.

Значительно швидше обертаються Земля і Марс (24 і 24,5 години). Земля в протерозое спілкувалась ще швидше (18 годин), але 6 годин приторможена Луной.

Планеты-гиганты характеризуються особливо короткими цілодобово — від 10 до 16 годин, причому найшвидше обертаються самі масивні з них.

Плутон робить оборот за 6 діб. Це відповідає часу звернення навколо неї Харона. Плутон завжди повёрнут до Харону однією стороною, оскільки зупинено його приливними силами (це найбільш подвійна планета Сонячної системы).

Значит, є одночасно кілька тенденцій:

чем далі від поверхні Сонця планета, тим вона швидше обертається навколо своєї осі;

чем массивнее планета, тим вона швидше обертається (супутникам важче її призупинити своїми приливними силами?);

чем ближче, і массивнее супутники планети, тим вона повільніше обертається.

Химические розбіжності у складі планет, магнітні поля і внутрішню будову планет

Различия між планетами земної групи і планетами-гигантами виникли вже в початку розвитку планетної системи, коли час згущення газово-пылевого хмари закінчувався процес освіти Сонця [Садив, Пішаків, 1967]. Температура Сонця цей час підвищилася мільйон градусів (зараз — 14 млн.), у його ядрі пішли термоядерні реакції. Крім інфрачервоних променів, Сонце стало випромінювати видимий світло, під дією що його поки ще єдиному протопланетном хмарі сталися величезні изменения.

Это протопланетное хмару на всьому протязі, крім дрібних пылевидных частинок, містив також вільні атоми і молекули. Як багато було водню, значно менше гелію, а важкі елементи були у незначних кількостях. Тиск сонячних променів витіснило водень і гелій з наших найближчих околиць Сонця, як тепер приміром із частинками кометних хвостів. Внаслідок цього протопланетное хмару поблизу Сонця втратила основну масу чуток і у процентному відношенні збагатилося більш тяжёлыми елементами (Fe, Si, O та інші). Тут виникли планети земної групи — невідь що масивні, зате щільні [Садив, Пішаків, 1967].

Вдали від поверхні Сонця стане сонячне проміння поглиналися первинної туманністю і впливали на атоми і молекули легких елементів. Тому планети-гіганти виявилися такими масивними і що містять переважно водень і гелій [Садив, Пішаків, 1967]. З іншого боку, ці масивні планети змогли утримати водень і гелій за умов щодо низьких температур. Якщо до Землі, наприклад, додати ці елементи до рівняння їх концентрації з сонячної, то Земля виявиться масою з Юпітер [Блек, 1991].

На ще великих відстанях від поверхні Сонця в результаті гравітаційного «злипання «дрібних частинок виникло кометне хмару. У разі вкрай низьких температур тут могли існувати вільні радикали на кшталт CH, CN, CO, OH тощо. У кометних ядрах дрібні твёрдые порошини з'єднані за одну ціле замёрзшими газами, які починають випаровуватися, якщо комета наближається до Солнцу.

В планетах земної групи невдовзі після їх освіти почалося нагрівання рахунок радіоактивного розпаду деяких важких елементів (переважно, урану, торію і радіоактивного калію) і поза рахунок тепла, выделяющегося при поєднанні вільних радикалів. Надра планет розплавилися, і важкі елементи (передусім — залізо) опускалися всередину, формуючи залізні ядра, а оксиди кремнію та інші щодо легені речовини спливали на поверхню, формуючи мантію, верхній переостывший шар якої утворив тонку кору. Аналогічні процеси йшли поряд і у надрах планет-велетнів, але їх початковий склад був другим.

Особенно щільним (для порівняно малої маси) виявився Меркурій. В нього найбільший відносний розмір залізного ядра і рахунок цього є слабке магнітне полі, хоча планета обертається повільно. У Венери й Землі відносні розміри залізних ядер менше, ще менше — у Марса, причому, якщо в Землі та Венери є шар рідкого заліза лежить на поверхні ядра, те в Марса такого рідкого шару немає. Тому в Землі є магнітне полі, а й у Марса — немає. У Венери також немає магнітного поля, але з іншої причини — вона надто вже поволі обертається навколо оси.

Особенно малі відносні розміри ядер у планет-велетнів, причому це, найімовірніше, не залізні, а кам’янисті ядра. У Юпітера і Сатурна ці ядра оточені шаром металевого водню (рахунок чого разом із швидким обертанням є потужні магнітні поля). Уран і Нептун трішки менше масивні, і такої шару вони мають. Магнітне полі Урана має іншу природу: пов’язані з розчином аміаку у питній воді (є носії заряду — іони амонію і гидроксила).

Источники енергії в сонячної системі

Солнце — основне джерело енергії на поверхні тіл Сонячної системи.

Энергия планетних надр — для температурного балансу лежить на поверхні тіл має обмежений і, зазвичай, локальне значення (поблизу вулканів в моменти вивержень), але спричиняє рух механізм тектоніки плит і тому перетворює образ Землі; має також значення для Юпітера, Сатурна, Нептуна, Венери й, можливо, деяких інших великих небесних тіл.

Энергия обертання планет разом із сонячної енергією спричиняє рух атмосферу, створює магнітне полі, і, можливо, коригує тектонику плит; особливо великого значення має тут для планет-велетнів.

Энергия припливів — має важливе значення значних і близьких супутників Юпітера, викликаючи вулканизм (Іо) більш-менш значний розігрів надр (Європа). Енергія припливів обумовлена обертанням небесних тіл чи його орбітальним рухом, тому не самостійна.

Энергия сутичок небесних тіл (енергія їх орбітального руху) — основна енергія, яка змінює образ поверхні більшості малих акціонерів та среднеразмерных тіл Сонячної системи (Меркурій, Марс, Плутон, Місяць і ще супутники планет, і навіть астероїди і кометні ядра).

Климат на планетах і безупинно населена зона

Не лише відстань від планети до Сонця, а й особливості обміну вуглекислим газом між атмосферою і суходолом пояснюють, чому Венера втратила води та розжарилася, Марс замёрз, а Земля залишилася придатної для життя [Кастинг та інших., 1988].

Для земної атмосфери характерний буферний ефект, регулюючий її температуру. Зворотний зв’язок забезпечується карбонатно-силикатным геохимическим циклом (див. главу Землю), які відповідають за 80% обміну вуглекислим газом. 20% обміну забезпечені рослинами (фотосинтез забирає вуглекислий газ, а при подиху і гнитті він виділяється). Якби живі організми, усваивающие вапно в океані, вапно б осаджувалася дно якої сама, але за трохи більшої концентрації вуглекислого газу атмосфери і вапна в океані. Температура атмосфери було б на 10% вище, але катастрофи не було. Отже, життя головне, а силикатно-карбонатный цикл!

На Марсі круговорот вуглекислоти було порушено, і вся вапно опинилася у гірських породах. Марс замёрз насамперед не через удалённости від поверхні Сонця, а через своє маленького розміру. Саме від цього не було тектоніки плит, і вуглекислий газ не виділявся у повітря. Отже, був і парникового ефекту. Марс теоретично воно може оживати тільки що час після ударів гігантських метеоритів чи вивержень вулканів (як у атмосферу відразу багато вуглекислого газу). Якби Марс був массивней, то було б живемо. Вона могла бути живемо й у далекому минулому, коли не охолонув. У далекому майбутньому він буде також що час зможе «ожити «через підвищення світності Солнца.

На Венері через близькість до Сонцю (через фотодиссоциации води) щез водень, зникла вода, вуглекислий газ перестав з дощами вымываться й усе зібрався у атмосфері. Без вуглекислого газу Венера було б холодніше Землі. Ймовірно, що у ранніх етапах свого розвитку (до фотодиссоциации води) Венера була придатної для жизни.

Непрерывно населена зона в Сонячну систему розташована від 0,95 до $ 1,5 а.є.; у ній — Земля і Марс [Кастинг та інших., 1988].

Обитаемы можуть опинитись і деякі супутники планет (наприклад, Європа, де під шаром льоду в океані можуть жити хемосинтетики) — рахунок розігріву надр приливними силами.

Светимость Сонця зростає на 1% кожні 100 мільйонів років, і крізь 1 мільярд років із Землі почне зникати вода. Розігрів планети буде відстрочений карбонатно-силикатным циклом, але якесь время.

Как говорилося, недавно робилися заяви про «відкритті «слідів живих організмів у метеоритах і широкому поширенні життя на планети Сонячної системи у минулому [Жмур та інших., 1997]. Отже, є дві принципово різні крайні точки зору життя в Вселенной.

Во-первых, іноді вважається, що таке життя — дуже рідкісне явище, його виникнення й підтримки потрібно унікальна комбінація умов: рідка вода, початковий концентрований розчин органічних речовин абіогенного походження, помірний приплив сонячної і т.п. енергії, атмосфера з озоном, помірним кількістю вуглекислого газу та т.п., тектоніка плит, силикатно-карбонатный цикл, тривале існування стабільних умов тощо. Відповідно до цієї погляду, життя неспроможна переноситися з планети на планету (інакше як у космічних кораблях, тобто за наявності розуму). Земля — це унікальна планета й у Сонячну систему, й у найближчому звёздном оточенні Сонця, і, можливо, в Нашої Галактиці, або навіть у Вселенной…

Сторонники протилежної погляду готові бачити життя скрізь: на Венері у минулому, на Марсі (лежить на поверхні в смузі танення полярних шапок, у глибині грунту на інших містах, і навіть скрізь на поверхні у минулому), під кригою на Європі - супутнику Юпітера. Є уявлення, що воду при низьких температурах може замінити інший розчинник (рідкий аміак, сірка тощо.), а замість вуглецевих ланцюжків можуть бути кремнієві чи іншого іншого складу хімічні ланцюга. Життя на інший хімічної базі може розвиватись агресивно та в концентрованих газах. Тоді населені може бути атмосфери планет-велетнів і пояснюються деякі їх супутники, і навіть вихідне газово-пылевое хмару навколо Сонця… Суперечки, насіння тощо. освіти можуть нібито переноситися з планети на планету і цього тиску світла, й у метеоритах, вышибленных з планет під час сутичок зі значними небесними телами.

Пока польоти автоматичних апаратів на Венеру і Марс не порадували прибічників другої погляду. Марс, проте, у тому відношенні неповний, і надії покладаються на політ людини у першому-другому десятилітті ХХІ сторіччя. Важливий також сам собою факт існування в протягом днів розумної життя на Місяці. Отже, завдяки розуму, життя може переноситися з однієї небесного тіла інше. До речі, американські космонавти, оглядаючи обшивку раніше запущеного на Місяць автомата, виявили занесённую з землі колонію бактерій. Бактерії харчувалися цієї обшивкою і вціліли під жорсткими космічними променями сонячного і галактичного походження.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.