Астрономия

Урок 6: Солнечная система

Современное представление о Солнечной системе

В масштабах Вселенной Солнечная система занимает всего лишь ее незначительную часть. Ученые на протяжении многих лет стараются изучить ее, исследуют небесные тела, отправляют в космос космические корабли. Просторы Солнечной системы заполняют планеты, спутники, кометы, метеоры, астероиды и другие небесные тела. Единственный признак, который их объединяет, вращение вокруг Солнца.

План урока:

Состав Солнечной системы

Размер тел Солнечной системы

Форма, размер и рельеф Земли

Строение Земли

Рельеф и природа Луны

 

Состав Солнечной системы

Теория образования Солнечной системы говорит, что она сформировалась примерно 13 млрд. лет назад из грязепылевого облака. Центральное место в составе Солнечной системы принадлежит Солнцу – единственной звезде. Именно вокруг него движутся остальные небесные объекты. Сама же Система вращается вокруг ядра Галактики Млечный путь, в состав которой она и входит. Скорость вращения – 250 км/с. Чтобы совершить один полный оборот требуется 1 галактический год, который равен 225 миллионам земных лет.

1 solnechnaya sistema

99.87% массы Солнечной системы сконцентрировано в звезде. Она настолько велика, что ее диаметр (11 млн. 392 тыс. 20 км) в десять раз больше размера диаметра крупнейшей планеты Системы – Юпитера. Земное Светило, так еще называют Солнце, является самой обычной звездой, которая благодаря  высокой температуре способна светиться самостоятельно.

2 solnechnaya sistema

Кроме Солнца в состав Солнечной системы входят планеты. Это твердые космические объекты, достаточно холодные. Самостоятельно они не светятся, а только отражают свет небесного светила.

Всего существует 8 основных планет, входящих в состав Солнечной системы:

3 solnechnaya sistema

4 solnechnaya sistema

Все планеты, которые входят в состав Солнечной системы,условно разделяют на две группы.

5 solnechnaya sistema

Еще один интересный объект в составе Солнечной системы – Плутон. До 2006 года он считался полноценной 9 планетой Системы, а после уточненных параметров получил статус «карлика». В 2016 году ученые-астрономы заявили, что возможно в Солнечной системе есть еще одна планета, расположившаяся на окраине, примерно в 90 миллиардах км от Солнца. Для одного оборота вокруг небесного Светила ей требуется 10-20 тысяч лет. Однако данная теория еще не доказана.

Практически все большие небесные тела крутятся вокруг Светила в одной плоскости, которая получила название плоскость эклиптики

К Солнечной системе принадлежат также малые тела:

  • Пояс Койпера – крупнейший пояс осколков. Космические объекты здесь состоят изо льда. Самые большие тела – Квавар, Орк, Варуна. После того, как будет проведено уточнение параметров, возможно, они смогут именоваться планетами-карликами.

6 solnechnaya sistema

  • Астероиды – являются самыми распространенными космическими телами. Пояс с ними находится между Юпитером и Марсом. По одной из версий астероиды остались после формирования Солнечной системы. Из-за силы притяжения Юпитера они не объединились в более крупные космические тела. К числу самых больших относятся Веста и Гигея. Несмотря на то, что в составе пояса несколько сотен тысяч, а возможно даже и миллионов, астероидов диаметром более 1 км, их общая масса не превышает 0,001 массы Земного шара.

7 solnechnaya sistema

  • Метеоры и метеориты – одни из самых маленьких небесных тел. Периодически они попадают в земной слой атмосферы. До момента падения их называют метеорами. После столкновения с Землей это уже метеориты.

8 solnechnaya sistema

  • Кометы – с греческого название небесного тела переводится как «длинноволосая». В момент приближения к Солнцу, комета «распускает» хвост. Он состоит из газов, которые постепенно начинают испаряться. Как правило, длина хвоста достигает сотен млн. км. Голова кометы имеет две части - ядро и кому. Ядро – глыба льда, в составе которой газы, силикаты, мельчайшие частички металлов. Кома – скопление газов и пыли, которые окружают ядро.

9 solnechnaya sistema

Изучая состав и строение Солнечной системы, ученые до сих пор однозначно не могут сказать, где заканчиваются ее границы. Для определения границ используют два фактора:

  • солнечный ветер – это поток заряженных частиц, которые исходят из верхнего (то есть, самого горячего) слоя Солнца;
  • солнечное тяготение – гравитационная сила Светила, с помощью которой небесные тела удерживаются на своих орбитах.

Крайняя граница солнечного ветра получила название гелиопауза, за ее пределами ветер смешивается с межзвездным веществом, после чего они взаимно растворяются. 

 
 

Отличие планет земной группы от планет-гигантов

Давайте разберемся, в чем же заключается отличия планет земной группы от планет-гигантов:

  • Размер и масса. Уже по слову «гиганты» становится понятно, что небесные объекты этой группы значительно больше. Самая маленькая планета-гигант – Нептун, но даже его радиус в четыре раза превосходит земной. Для сравнения, радиус Земного шара – 6371 км, Нептуна – 24622 км. Юпитер по праву считается самой большой планетой Системы. Его радиус 69,911 тыс. км, масса – 1,9*1027 кг. По массе он в 318 раз превосходит Землю.

10 solnechnaya sistema
Размер Земли и Юпитера 

  • Еще одним главным отличием гигантов от планет земной группы является отсутствие твердой оболочки, на которую смог бы высадиться человек.У больших планет в составе преобладают газы, именно поэтому их часто именуют «газовыми гигантами». Приближаясь к центру планеты, плотность атмосферы повышается, постепенно газы превращаются в жидкость. Тем не менее, четко выделенной границы между атмосферой и океаном у гигантов не существует. Считается, что под океаном сосредоточен металлический водород, а глубже – твердой ядро. 
  • Спутники – у земных планет они маленькие. У Марса 2 спутника, у Земли – 1, у остальных планет этой группы они вообще отсутствуют. У газовых гигантов насчитывается по несколько десятков крупных спутников. На первом месте по количеству спутников (82 шт.) – Сатурн. Размеры спутника Юпитера Ганимеда и Сатурна Титана превышают Меркурий.
  • Система колец есть только у гигантов. Кольца Сатурна открыли примерно в XVII веке. О существовании остальных систем колец узнали лишь во II половине ХХ века.

11 solnechnaya sistema
Сатурн 

  • Плотность планет-гигантов значительно меньше. Это объясняется их газовым составом. Плотность Сатурна в 1,5 меньше чем у воды.

 

Облако комет Оорта и Пояс Койпера

Космические ледяные объекты на окраине Солнечной системы объединяются в Пояс Койпера. Увидеть его можно за чертой орбиты Нептуна. Внешне он чем-то напоминает пояс астероидов, однако его параметры гораздо больше. Объекты Пояса Койпера – остатки от формирования Системы. Под действием силы притяжения Нептуна они не смогли стать крупными планетами.

Крупнейшие объекты пояса Койпера:

  • Квавар;
  • Орк;
  • Макемаке;
  • Эрида;
  • Хаумеа.

На данный момент Пояс – это один из самых малоизученных объектов. В 2006 году к нему был запущен зонд «Новые горизонты». В 2015 году он достиг Плутона и теперь

продолжает свое движение ради знакомства с новыми объектами.

На протяжении многих тысячелетий человечество наблюдает за кометами. Приближаясь к Солнцу, постепенно их ледяной покров начинал испаряться. Следовательно, первоначально кометы должны располагаться на огромном расстоянии от Звезды. Шли годы и ученые сделали вывод, что где-то за планетарными орбитами должно быть большое облако с космическими телами из камня и льда. Оно получило название Облако Оорта. Даже сейчас, имея мощный технический и научный потенциал, увидеть облако нет возможности, поэтому оно продолжает существовать только в теории. 

12 solnechnaya sistema

 

Размер тел Солнечной системы

Звезда Солнце по праву является самым габаритным космическим телом Солнечной системы. Она светит настолько сильно и ярко, что способна осветить даже отдаленный Плутон. Благодаря солнечному свету на Земле появились живые организмы. Но считается, что Звезда не вечна и в будущем она способна погубить все живое. По расчетам ученых солнечной энергии хватит еще на 4-6 млрд. лет.

Крупнейшей планетой Системы является Юпитер. Его масса в 2,5 раза превышает суммарную массу оставшихся планет. Гигант таит в себе много загадок, ученые до сих пор не могут определить есть ли у него твердое ядро. Многие слышали о Большом Красном Пятне на планете. Параметры его размера в три раза превышают земные.Ученые склоняются, что это уже несколько сотен лет там бушует буря.

13 solnechnaya sistema

Земля считается самым крупным твердым небесным телом в Солнечной системе. По размерам из всех планет земной группы она на первом месте. Ее диаметр 12,7 тыс. км.

Крупнейший естественный спутник Системы – Ганимед.Он относится к Юпитеру. Благодаря диаметру 5,3 тыс. км, он превышает размеры Меркурия.

14 solnechnaya sistema

Самой большой карликовой планетой считается Плутон. В 2015 году он был исследован зондом «Новые горизонты». В результате проведенных исследований выяснилось, что радиус небесного тела составляет 2380 км, что на несколько десятков км больше, чем предполагалось ранее.

15 solnechnaya sistema

Крупнейший астероид Солнечной системы носит название Веста. Его диаметр примерно 525 км, однако форма далеко не круглая. Кто-то может сказать, что это немного. Но если учесть, что однажды на Землю упал астероид диаметром всего 10 км и уничтожил большую часть всего живого на планете, то космический объект диаметром 525 км будет куда более масштабней. Астероид еще называют протопланетой. Считается, что вначале формирования Солнечной системы он мог стать каменистой планетой, но в результате гравитационных сил Юпитера и недостаточно количества вещества, этого так и не произошло.

16 solnechnaya sistema

 

Форма, размер и рельеф Земли

Земной шар является 3-м по отдаленности от Солнца. На сегодняшний день это единственная планета с живыми организмами. Ее возраст примерно 4,5 млрд. 3,8 млрд. лет назад на ней велась активная вулканическая деятельность, дули сильные ветры, шли проливные дожди. В результате начали формировать первые материки и океаны. Примитивная жизнь зародилась около 2,5 млрд. лет назад.

17 solnechnaya sistema

В результате долгих исследований учеными было установлено, что форма Земли – эллипсоид, сплюснутый с двух сторон. В связи с этим ее экваториальный радиус немного больше, чем полярный. Самыми отдаленными точками от центра Земного шара считаются гора Уаскаран и вулкан Чимборасо.

18 solnechnaya sistema

На Земном шаре выделяют 6 материков и 5 океанов. 2/3 земной поверхности занято водами Мирового океана, и только лишь 1/3 – это суша.

19 solnechnaya sistema

Все неровности на земной поверхности называют рельефом Земли. Формировался он на протяжении многих тысячелетий в результате внешних и внутренних процессов. Основные события, которые влияют на формы рельефа Земли:

  • движение тектонических структур, что приводит к формированию разломов, появлению складок, извержению вулканов;
  • выветривание – на образование рельефа также влияют ветры, вода, живые организмы;
  • деятельность человека.

Рельеф земной поверхности меняется очень медленно, для этого требуются миллионы лет. Только в результате какого-нибудь стихийного бедствия может произойти моментальная смена формы незначительного участка Земли.

Всего существует четыре основных формы рельефа Земли: горы, плато, холмы, равнины.

  • Горы – возвышенности, высота которых превышает 500 метров. Они занимаю 25% рельефа поверхности Земли. Самая высокая точка планеты – г. Эверест, ее высота 8848 м. В число высочайших пиков также входят Чогори, Лхоцзе, Макалу Чо-Ойю.
  • Равнины – основная форма рельефа Земли. В эту группу попадает любая территория, в пределах которой разница между самой низкой и самой высокой точкой не превышает 200 метров. Крупнейшими равнинами планеты считаются – Амазонская низменность, Восточно-Европейская равнина, Среднесибирское плоскогорье, Аравийское плоскогорье, Западно-Сибирская низменность.
  • Холмы – небольшие возвышенности. Средняя высота 200 метров. Как правило, они не объединяются в системы, а располагаются одиночно.
  • Плато – это определенные участки равнин, расположившиеся на некой возвышенности. Они бывают и на суше, и на морском дне.
 

Строение Земли

Земной шар имеет  3 оболочки: атмосфера, гидросфера и литосфера.

Атмосфера – это воздушная оболочка, выполняющая роль защитного купола. Ее задача защищать планету от разного космического мусора. Попадая в слой атмосферы, большая часть космических объектов сгорает в ней, так и не достигнув земной поверхности. Оболочка состоит из газов, ее состав меняется только в результате пагубного антропогенного воздействия. Атмосфера делится на несколько слоев:

  • Тропосфера – самый нижний и плотный слой. Его верхняя граница находится на отметке 6-20 км. Ширина слоя зависит от температуры: чем теплее, тем он шире. Если посмотреть на строение Земли в разрезе, то можно увидеть, что самая узкая тропосфера будет в районе полюсов, соответственно – на экваторе слой достигает в ширину максимальных отметок. Именно в тропосфере происходят все климатообразующие процессы: круговорот воды, формируются циклоны и антициклоны и т.д.

Между тропосферой и стратосферой находится переходный слоя – тропопауза.

  • Стратосфера - в этом слое летают самолеты, включая сверхзвуковые. Воздух здесь более разряженный, с набором высоты меняется температура от -560С до 00 С. Верхняя граница достигает 50 км. В 2005 году в слое были найдены следы жизни. Одни склоняются к тому, что это доказывает теорию зарождения жизни из космоса. Другие предполагают, что это мутировавшие бактерии с Земли.

Переходный слой между стратосферой и мезосферой носит название стратопауза.

  • Мезосфера и озоновый слой. Благодаря наличию в строении планеты Земля озонового слоя человечество защищено от ультрафиолетового излучения. На его формирование повлияли жители планеты. Растения вырабатывают кислород, который поднимается по слоям атмосферы. Когда он встречается с ультрафиолетом, то вступает в реакцию, в результате которой выделяется озон. Получается, что озон не только защищает планету от ультрафиолета, но и сам образуется в результате его воздействия. Следом за озоновым слоем начинается мезосфера. Жизнь за ним полностью отсутствует. По мезосфере перемещаются ракеты или реактивные самолеты. Это самое холодное место на планете, температура здесь достигает отметки -1430С. Граница слоя доходит до 80 км.

Следующий переходный слой называется мезопауза.

  • Термосфера - температура здесь достигает +20000С. В ней содержится всего 0,1% всего воздуха. За счет того, что воздух сильно разреженный, молекул не хватает для переноса тепла. Поэтому даже такие высокие температуры воспринимаются как холодные. Верхние границы достигают отметки в 700 км.
  • Экзосфера – это самая последняя составляющая часть атмосферы. Высота данного слоя достигает 10 тыс. км. Здесь находятся метеорологические спутники Земного шара.

20 solnechnaya sistema
Источник

Твердая оболочка Земного шара называется литосфера. Ее толщина варьируется от 5 до 90 км. Формирование литосферы происходит до сих пор. В основном эти процессы наблюдаются на дне океана. В основе литосферы лежат кристаллы от охлаждения магмы.

21 solnechnaya sistema
Источник

Гидросфера – это водная оболочка планеты. Она включает в себя воды Мирового океана, поверхностные и подземные воды, а также воду в атмосфере.

22 solnechnaya sistema
Источник

Внутреннее строение Земли состоит из следующих слоев:

  • Земная кора – ее толщина варьируется от 3-15 км под океаном, до 75 км на материках. По отношению ко всему объему планеты слой земной коры будет тоньше, чем кожура персика.
  • Мантия – слой, расположившийся под земной корой. С греческого языка его название переводится как покрывало. Ученые предполагают, что верхняя часть слоя является достаточно плотной. На глубине 50-250 км слой становится более расплавленным. Он получил название магма. Считается, что она перемещается со скоростью несколько сантиметров в год. Температура магмы варьируется от +2 до +5 тыс. 0С.
  • Ядро – находится на глубине 2900 км. Его шарообразная форма в диаметре достигает 3500 км. Ядро состоит из внешней и внутренней части. Во внутреннем ядре температура достигает +10000 0С, но при этом оно остается твердым. Внешнее ядро является жидким, температура в нем до +4300 0С.

23 solnechnaya sistema
Источник

 

Как парниковый эффект влияет на климат Земли

Земная атмосфера способна пропускать солнечные лучи и при этом она задерживает тепловое излучение с поверхности.  Все эти процессы приводят к накоплению тепла. Усугубляет ситуацию человеческая деятельность, в результате которой в атмосферу попадают различные газы и выбросы. Все это запускает механизм парникового эффекта. Впервые данное понятие появилось еще в 1827 г благодаря Ж.Фурье, который написал целую статью о формировании земного климата.Он же предположил, что оптические свойства стекла и земной атмосферы одинаковы. Немного позже физик Аррениус, исследуя свойства водяного пара и углекислого газа, пришел к выводу, что их накопление в атмосфере способно повышать температуру всего Земного шара.

Парниковые газы задерживают тепловое излучение Земли. К ним относят:

  • углекислый газ;
  • закись азота;
  • метан;
  • гидрофторуглероды;
  • гексафторид серы;
  • перфторуглероды;
  • фреоны;
  • оксид азота.
 

Еще одной основной причиной парникового эффекта является водяной пар, который только усиливает эффект. Он приводит к росту влажности и температуры.

Высокая концентрация парниковых  газов  влияет на изменение теплового баланса. Кроме этого фреон и оксид азота разрушают и истончают озоновый слой, что приводит к образованию озоновых дыр. Результат – рост ультрафиолетового излучения.

Последствиями парникового эффекта являются:

  • изменение уровня осадков – в некоторых регионах планеты дожди начинают идти все реже, в то время как другие страдают от обильных ливней;
  • повышение уровня воды в Мировом океане – таяние льдов Гренландии и Антарктиды приведет к затоплению больших участков суши;
  • гибель экосистем - быстрое изменение климата приведет к тому, что некоторые биологические виды не смог быстро адаптироваться к новым условиям и начнут вымирать. Исчезновение одних видов повлечет за собой исчезновение и других, сработает «эффект домино».

 

Рельеф и природа Луны

Единственный естественный спутник Земного шара называется Луна. Расстояние от Луны до Земли 384 467 км.

24 solnechnaya sistema

Внутреннее строение земного спутника:

  • кора;
  • верхняя мантия;
  • средняя мантия;
  • нижняя мантия;
  • ядро.

25 solnechnaya sistema
Источник

Поверхность спутника покрывает реголит – смесь пыли и мельчайших обломков, которая образовалась в результате падения метеоритов на Луну. Толщина этого слоя варьируется от нескольких сантиметров до десятков метров.

26 solnechnaya sistema

Лунная атмосфера сильно разрежена, что приводит к сильнейшим температурным перепадам. Столбик термометра на неосвещенной стороне опускается до -1730С, в то время как освещенная сторона может прогреваться до +1270С. Породы, расположившиеся на глубине 1 метр, имеют постоянную температуру -350С.  

Если посмотреть невооруженным глазом  на Луну с Земли, то первоначально может показаться, что она имеет ровную гладкую поверхность. Но стоит только взять в руки бинокль или телескоп, наблюдатель сразу убеждается в противоположном. Природа Луны достаточно интересна. На ее поверхности есть горы и долины, борозды и кратеры.

Темные участки, которые видны с земной поверхности, первые исследователи считали водоемами, они именовались морями, соответственно светлые были сушей. Со временем выяснилось, что никакой воды на Луне нет, но такая форма рельефа как моря сохранилась до сих пор. На земном спутнике есть  моря: Дождей, Кризисов, Ясности. Кроме них есть Океан Бурь.

На сегодняшний день все темные участки лунной поверхности являются относительно равнинной местностью. Они образовались примерно 4 млрд. лет назад во время активной геологической деятельности. Темный цвет им придала застывшая лава. Светлые участки Луны, на которые лава не попала, называются материками. На них огромное количество кратеров, большая часть имеет возраст несколько миллиардов лет. В морях кратеров значительно меньше, практически все они появились уже после того, как эти формы рельефа были залиты лавой. Древнейшие из них остались навеки под толстым слоем базальта.

27 solnechnaya sistema

Многие кратеры сформировались в результате падения огромных метеоритов. После столкновения образуется большое углубление, с которого выбрасывается масса породы. Обломки этих пород падают опять на поверхность и образуют углубления меньшего размера, их называют вторичные кратеры. Расположены они вокруг основного кратера. Всего в рельефе Луны более 1 млн. таких форм.

Самый большой кратер находится на обратной стороне спутника – Аполлон. Его диаметр 524 км. С Земли его не видно. На видимой стороне крупнейшим кратером является Байи с диаметром 301 км. 

28 solnechnaya sistema
Кратер Байи

Важное место в рельефе поверхности Луны занимают горные вершины и хребты. Внешне они похожи на земные, вот только там нет ледников, рек, озер, растений. Лунные горы – это каменные глыбы, высотой несколько километров. Самыми известными считаются Аппенины, Карпаты, Кавказ, Алтай, Альпы. Названия у лунных гор такие же как на Земле. Наивысшей точкой на поверхности Луны является пик Гюйгенса - 5,5 км.

29 solnechnaya sistema

Еще одна интересная форма в строении  рельефа Луны – борозды. Если на них посмотреть, то кажется, что кто-то взял через лунную поверхность прочертил линию и сравнял все на этом пути. Протяженность некоторых борозд достигает несколько сот километров, а ширина остается незначительной. На сегодняшний день не существует научного объяснения появления такой интересной формы рельефа.

30 solnechnaya sistema

К числу основных форм рельефа Луны относят уступы - это когда один участок поверхности опускается по отношению к другому. В числе известных уступ Прямая Стена. Его протяженность 120 км, высота – 300 м. С земной поверхности уступ можно увидеть примерно через 7 дней после новолуния, в это время он отбрасывает тень на поверхность спутника.  

31 solnechnaya sistema

 

Исследование Луны космическими аппаратами

На сегодняшний день Луна – это единственный внеземной объект, на который ступала нога человека.  Его изучение с помощью космических аппаратов началось в середине ХХ века. В 1959 г аппарат СССР «Луна-1» приблизился к спутнику на расстояние 3725 км. Проведенное исследование позволило понять, что у Луны нет магнитного поля. В этом же году «Луна-2» сел на лунную поверхность и зафиксировал несколько кратеров. Первые снимки лунной поверхности удалось получить лишь благодаря третьей миссии. Но их качество было далеко не идеальным.

В 1962 г к Луне подлетел первый американский зонд «Рейнджер-4», но он был обречен. Спустя два года «Рейнджер-7» смог сделать около 4 тысяч фотографий лунной поверхности. Спустя еще 2 года на спутник совершил безопасную посадку аппарат «Луна-9». Снимки, сделанные им, были более качественными. В это же время на лунную орбиту были отправленные американские зонды, что позволило зафиксировать 99% всей поверхности спутника. Первыми людьми, высадившимися на Луну, стали Нил Армстронг и Базз Олдрин. Это произошло 20 июля 1969 г.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Сколько планет в составе Солнечной системы:
1Семь
2Девять
3Восемь
4Десять
Ответить
3
Вопрос: 2
Какая планета в Солнечной системе является крупнейшей:
1Сатурн
2Юпитер
3Уран
4Нептун
Ответить
2
Вопрос: 3
Назовите планету, которая не относится к земной группе:
1Марс
2Меркурий
3Венера
4Сатурн
Ответить
4
Вопрос: 4
Как называется пояс небесных объектов, состоящих изо льда:
1Пояс астероидов
2Пояс Койпера
3Пояс метеоритов
4Пояс комет
Ответить
2
Вопрос: 5
Как называется самый большой кратер на видимой стороне Луны:
1Эверест
2Апполон
3Прямая Стена
4Байи
Ответить
4
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Сколько планет в составе Солнечной системы:
1) Семь 2) Девять 3) Восемь 4) Десять
2 вопрос:

Какая планета в Солнечной системе является крупнейшей:
1) Сатурн 2) Юпитер 3) Уран 4) Нептун
3 вопрос:

Назовите планету, которая не относится к земной группе:
1) Марс 2) Меркурий 3) Венера 4) Сатурн
4 вопрос:

Как называется пояс небесных объектов, состоящих изо льда:
1) Пояс астероидов 2) Пояс Койпера 3) Пояс метеоритов 4) Пояс комет
5 вопрос:

Как называется самый большой кратер на видимой стороне Луны:
1) Эверест 2) Апполон 3) Прямая Стена 4) Байи
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Восемь
2 вопрос: Юпитер
3 вопрос: Сатурн
4 вопрос: Пояс Койпера
5 вопрос: Байи