6.1. Планеты Солнечной системы

Планета (от греческого aster planetes – блуждающая звезда) – небесное тело, движущееся вокруг Солнца в его гравитационном поле и светящееся отражённым солнечным светом. Масса планет слишком мала для того, чтобы внутри её могли протекать характерные для звёздных недр ядерные реакции.

Мы живём на планете Земля и вместе с ней путешествуем по орбите вокруг звезды по имени Солнце. Вокруг Солнца вращается 9 крупных небесных тел, светящихся отражённым солнечным светом (рис.2). Такие тела мы будем называть планетами.

Ближе всех к Солнцу располагается Меркурий, он невелик. Следом идёт Венера, по размерам почти повторяющая свою соседку Землю (~0,8m_з). Земля находится в среднем на расстоянии 149,6 млн. км от Солнца. Эта величина называется астрономической единицей (а.е.). После Земли расположен Марс. А вот что за Марсом, надо сказать особо. Потому что на месте, где полагается находиться следующей планете, никакой планеты нет. Вместо неё там находится Пояс астероидов. Астероид – это небольшой каменный объект, болтающийся в космосе. Иногда он бывает из железа. А Пояс астероидов – это множество валунов, разбросанных по одной орбите. Может быть, все они и есть обломки планеты, место которой занимают. Развалилась ли планета по собственной инициативе, или ей помогли, до сих пор неизвестно. Следом за поясом помещается огромный Юпитер, потом Сатурн с кольцом. После него не различимый простым глазом Уран, далее Нептун и, наконец, маленький Плутон.

По физическим характеристикам планеты делятся на 2 группы: планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). О Плутоне известно очень мало, но, по-видимому, он ближе по своему строению к планетам земной группы.

В приложении 2 приведены некоторые физические характеристики планет, позволяющие установить основные различия планет-гигантов и планет земной группы. Планеты-гиганты значительно больше по размерам и массе, меньше по плотности, быстрее вращаются. Имеется ещё одно важное различие. Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку, получаемому ими от Солнца. Тепловой поток из недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с поступающим от Солнца, и то же самое, по-видимому, верно и для других планет земной группы. Планеты-гиганты имеют многочисленные семейства спутников. Каждое такое семейство является маленьким подобием Солнечной системы. Юпитер, Сатурн и Уран, кроме того, обладают кольцами, состоящими из множества мелких тел (обломков).

Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд. лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого было расположено молодое Солнце. Эта протопланетная туманность образовалась, по-видимому, вместе с Солнцем из межзвёздного вещества, плотность которого превысила критический предел. По некоторым данным (присутствие специфических изотопов в метиоритах), такое уплотнение произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды.

Протопланетное облако было неустойчивым, оно становилось всё более плоским, твёрдые пылинки сближались, сталкивались, образовывали тела всё больших и больших размеров, и в относительно короткий срок (по разным оценкам, от 10⁵ до 10⁸ лет) сформировались 9 больших планет. Астероиды, кометы, метеориты являются, вероятно, остатками материала, из которого сформировались планеты.

В приложении 3 представлены данные о химическом составе атмосфер Венеры, Земли, Марса и Юпитера. На Венере и Марсе основными компонентами атмосферы являются СО₂ и N₂, на Земле О₂ и N₂. Причины этого различия следующие:

1) на Земле имеется много жидкой воды, которая растворяет СО₂ и переводит его в осадочные породы;

2) растительный покров Земли перерабатывает СО₂ в О₂. Наиболее

резко от земной атмосферы отличаются атмосферы Юпитера и других планет-гигантов, которые состоят, главным образом, из водорода и гелия. Из спутников планет только Титан имеет плотную атмосферу.

Рисунок 2. Относительные размеры планет и Солнца

Движение планет вокруг Солнца описывается законами Кеплера. Эти законы математически выводятся из закона всемирного тяготения, хотя были сформулированы на основе наблюдений за движениями планет задолго до его открытия. Плоскости эллиптических орбит всех планет лежат почти в одной плоскости (плоскости эклиптики). Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении – против часовой стрелки. Все планеты и Солнце вращаются в одном направлении – вокруг своих осей. Расстояния планет до Солнца составляют некоторую прогрессию, определяемую правилом Тициуса – Боде. Именно этот факт послужил стимулом для поиска новых планет.

Итак, в состав Солнечной системы входит Солнце, 9 больших планет вместе с 44 спутниками, более 100000 астероидов (малых планет), порядка 10¹¹ комет, а также бесчисленное множество метеорных тел. Закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на единое происхождение системы в целом.