Экскурсия по солнечной системе

Как появились солнце и планеты солнечной системы

Примерно 4,5 миллиарда лет назад холодное облако газа и пыли, погребенное глубоко в одном из спиральных рукавов галактики Млечный Путь, начало разрушаться. Оттуда гравитация творила свое волшебство. Облако начало сжиматься и фрагментироваться; одному из этих фрагментов было суждено стать нашим Солнцем и остальной частью солнечной системы.

Поскольку гравитация продолжала сжимать солнечную туманность, центральная область, которая станет Солнцем, втянула в себя подавляющее большинство материала.

Однако, поскольку туманность вращалась, не весь газ и пыль могли попасть в протосолнце, образовавшееся в центре. Вместо этого часть его образовала диск, который в конечном итоге сконденсировался в планеты и другие, более мелкие элементы Солнечной системы.

СОЛНЦЕ

На этом этапе солнечной системы протосолнце продолжало сжиматься и, по мере этого, становилось все более горячее. Это продолжалось до тех пор, пока температура в центре не поднялась достаточно высоко, чтобы начать ядерный синтез. Тепло, создаваемое этими ядерными реакциями, создавало давление, которое противодействовало внутреннему притяжению гравитации, и объект стал стабильной звездой, которую мы называем Солнцем. 

Солнце продолжает производить энергию таким же образом. В ядре, где температура достигает 27 миллионов градусов по Фаренгейту (15 миллионов градусов Цельсия), положительно заряженные протоны (ядра атомов водорода) могут преодолевать взаимное отталкивание и сливаться вместе, образуя гелий.

Несмотря на то, что Солнце представляет собой огромный газовый шар, кажется, что оно имеет острый край, потому что энергия исходит от тонкого слоя толщиной всего в пару сотен миль, по сравнению с общим радиусом Солнца в 435 000 миль (700 000 километров).

Астрономы называют этот тонкий слой фотосферой, и его средняя температура составляет около 10 000 F (5500 C). Фотосфера представляет собой самый низкий уровень солнечной атмосферы. Над ним находится чуть более горячая хромосфера, еще один тонкий слой толщиной от 1000 до 2000 миль. Над хромосферой находится корона, перегретая область, где температура поднимается до миллионов градусов. Поскольку гравитация Солнца недостаточно сильна, чтобы удерживать такой горячий газ, внешняя атмосфера по существу испаряется в космос. Этот “солнечный ветер” пронизывает солнечную систему. 

Наиболее заметные элементы на Солнце называются солнечными пятнами. Эти темные пятна принадлежат фотосфере. Солнечные пятна светятся при температуре примерно в 1500 Кельвинов (2700 ° F) ниже, чем в фотосфере, и поэтому излучают не так много света, как окружающая фотосфера.

Солнечные пятна могут сохраняться от нескольких часов до нескольких месяцев. Солнечные пятна также имеют тенденцию к скоплению, причем некоторые группы солнечных пятен содержат сотню или более отдельных пятен. Эти большие группы обладают сильными магнитными полями и часто вызывают вспышки, крупнейшие взрывы в Солнечной системе. Типичная вспышка длится от 5 до 10 минут и выделяет столько энергии, сколько миллион водородных бомб. Самые большие вспышки длятся несколько часов и выделяют достаточно энергии, чтобы обеспечить Соединенные Штаты (при нынешних темпах потребления электроэнергии) в течение 100 000 лет.

Наблюдения за солнечными пятнами за последние пару столетий показывают, что количество пятен меняется со временем. Этот солнечный цикл в среднем составляет около 11 лет от максимума солнечных пятен до минимума и обратно.

МЕРКУРИЙ

Наблюдатели знали о существовании Меркурия с древности. Это одна из пяти планет, видимых невооруженным глазом, наряду с Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном. Названный в честь быстрого римского бога торговли, Меркурию требуется всего 88 земных дней, чтобы облететь Солнце. Однако его день (от одного восхода до следующего) вдвое больше — это 176 земных дней.

Эта самая внутренняя планета также самая маленькая. Она примерно в 2,6 раза меньше Земли и содержит около 5,5% массы нашей планеты. Меркурий также является второй по плотности планетой — сразу после Земли.

Как и другие планеты земной группы, Меркурий имеет скалистый состав. Его ядро составляет более 40 процентов его массы. Сравните это с Землей, ядро которой составляет всего около 16 процентов от ее общей массы. Астрономы считают, что причиной высокой массы ядра является то, что оно в основном состоит из железа.

Вы можете подумать, что, учитывая расстояние Меркурия от Солнца (всего около 38 процентов от Земли), он всегда будет горячим. На Меркурии практически нет атмосферы, поэтому, в то время как на стороне, обращенной к Солнцу, температура составляет 800 ° F (430 ° C), темная сторона планеты может опускаться до -300 ° F (-180 ° C).

С помощью радара ученые обнаружили намеки на лед в постоянно затененных областях на полюсах планеты. Как может существовать лед на планете, расположенной так близко к Солнцу? Ну, в то время как ось Земли наклонена примерно на 23,5 градуса к плоскости эклиптики, ось Меркурия, по сути, прямая вверх и вниз. Таким образом, Солнце никогда не освещает самые внутренние полюса планеты, а дно кратеров на северном и южном полюсах остается затененным (и холодным).

Как ни странно, эта внутренняя планета также имеет небольшое магнитное поле. Это единственная планета земной группы — помимо Земли — с глобальным полем. В то время как ученые считают, что жидкая магма, движущаяся за пределами твердого ядра Земли, создает магнитное поле нашей планеты, они не уверены, что вызывает магнитное поле Меркурия. Было бы удивительно, если бы у Меркурия было расплавленное ядро, потому что оно должно было остыть миллиарды лет назад.

ВЕНЕРА  

Венера — третий по яркости объект на нашем небе после Солнца и Луны. Она выглядит более чем в 10 раз ярче самой яркой звезды, Сириуса. Она появляется либо на западном небе после захода солнца, либо на востоке перед рассветом.

Диаметр Венеры составляет 7 520 миль (12 100 км). И она содержит чуть более 80 процентов массы Земли. Ни одна другая планета в Солнечной системе не подходит так близко к Земле. Фактически, до середины 20-го века многие ученые подозревали, что Венера была близким двойником Земли. Они ошибались — очень ошибались.

Густые облака покрывают Венеру, полностью скрывая ее поверхность из виду. В начале 1960—х годов астрономы направили радиолокационные сигналы на планету и узнали, что она вращается один раз каждые 243 земных дня — дольше, чем ее 225-дневная орбита. Это делает Венеру единственной планетой в нашей солнечной системе, для вращения вокруг своей оси которой требуется больше времени, чем для вращения вокруг Солнца.

Планетологи вскоре узнали, что это не единственная странная особенность Венеры. Его атмосфера почти в 100 раз плотнее Земной. Давление, которое вы почувствуете, стоя на его поверхности, будет эквивалентно примерно 3000 футам, или почти 1 километру, на глубине земного океана. Атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа, который действует как гигантское одеяло и способствует безудержному парниковому эффекту, который повышает температуру поверхности до зверских 900 F (475 C). Это достаточно горячо, чтобы расплавить свинец. Из облаков, состоящих не из водяного пара, а из серной кислоты, вырываются молнии.

Многие ученые-планетологи теперь считают, что интенсивный вулканизм всплыл на Венере около 500 миллионов лет назад, но затем относительно быстро исчез. Если это правда, это делает Венеру уникальной в солнечной системе. Только на Венере активность недавно усилилась, а затем утихла, оставив поверхность почти полностью одинакового возраста по всей планете.

ЗЕМЛЯ

Несмотря на красивые достопримечательности, которые можно найти в других частях Солнечной системы, Земля остается любимой планетой для многих. По крайней мере, это дом для всех наших любимых людей, мест и закусочных с бургерами; если вы не астронавт, все, что вы когда-либо слышали своими ушами и касались своими пальцами, было на этой, с космической точки зрения, крошечной планете.

Диаметр Земли составляет 7 920 миль (12 746 км) на экваторе; для одного оборота требуется чуть менее 24 часов, а для обращения вокруг Солнца — около 365 дней. Последние два, конечно, более известны как день и год. Иногда ее называют планетой Златовласки. Она не слишком горячая, как внутренние планеты, и не слишком холодная, как далекие планеты-гиганты, для жизни.

Но чем больше мы узнаем, тем больше мы видим, что наша планета — одно из самых странных мест, с которыми мы когда-либо сталкивались, с уникальной формой и навсегда измененной формами жизни, которые она поддерживает.

Земля — единственная планета с большим количеством жидкой воды, обеспечивающей активный круговорот воды. Влияние воды повсюду, от погоды до погодных условий. Наш родной мир также является единственной известной планетой с активной тектоникой плит, в которой отдельные куски коры постоянно создаются и разрушаются в рамках общепланетной программы утилизации, которая вызывает такие явления, как землетрясения и извержения вулканов.

ЛУНА

Люди знали о Луне практически всегда, задолго до того, как они узнали о большей части астрономии или, на самом деле, о чем-либо еще. После Солнца это самый яркий объект на небе. Но знаете ли вы, как сильно Луна повлияла на Землю?

Астрономы считают, что Луна образовалась, когда объект размером с Марс врезался в молодую Землю миллиарды лет назад. Камни и обломки, вылетевшие в результате столкновения, образовали кольцо вокруг нашей планеты, которое в конечном итоге объединилось в Луну, какой мы ее знаем. Ну, почти: Характерные узоры темных пятен на поверхности Луны являются результатом потоков лавы в течение короткого периода, давным-давно, когда наш спутник был еще геологически активным. И, конечно же, мириады кратеров образовались в результате небольших столкновений за долгое время существования Луны.

Наш естественный спутник повлиял на все, от силы приливов и отливов Земли до стабильности наклона нашей планеты в 23,4 °. Без Луны наши приливы и отливы находились бы исключительно под влиянием Солнца и, учитывая его огромное расстояние, были бы намного слабее. Это привело бы к появлению совершенно разных ландшафтов на границе раздела, где вода встречается с сушей. А без Луны ось вращения нашей планеты будет непредсказуемо колебаться, дестабилизируя климат всего на несколько тысяч лет.

Диаметр Луны составляет около 2160 миль (3480 км), что составляет около четверти диаметра Земли, но ее масса составляет всего около 1 процента земной.За всю нашу историю только 12 человек когда-либо ходили по поверхности Луны, что все еще является впечатляющим достижением, учитывая, что она находится на расстоянии около 239 000 миль (385 000 км).

МАРС

Помимо Земли, Марс является наиболее исследованным миром в Солнечной системе, на который в течение нескольких десятилетий приходится львиная доля финансирования планетарных исследований.

Марс назван в честь римского бога войны благодаря своему красному свечению, напоминающему древним о крови. Что вызывает красный цвет? Пыль планеты содержит оксид железа, который является ржавчиной.

Красная планета имеет ширину около 4200 миль (6760 км), что соответствует примерно половине ширины Земли. Он содержит чуть более 10 процентов массы нашей планеты. Орбита Марса проходит примерно в 1,38 раза дальше расстояния от Земли до Солнца при ближайшем приближении. Его самая дальняя точка находится примерно в 1,67 раза дальше расстояния от Земли до Солнца, и для завершения этой орбиты требуется почти 687 земных дней. Сутки на Марсе чуть длиннее наших — 24,6 часа.

В то время как Марс сейчас геологически неактивен, астрономы видят свидетельства гораздо более бурного прошлого. Гигантские вулканы усеивают поверхность, и большинство кратеров моложе 1 миллиарда лет.

Разреженная марсианская атмосфера не позволяет воде существовать на поверхности планеты сегодня. Она испарится почти сразу. Однако у астрономов есть убедительные доказательства того, что на Красной планете раньше была жидкая вода. От сетей высохших речных каналов до обвалившихся и сглаженных камней размером с ВВ, поверхность Марса изобилует примерами прошлого существования воды.

На северной и южной полярных шапках Красной планеты есть водяной лед. Недавние миссии также обнаружили водяной лед под поверхностью Марса. Тот факт, что на Марсе существовала вода, хорошо воспринимается как показатель того, что на Красной планете могут быть свидетельства существования некогда живых организмов.