Как измеряют массу планет

Масса Земли

Чтобы точно узнать, сколько весит Земля, необходимо знать состав и вес веществ, из которых состоит планета.

  1. Мантия. Масса этой оболочки составляет примерно 4,05 Х 10 24 кг.
  2. Ядро. Эта оболочка весит меньше мантии — всего 1.94 Х 10 24 кг.
  3. Кора земная. Данная часть очень тонкая и весит всего 0,027 Х 10 24 кг.
  4. Гидросфера и атмосфера. Эти оболочки весят 0,0015 Х 10 24 и 0,0000051 Х 10 24 кг, соответственно.

Сложив все эти данные, получаем вес Земли. Однако по разным источникам масса планеты различна. Так сколько весит планета Земля в тоннах, и сколько весят другие планеты? Вес планеты составляет 5,972 Х 10 21 т. Радиус — 6370 километров.

На основе принципа гравитации можно с легкостью определить вес Земли. Для этого берется нить, и на нее подвешивается маленький груз. Его местоположение определяется точно. Рядом размещают тонну свинца. Между двумя телами возникает притяжение, из-за которого груз отклоняется в сторону на незначительное расстояние. Однако даже отклонение в 0,00003 мм дает возможность вычислить массу планеты. Для этого достаточно измерить силу притяжения по отношению к весу и силу притяжения малого груза к большому. Полученные данные позволяют провести расчеты массы Земли.

Экзальтация планеты в знаке зодиака

Стоит иметь в виду, как определить планету в знаке зодиака, и для выявления знаков возвышения. Их еще называют знаками экзальтации, ведь в них характеристики астрономических объектов сильно видны на внешнем слое, являясь, по сути, следующим за управителем положением, когда так мощно открываются свойства тел. Но знаки возвышения не полностью гармоничны с планетами. Здесь отлично определяется одна черта, но становятся слабее остальные, что четко различается с господствующим положением.

Для каждой планеты существует единственный знак возвышения:

  • Для Солнца – Овен. Здесь особо сильно проявляются склонность к активности, импульсивности и силе. На ум приходит весна, когда Солнце находится в созвездии Овна, а жизненная сила – на пике. Но тут же становится более явной внутренняя нестабильность, так как знак стремится к всплеску продуктивности и стремительности порывов.

  • Для Луны – Телец. В этом созвездии особенно полно проявляются такие качества Луны, как плодородие, забота, склонность к созиданию, деторождение. Это становится реальным, поскольку Телец проявляет себя «садовником», дарующим новое существование. Но его внешняя мягкость может обмануть. Знаку недостает адаптивности, возможности отступать, что имеется в запасе у планеты. Так что эти проявления и становятся менее явными.

  • Для Меркурия – Дева. Для этой пары управитель и знак возвышения идентичны. Склонность Меркурия к аналитике растет, а способность работать сообща и простота, напротив, притупляются.

  • Для Венеры – Рыбы. В таком положении Венера весьма чувствительна, подвержена эмоциям, любви и романтическим порывам. Но Рыбам удается пошатнуть внутреннюю стабильность планеты. Кажущаяся мягкой снаружи, она обладает стержнем, которого многим недостает. В Рыбах его нет, так что созвездию не хватает навыков для детальных выводов и четкому выбору, но сильно проявление эмоций.

  • Для Марса – Козерог. Наблюдается повышение делового подхода и практической деятельности. Но меньше проявляются амбиции, склонность к риску, импульсивности и изобретательности, так как Козерогу больше по душе приходятся более знакомые стабильные вещи.

  • Для Юпитера – Рак. Такая комбинация характеризуется повышением способности развиваться, становиться больше и покровительствовать, утверждаться, хотя стремление к достижению целей спадает.

  • Для Сатурна – Весы. Выделяются такие ценности, как справедливость и равенство, но страдают логика и умение владеть собой.

Нужно знать не только, как определить планету в знаке, но и тот факт, что не существует однозначной позиции по отношению к знакам возвышения. Споры идут о планетах, открытых позднее остальных. Большинство экспертов сходятся на том, что для Урана таким знаком становится Скорпион. Подобная комбинация способствует усилению конструктивности, изменчивости и поиску свободы, что объясняют главной характеристикой Скорпиона – независимостью и склонностью Урана к обнаружению смыслов в разбитых устойчивых образованиях.

Возраст небесных тел

Возраст Земли определяют разными методами. Самый точный из них состоит в определении возраста горных пород. Он заключается в подсчете отношения количества радиоактивного урана к количеству свинца, находящихся в данной породе. Дело в том, что свинец является конечным продуктом самопроизвольного распада урана. Скорость этого процесса известна точно, и изменить ее нельзя никакими способами. Чем меньше урана осталось и чем больше свинца накопилось в породе, тем больше ее возраст. Самые древние горные породы в земной коре имеют возраст несколько миллиардов лет. Земля в целом возникла, очевидно, несколько раньше, чем земная кора. Изучение окаменелых Ъстатков животных и растений показывает, что за последние сотни миллионов лет излучение Солнца существенно не изменилось. По современным оценкам возраст Солнца составляет около 5 млрд. лет. Солнце старше Земли

Есть звезды, которые много моложе, чем Земля, например — горячие сверхгиганты. По темпу расходования энергии горячими сверхгигантами можно судить о том, что возможные запасы их энергии позволяют им расходовать ее так щедро лишь короткое время. Значит, горячие сверхгиганты молоды — им 106—107 лет.

Молодые звезды находятся в спиральных ветвях галактики, как и газовые туманности, из вещества которых возникают звезды. Звезды, не успевшие рассеяться из ветви, молоды. Выходя из ветви, они стареют.

Звезды шаровых скоплений, по современной теории внутреннего строения и эволюции звезд, самые старые. Им может быть более 1010 лет Ясно, что звездные системы — галактики должны быть старше, чем звезды, из которых они состоят. Возраст большинства из них должен быть не меньше чем 1010 лет

В звездной Вселенной происходят не только медленные изменения, но и быстрые, даже катастрофические. Например, за время порядка года обычная на вид звезда вспыхивает, как «сверхновая» (§ 24.3), и примерно за то же время ее яркость спадает.

В результате она, вероятно, превращается в крохотную звезду, состоящую из нейтронов и вращающуюся с периодом порядка секунды и быстрее, (нейтронную звезду). Ее плотность возрастает до плотности атомных ядер (1016 кг/м ), и она становится мощнейшим излучателем радио- и рентгеновских лучей, которые, как и ее свет, пульсируют с периодом вращения звезды. Примером такого пульсара, как их называют, служит слабая звездочка в центре расширяющейся Крабовидной радиотуманности ($ 24.3). Остатков вспышек сверхновых звезд в виде пульсаров и радиотуманностей, подобных Крабовидной, известно уже много.

Вопрос о происхождении Солнечной системы должен решаться вместе с проблемой происхождения и развития звезд. Пожалуй, ее трудно решить правильно без знания того, как формируются и развиваются галактики.

62.69. Формулы для любого космического тела

Любое космическое тело для удобства расчетов можно считать шаром, плотность которого одинакова в любой точке и равна некоторому среднему значению плотностей всех отдельных точек. В таком случае формула эквивалентности массы, плотности и объема с учетом геометрической формул объема шара будет иметь вид:

Связь массы, плотности и радиуса любого космического тела: $M = \frac{4}{3}\pi \rho R^3$

M – Масса тела

R – Примерный радиус тела

ρ – Средняя плотность 

Для удобства оценки массы двух космических тел на предмет отличий стоит заметить, что согласно формуле, масса зависит от плотности и третьей степени радиуса тела.

Также высокую применимость имеют все формулы гравитации, поэтому есть необходимость напомнить их:

Ускорение свободного падения на поверхности любого космического тела: $g = \frac{GM}{R^2}$

Первая космическая скорость вблизи поверхности любого космического тела: $V_1 = \sqrt{\frac{GM}{R}}$

G – Гравитационная постоянная, равная $6,7 \cdot 10^{-11} H \cdot \text{м}^2/\text{кг}^2 $

M – Масса тела

R – Примерный радиус тела

Комбинация этих формул может дать еще одну применимую на ЕГЭ формулу:

Первая космическая скорость вблизи поверхности любого космического тела выраженная через ускорениесвободного падения на поверхности этого тела: $V_1 =\sqrt{gR}$

Для получения последней формулы необходимо внести определение эксцентриситета орбиты.

Эксцентриситет – мера отличия эллипса от окружности, существует в границах 0

Так, если сравнить два эллипса с эксцентриситетами e2 > e1, то второй эллипс будет более вытянут в горизонтальной плоскости и сильнее сжат в вертикальной.

Чем меньше значение эксцентриситета, тем сильнее орбита похожа на окружность, а чем больше – тем сильнее отличается. При эксцентриситете, равном единице, орбита тела становится параболой.

Эксцентриситет эллиптической орбиты можно найти по следующей формуле: $\varepsilon = \sqrt{1 — \frac{b^2}{a^2}}, \text{где} \; b — \text{малая полуось}, a — \text{большая полуось эллипса}$

Замкнутость орбиты вызвана попыткой тела покинуть гравитационное притяжение своего небесного тела (планеты/спутника/астероида). Если телу удается покинуть гравитационное притяжение планеты (то есть эксцентриситет тела стал равен 1), значит тело достигло второй космической скорости (скорость убегания) — наименьшей скорости, которую необходимо придать объекту для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него.

Формула второй космической скорости: $V_{11} = \sqrt{2}V_1 = \sqrt{2gR} = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$, где все величины уже были введены в формулах выше.

Прочитано
Отметь, если полностью прочитал текст

Звезда по имени Солнце

Как ни печально это осознавать, но Солнце постепенно расходует свой запас ядерного топлива. Через миллиарды лет оно расширится до размеров гигантской красной звезды, поглотит планеты Меркурий и Венеру, на Земле же температура поднимется до таких показателей, что океаны испарятся в космос, а Земля станет сухим скалистым миром, похожим на сегодняшний Меркурий. Исчерпав весь запас ядерного синтеза, Солнце уменьшится до размеров белого карлика, а через миллионы лет, уже в качестве выгоревшей оболочки, превратится в черного карлика. А ведь 5 миллиардов лет назад Солнца и его 9 планет еще не было. Существует много различных версий появления в облаках космического газа и пыли Солнца в качестве протозвезды и его системы, но в результате миллиардов лет ядерного синтеза современный человек наблюдает его таким, как сейчас.


Вместе с Землей и другими планетами звезда по имени Солнце родилась примерно 4.6 миллиарда лет назад из огромного облака пыли, которое вращалось в космосе. Наша звезда – это шар из пылающих газов, если бы можно было взвесить Солнце, весы показали бы 1990 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кг вещества, состоящего из гелия и водорода.

Гора-вулкан на Марсе – самый высокий хребет в Галактике

Гору, поднявшуюся на 27 километров над поверхностью Марса, недаром, считают самой большой в космическом пространстве. Олимп (ее название) – старый вулкан. Высота горы в 3 раза превышает высоту Эвереста и в 2,6 раза гору на Гаваях – Мауна Кеа (от подножья до черты океана)на Земле.

Гора-вулкан Олимп – самый высокий хребет в космосе

Ученые утверждают, что Олимп имеет такую неимоверную высоту из-за того, что на Марсе не движутся тектонические плиты. Поверхность Олимпа покрывает магма, которая на протяжении миллиардов световых лет извергается и застывает, образуя гору. Не зря, Олимп считают самым большим и мощным вулканом в космическом пространстве.

Жизнь в Солнечной системе

Высказывались предположения, что жизнь в Солнечной системе когда-то существовала за пределом Земли, а может быть, существует и сейчас. Появление космической техники позволило приступить к прямой проверке этой гипотезы. Меркурий оказался слишком горяч и лишенным атмосферы и воды. На Венере тоже очень жарко – на ее поверхности плавится свинец. Возможность жизни в верхнем слое облаков Венеры, где условия гораздо мягче, пока не более чем фантазия. Луна и астероиды выглядят совершенно стерильными.

Большие надежды возлагались на Марс. Замеченные в телескоп 100 лет назад системы тонких прямых линий – «каналов» – дали тогда повод говорить об искусственных ирригационных сооружениях на поверхности Марса. Но теперь мы знаем, что условия на Марсе неблагоприятны для жизни: холодно, сухо, очень разреженный воздух и, как следствие, сильное ультрафиолетовое излучение Солнца, стерилизующее поверхность планеты.

Правда, есть признаки того, что климат Марса существенно менялся и, возможно, когда-то был более благоприятным для жизни. Известно, что в далеком прошлом на поверхности Марса была вода, поскольку на детальных изображениях планеты видны следы водной эрозии, напоминающие овраги и сухие русла рек.

Иллюстрация на тему «Есть ли жизнь на Марсе?»

Хотя в атмосферах планет-гигантов много органических молекул, трудно поверить, что при отсутствии твердой поверхности там может существовать жизнь. В этом смысле значительно интереснее спутник Сатурна Титан, у которого есть не только атмосфера с органическими компонентами, но и твердая поверхность, где могут скапливаться продукты синтеза. Правда, температура этой поверхности (90 К) скорее подходит для сжижения кислорода

Поэтому внимание биологов больше привлекает спутник Юпитера Европа, хотя и лишенная атмосферы, но, по-видимому, имеющая под своей ледяной поверхностью океан жидкой воды

Некоторые кометы почти наверняка содержат сложные органические молекулы, образовавшиеся еще в эпоху формирования Солнечной системы. Но трудно вообразить себе жизнь на комете. Итак, пока у нас нет доказательств, что жизнь в Солнечной системе существует где-либо за пределом Земли.

Состав Солнечной системы

Солнце

Это звезда, без которой не могло бы существовать жизни на Земле. Она дает нам энергию и тепло. Согласно классификации звезд, Солнце – желтый карлик. Возраст около 5 млрд. лет. Имеет диаметр на экваторе равный 1 392 000 км, в 109 раз больше земного. Со скоростью 250 км/сек наша звезда мчится в космосе вокруг центра галактики, до которого «всего» 26 000 световых лет. И на один оборот уходит около 180 миллионов лет.

Период вращения на экваторе – 25,4 дня и 34 дня у полюсов. .Температура внутри ядра примерно 15 млн градусов Цельсия. Температура на поверхности около 5500 градусов Цельсия.

Звезда по химическому составу состоит в основном из водорода и гелия. По сути, это гигантский термоядерный реактор. Положение Солнца на главной последовательности показывает, что оно ещё не исчерпало свой запас водорода для ядерного синтеза и находится примерно в середине своей эволюции.

Теперь по порядку разберемся сколько планет вокруг солнца вращается, в солнечной системе и характеристики планет.

Межпланетное пространство

Помимо яркого света, желтая звезда излучает непрерывный поток заряженных частиц. Он называется «солнечный ветер», распространяется со скоростью 1,5 млн. км/час, образуя околосолнечную область – гелиосферу. Потоки частиц способны срывать атмосферу космических тел, не защищенных магнитными полями, что произошло с Венерой и Марсом.

Космические лучи происходят извне Солнечной системы.

Как плотность космических лучей в межзвёздной среде, так и сила магнитного поля Солнца изменяются с течением времени, таким образом, уровень космического излучения в Солнечной системе непостоянен, хотя величина отклонений достоверно неизвестна.

Межпланетная среда является местом формирования, по крайней мере, двух дископодобных областей космической пыли.

Характеристика звезды Солнце

2Характеристика небесного тела звезды Солнце имеет следующий вид:

  1. Химический состав. Основные компоненты Солнца — это гелий и водород. Естественно, звезда включает и другие элементы, однако их удельный вес очень мизерный.
  2. Температура. Значение температуры существенно различается в разных зонах, так, в ядре она достигает 15.000.000 градусов Цельсия, а на видимой части — 5.500 градусов Цельсия.
  3. Плотность. Составляет 1,409 г/см3. Самая большая плотность отмечена в ядре, наименьшая — на поверхности.
  4. Масса. Если описывать массу Солнца без математических сокращений, то число будет выглядеть, как 1.988.920.000.000.000.000.000.000.000.000 кг.
  5. Объем. Полное значение — 1.412.000.000.000.000.000.000.000.000.000 кубических килограмм.
  6. Диаметр. Этот показатель составляет 1391000 км.
  7. Радиус. Радиус звезды Солнце — 695500 км.
  8. Орбита небесного тела. Солнце имеет собственную орбиту, которая пролегает вокруг центра Млечного пути. Полный оборот занимает 226 миллионов лет. Расчеты ученых показали, что скорость движения невероятно высока — почти 782000 километров в час.

Значения из эфемерид DE405

Эфемериды DE405 / LE405 из Лаборатории реактивного движения — это широко используемые эфемериды, датируемые 1998 годом и охватывающие всю Солнечную систему. Таким образом, массы планет образуют самосогласованный набор, что не всегда верно для более свежих данных (см. Ниже).

Планеты и естественные спутники Масса планеты (относительно Солнца × 10 −6 ) Масса спутника (относительно родительской планеты) Абсолютная масса Средняя плотность
Меркурий 0. 166 01 3,301 × 10 23  кг 5,43 г / см 3
Венера 2. 447 8383 4,867 × 10 24  кг 5,24 г / см 3
Система
Земля / Луна
3 040 432 633 33 6.046 × 10 24  кг 4,4309 г / см 3
  Земля 3. 003 489 596 32 5,972 × 10 24  кг 5,514 г / см 3
Луна   1. 230 003 83 × 10 −2 7.348 × 10 22  кг 3,344 г / см 3
Марс 0,3227151 6,417 × 10 23  кг 3,91 г / см 3
Юпитер 954,79194 1,899 × 10 27  кг 1,24 г / см 3
  Ио   4,70 × 10 −5 8,93 × 10 22  кг  
Европа   2,53 × 10 −5 4,80 × 10 22  кг  
Ганимед   7,80 × 10 −5 1,48 × 10 23  кг  
Каллисто   5,67 × 10 −5 1,08 × 10 23  кг  
Сатурн 285,8860 5,685 × 10 26  кг 0,62 г / см 3
  Титан   2,37 × 10 −4 1,35 × 10 23  кг  
Уран 43,66244 8,682 × 10 25  кг 1,24 г / см 3
  Титания   4,06 × 10 −5 3,52 × 10 21  кг  
Оберон   3,47 × 10 −5 3,01 × 10 21  кг  
Нептун 51,51389 1.024 × 10 26  кг 1,61 г / см 3
  Тритон   2,09 × 10 −4 2,14 × 10 22  кг  
Карликовые планеты и астероиды
Система
Плутон / Харон
0,007396 1,471 × 10 22  кг 2,06 г / см 3
Церера 0,00047 9,3 × 10 20  кг
Веста 0,00013 2,6 × 10 20  кг
Паллада 0,00010 2,0 × 10 20  кг

Масса Земли и лунная масса

Если у планеты есть естественные спутники, ее масса обычно указывается для всей системы (планета + спутники), поскольку это масса всей системы, которая действует как возмущение на орбитах других планет. Различие очень незначительное, поскольку естественные спутники намного меньше своих родительских планет (как видно из таблицы выше, где перечислены только самые большие спутники).

Примером могут служить Земля и Луна, отчасти потому, что Луна необычно велика (чуть более 1% массы Земли) по сравнению с ее родительской планетой по сравнению с другими естественными спутниками. Есть также очень точные данные, доступные для системы Земля – Луна, в частности, из эксперимента по лазерной дальнометрии Луны (LLR).

Геоцентрическая гравитационная постоянная — произведение массы времен Земли в ньютоновской гравитационной постоянной — может быть измерена с высокой точностью из орбит Луны и искусственных спутников. Отношение двух масс можно определить по небольшому колебанию орбиты Земли, вызванному гравитационным притяжением Луны.

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Классификация небесных тел Солнечной системы

  • Силикатные небесные тела. Данная группа небесных тел именуется силикатной, т.к. основным компонентом всех ее представителей являются каменно-металлические породы (около 99% от всей массы тела). Силикатная составляющая представлена такими тугоплавкими веществами, как кремний, кальций, железо, алюминий, магний, сера и др. Присутствуют также ледяные и газовые компоненты (вода, лед, азот, углекислота, кислород, гелий водород), однако их содержание мизерное. К этой категории относятся 4 планеты (Венера, Меркурий, Земля и Марс), спутники (Луна, Ио, Европа, Тритон, Фобос, Деймос, Амальтея, др), более миллиона астероидов, обращающихся между орбитами двух планет — Юпитера и Марса (Паллада, Гигея, Веста, Церера и др.). Показатель плотности — от 3 грамм на кубический сантиметр и более.
  • Ледяные небесные тела. Эта группа является самой многочисленной в Солнечной системе. Основная составляющая — ледяная компонента (углекислота, азот, водяной лед, кислород, аммиак, метан и др.). В меньшем количестве присутствует силикатная компонента, а объем газовой крайне незначительный. Эта группа включает одну планету Плутон, крупные спутники (Ганимед, Титан, Каллисто, Харон и др.), а также все кометы.
  • Комбинированные небесные тела. Составу представителей данной группы присуще наличие в больших количествах всех трех компонент, т.е. силикатной, газовой и ледяной. К небесным телам с комбинированным составом относится Солнце и планеты-гиганты (Нептун, Сатурн, Юпитер и Уран). Эти объекты характеризуются быстрым вращением.

Комета

Кометы — это астрономические тела, средний размер которых составляет около 10 километров в диаметре. вращаться вокруг Солнца по сильно эксцентричным орбитам со скоростью до 188000 километров в час.. Всего в Солнечной системе зарегистрировано 3153 кометы (у других звезд во Вселенной, конечно, тоже есть), и их знаменитый «хвост» связан с тем, что, когда они приближаются к Солнцу, ионизирующая энергия указанной звезды вызывает газ кометы ионизируется, поэтому она излучает собственный свет. Хвост может достигать размеров от 10 до 100 миллионов километров.

Рекомендуем прочитать: «8 типов воздушных змеев (и их характеристики)»

Пределы массы звезды

Несмотря на то, что Вселенная бесконечна, тела в ней имеют пределы, прописанные физическими законами. Особенно это касается сложных космических объектов вроде звезд, которые не просто собирают материю, но и излучают энергию.

Возьмем, к примеру, то же излучение. Для его начала требуется преодоления звездой массы в 10–15% процентов от солнечной — иначе водород просто не будет «гореть» в ядерной реакции. Но как только ядро звезды начинает выделять энергию, светило практически перестает набирать массу.

Почему? Дело в том, что звезды существуют за счет баланса между силами гравитации, стремящимися свернуть звезду в сверхплотный шар, и излучения, которое противостоит давлению. Сила энерговыделения, как мы уже знаем, растет вместе с массой. И когда звезда достигает массы в 150 солнечных (3 × 1029 ­кг), ее излучение станет сильнее гравитационного давления. От этого вещество светила просто разнесет по космосу.

Зажженная протозвезда

Интересный факт — преобладание гравитационного сжатия над излучением тоже закончится печально для звезды. Это происходит под конец жизни звезды, когда в ней заканчиваются термоядерные реакции. Тогда она сжимается в белый карлик, или же взрывается сверхновой, оставив по себе нейтронную звезду или даже черную дыру.

Но набрать 150 масс Солнца — уже большое достижение для светила. Звезды формируются в туманностях благодаря сферической аккреции. Проще говоря, звезды «наматывают» на себя спирали вещество со всех сторон. Светиться звезда начинает задолго до окончания своего рождения. Но когда масса «зародыша» светила превышает 10 солнечных (1,99 × 1028 кг), его излучение откинет от звезды материал из туманности, тем самым прекращая набор массы. Из отброшенной материи туманности часто формируются планеты и кометы.

Значит ли это, что 10 солнечных масс — это все, на что может рассчитывать среднестатистическая звезда? И является ли пределом массы планка в 150 Солнц? Ответ на оба вопроса — нет. Но превышение этих пределов требует особенных условий.

Строение Солнца

Схема структуры Солнца. Изображение: Pbroks13 / Wikimedia Commons1-Ядро; 2-Зона лучистого переноса; 3-Зона конвективного переноса; 4-Фотосфера; 5-Хромосфера; 6-Корона; 7-Солнечные пятна; 8-Гранулы; 9-Протуберанец

Конечно, у Солнца, состоящего из газов, нет привычной нам твердой поверхности. Значительную ее часть составляет атмосфера, которая по мере движения к центру светила уплотняется. Тем не менее принято выделять 6 «слоев», из которых состоит звезда. Три из них являются внутренними, а следующие три образуют солнечную атмосферу.

Внутреннее строение Солнца

Внутренняя структура нашей звезды включает следующие слои:

Ядро

В центре светила располагается ядро. Именно в этой области идут термоядерные реакции. Радиус ядра оценивается в 150 тыс. км. Температура здесь не опускается ниже 13,5 млн градусов, а давление доходит до 200 млрд атм. Из-за этого вещество здесь находится в крайне плотном состоянии. Его плотность составляет 150 г/куб. см. Это в 7,5 раз выше плотности золота. Именно такие условия необходимы для протекания термоядерных реакций. Надо понимать, что именно в ядре вырабатывается энергия, которую и излучает Солнце. Все остальные области звезды лишь обогреваются ядром, но сами ее не вырабатывают.

Зона лучистого переноса

Над ядром располагается зона радиации, которую также именуют зоной лучистого переноса. Ее внешняя граница проходит по сфере радиусом 490 тыс. км. Температура постепенно падает от отметки в 7 млн градусов на границе с ядром до 2 млн градусов у внешней границы. Также и плотность вещества снижается с 20 до 0,2 г/куб. см. Тем не менее из-за высокой плотности атомы водорода не могут двигаться. То есть если при нагреве, например, воды ее теплые слои поднимаются на поверхность, перенося туда тепло, то здесь такой механизм не работает – вещество остается неподвижным. Единственный способ энергии пробраться через зону радиации – это длительная цепочка поглощений и излучений фотонов атомами водорода. Из-за этого фотон, возникший при термоядерной реакции в ядре, в среднем «пробирается» наружу через зону радиации примерно 170 тыс. лет!

Зона конвективного переноса

Выше располагается зона конвективного переноса толщиной 200 тыс. км. Здесь плотность уже невысока, и вещество активно перемешивается – нагретые газы поднимаются наверх, отдают тепло, остывают и снова погружаются вниз. Скорость газовых потоков может достигать 6 км/с. Именно это движение порождает магнитное поле Солнца. Температура на поверхности падает до 6000° С, а плотность на три порядка ниже плотности земной атмосферы.

Атмосфера

Атмосфера Солнца состоит из следующих слоев:

Фотосфера

Нижний слой атмосферы называют фотосферой. Именно она излучает тот свет, который согревает планеты Солнечной системы. Толщина фотосферы колеблется от 100 до 400 км. На внешней границе фотосферы температура падает до 4700° С.

Хромосфера

Над фотосферой располагается хромосфера – слой толщиной около 2000 км. Её яркость очень мала, поэтому с Земли её можно наблюдать довольно сложно. Удобнее всего это делать во время солнечных затмений. Она имеет специфический красный оттенок. В хромосфере можно наблюдать спикулы – столбы плазмы, выбрасываемые из нижних слоев хромосферы. Время существования одной спикулы не превышает 10 минут, а длина доходит до 20 тыс. км. Одновременно в хромосфере находится около миллиона спикул. Интересно, что с увеличением высоты температура хромосферы не падает, а растет, и на верхней границе может доходить до 20 000° С.

Корона

Верхний слой атмосферы называется короной. Ее верхняя граница до сих пор четко не определена. Вещество в ней крайне разрежено, однако температура в ней может достигать нескольких миллионов градусов. На сегодня ученым не удалось полностью объяснить, за счет каких механизмов солнечная корона разогревается до такой температуры. В короне можно наблюдать протуберанцы – выбросы солнечного вещества, чья высота над поверхностью звезды может достигать 1,7 млн км.

История попыток определения размера планеты

Ученых всех веков и народов пытались найти ответ на вопрос о том, сколько весит Земля. В древние времена люди предполагали, что планета — это плоская тарелка, которую держат киты и черепаха. В некоторых нациях вместо китов были слоны. В любом случае разные народы мира представляли планету плоской и имеющей свой край.

Во времена Средневековья представления о форме и весе изменились. Первым, кто заговорил о сферическом виде, был Дж. Бруно, однако, за свои убеждения его казнила инквизиция. Другой вклад в науку, который показывает радиус и массу Земли, внес путешественник Магеллан. Именно он предположил, что планета круглая.