Как определить расстояние до планет и измерить размер солнечной системы

Планеты — гиганты

Существуют четыре газовых гиганта, располагающихся за орбитой Марса: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они находятся во внешней Солнечной системе. Отличаются своей массивностью и газовым составом.

Планеты солнечной системы, масштаб не соблюден

Юпитер

Пятая по счёту от Солнца и крупнейшая планета нашей системы. Радиус её – 69912 км, она в 19 раз больше Земли и всего в 10 раз меньше Солнца. Год на Юпитере не самый долгий в солнечной системе, длится 4333 земных суток (неполных 12 лет). Его же собственные сутки имеют продолжительность около 10 земных часов. Точный состав поверхности планеты пока определить не удалось, однако известно, что криптон, аргон и ксенон имеются на Юпитере в гораздо больших количествах, чем на Солнце.

Юпитер, снимок зонда Вояджер-1

Существует мнение, что один из четырёх газовых гигантов на самом деле – несостоявшаяся звезда. В пользу этой теории говорит и самое большое количество спутников, которых у Юпитера много – целых 67. Чтобы представить себе их поведение на орбите планеты, нужна достаточно точная и чёткая модель солнечной системы. Самые крупные из них – Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. При этом Ганимед является крупнейшим спутником планет во всей солнечной системе, радиус его составляет 2634 км, что на 8% превышает размер Меркурия, самой маленькой планеты нашей системы. Ио отличается тем, что является одним из трёх имеющих атмосферу спутников.

Сатурн

Вторая по размерам планета и шестая по счёту в Солнечной системе. В сравнении с остальными планетами, наиболее схожа с Солнцем составом химических элементов. Радиус поверхности равен 57350 км, год составляет 10 759 суток (почти 30 земных лет). Сутки здесь длятся немногим дольше, чем на Юпитере – 10,5 земных часов. Количеством спутников он ненамного отстал от своего соседа – 62 против 67. Самым крупным спутником Сатурна является Титан, так же, как и Ио, отличающийся наличием атмосферы. Немного меньше него по размеру, но от этого не менее известные – Энцелад, Рея, Диона, Тефия, Япет и Мимас. Именно эти спутники являются объектами для наиболее частого наблюдения, и потому можно сказать, что они наиболее изучены в сравнении с остальными.

Сатурн, снимок космического аппарата Кассини в 2007 году

Долгое время кольца на Сатурне считались уникальным явлением, присущим только ему. Лишь недавно было установлено, что кольца имеются у всех газовых гигантов, но у остальных они не настолько явно видны. Их происхождение до сих пор не установлено, хотя существует несколько гипотез о том, как они появились. Кроме того, совсем недавно было обнаружено, что неким подобием колец обладает и Рея, один из спутников шестой планеты.

Уран

Седьмая по счету и третья по размеру планета, радиус которой составляет 25267 км. Справедливо считается самой холодной планетой среди остальных, температура достигает -224 градусов по Цельсию. Продолжительность года — 30 685 суток в земном исчислении (почти 84 года), сутки же ненамного меньше земных – 17 с небольшим часов. Из-за сильной наклонности оси планеты, иногда создается впечатление, будто она не вращается, как остальные небесные тела нашей системы, а катится, подобно шару. Это может наблюдать любой, кого интересует астрономия, геометрическая модель солнечной системы наглядно продемонстрирует этот эффект.

Уран — снимок Вояджера-2 в 1986 году

Спутников у него гораздо меньше, чем у соседнего Сатурна, всего 27. Наиболее известны Титания, Ариэль, Оберон, Умбриэль и Миранда. Они не настолько крупны, как спутники.

Примечательно, что ведя наблюдения за Ураном в свой телескоп, астроном Уильям Гершель сначала не понял, что он наблюдает за планетой, будучи уверен, что он видит комету.

Нептун

Размером восьмая планета солнечной системы очень близка к своему ближайшему соседу, Урану. Радиус Нептуна равняется 24547 км. Год на планете равняется 60 190 суток (приблизительно 164 земных года). В атмосфере зафиксированы самые сильные ветра в нашей системе, скорость которых достигает 260 м/с.

Нептун, вид с Вояджера-2

По сравнению с остальными планетами-гигантами спутников у него совсем мало – всего 14. Самые известные из них – Тритон, третий в солнечной системе спутник, имеющий атмосферу, Протей и Нереида.

Примечательно, что это – единственная из планет, которая была открыта не благодаря наблюдениям, а с помощью математических расчётов.

Определение расстояний в Солнечной системе. Горизонтальный параллакс

Измерить расстояние от Земли до Солнца удалось лишь во второй половине XVIII в., когда был впервые определён горизонтальный параллакс Солнца. По сути дела, при этом измеряется параллактическое смещение объекта, находящегося за пределами Земли, а базисом является её радиус.

Горизонтальным параллаксом (р) называется угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения (рис. 3.11).

Из треугольника OAS можно выразить величину — расстояние OS = D:

где R — радиус Земли. По этой формуле можно вычислить расстояние в радиусах Земли, а зная его величину, — выразить расстояние в километрах.

Очевидно, что чем дальше расположен объект, тем меньше его параллакс. Наибольшее значение имеет параллакс Луны, который меняется в связи с тем, что Луна обращается по эллиптической орбите, и в среднем составляет 57′. Параллаксы планет и Солнца значительно меньше. Так, параллакс Солнца равен 8,8″. Такому значению параллакса соответствует расстояние до Солнца, примерно равное 150 млн км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1 а. е.) и используется при измерении расстояний между телами Солнечной системы.

Известно, что для малых углов sin р ≈ р, если угол р выражен в радианах. В одном радиане содержится 206 265″. Тогда, заменяя sin р на р и выражая этот угол в радианной мере, получаем формулу в виде, удобном для вычислений:

или (с достаточной точностью)

Во второй половине XX в. развитие радиотехники позволило определять расстояния до тел Солнечной системы посредством радиолокации. Первым объектом среди них стала Луна. Затем радиолокационными методами были уточнены расстояния до Венеры, Меркурия, Марса и Юпитера. На основе радиолокации Венеры величина астрономической единицы определена с точностью порядка километра. Столь высокая точность определения расстояний — необходимое условие для расчётов траекторий полёта космических аппаратов, изучающих планеты и другие тела Солнечной системы. В настоящее время благодаря использованию лазеров стало возможным провести оптическую локацию Луны. При этом расстояния до лунной поверхности измеряются с точностью до сантиметров.

Источник

Есть ли еще планеты

Астрологи и астрофизики уже много десятилетий занимаются поиском и открытием экзопланет. Так называют планеты, находящиеся за пределами солнечной системы. Активно в этом помогают телескопы, размещенные на орбите Земли, которые делают снимки и стараются дать точное представление, какого цвета планеты еще существуют. Основная цель этих трудов — найти в космическом безмолвии обитаемую планету, похожую на Землю.

В параметрах поиска основным критерием считается свечение планеты, а точнее отражение ее свечения от звезды, по образу Земли. Бело-голубой цвет не единственный оттенок. По мнению ученых, планета с излучением красного спектра также может быть обитаема. Отражение большей части Земли происходит от водной поверхности это бело-голубое свечение, а отражение от континента с растительностью будет иметь красноватый оттенок.

Пока обнаруженные экзопланеты по своим характеристикам очень похожи на Юпитер.

> Планеты

Исследуйте все планеты Солнечной системы
по порядку и изучите названия, новые научные факты и интересные особенности окружающих миров с фото и видео.

На территории Солнечной системы проживает 8 планет: Меркурий, Венера, Марс, Земля, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Первые 4 относятся к внутренней Солнечной системе и считаются планетами земной группы. Юпитер и Сатурн – большие планеты Солнечной системы и представители газовых гигантов (огромные и наполнены водородом и гелием), а Уран и Нептун – ледяные гиганты (крупные и представлены более тяжелыми элементами).

Ранее девятой планетой считался Плутон, но с 2006 года перешел в разряд карликовых. Впервые эта карликовая планета была найдена Клайдом Томбом. Сейчас это один из крупнейших объектов в поясе Койпера – скопление ледяных тел на внешнем краю нашей системы. Плутон потерял планетарный статус после того, как в МАС (Международный Астрономический Союз) пересмотрели само понятие.

Согласно решению МАС планетой Солнечной системы является тело, которое выполняет орбитальный проход вокруг Солнца, наделена достаточной массой, чтобы сформироваться в виде сферы и очистить территорию вокруг себя от посторонних объектов. Плутон не смог соответствовать последнему требованию, поэтому и стал карликовой планетой. Среди других подобных объектов можно вспомнить Цереру, Макемаке, Хаумеа и Эриду.

При небольшой атмосфере, суровыми поверхностными особенностями и 5-ю спутниками, Плутон считается сложнейшей карликовой планетой и одной из удивительнейших планет в нашей Солнечной системе.

Но ученые не теряют надежды найти загадочную Девятую планету — , после того, как в 2016 году объявили о гипотетическом объекте, влияющем гравитацией на тела из пояса Койпера. По параметрам она в 10 раз превышает земную массу и в 5000 раз массивнее Плутона. Ниже представлен список планет Солнечной системы с фото, названиями, описанием, детальными характеристиками и интересными фактами для детей и взрослых.

Земные планеты Солнечной системы

Первые 4 планеты от Солнца именуют планетами земного типа, потому что их поверхность скалистая. У Плутона также твердый поверхностный слой (замерзший), но он относится к планетам карликового типа.

Планеты газовые гиганты Солнечной системы

Во внешней Солнечной системе проживают 4 газовых гиганта, так как они достаточно огромные и газообразные. Но Уран и Нептун отличаются, так как в них больше льда. Поэтому их именуют также ледяными гигантами. Однако всех газовых гигантов объединяет один момент: все они состоят из водорода и гелия.

МАС выдвинула определение планеты:

• Объект должен вращаться вокруг Солнца;
• Иметь достаточную массу, чтобы приобрести форму шара;
• Очистить свой орбитальный путь от посторонних объектов;

Плутон не смог соответствовать последнему требованию, так как делит орбитальный путь с огромным количеством тел из пояса Койпера. Но не все были согласны с определением. Однако на арене появились такие карликовые планеты как Эрида, Хаумеа и Макемаке.

Также между Марсом и Юпитером проживает Церера. Ее заметили в 1801 году и посчитали планетой. Некоторые до сих пор считают её 10-й планетой Солнечной системы.

Астрономическая единица

Усредненная величина в 149 миллионов километров называется астрономической единицей. Ее используют для выражения любых дистанций между расположенными в окружающем космосе объектами. В России ее записывают как «а. е.». Международное обозначение этой величины – «au», или «Astronomical unit».

В 2012 году ее приравняли к 149 597 870 700 метрам. Тогда же Астрономический Союз причислил ее к Международной Системе Единиц. Однако в действительности она является непостоянной величиной. Для не требующих высокой точности вычислений можно использовать округленное значение в 1496 * 10^11 м. На видео, размещенном ниже, подробно рассказывается о средней дистанции до Солнца.

Зарождение звезды

Каждый год наша планета удаляется от небесного светила все дальше и дальше. К такому заключению в 2004 году пришли российские ученые Виктор Брумберг и Григорий Красинский. Это постепенное удаление может показаться незначительным, поскольку в год оно ограничивается 15 см. Таким образом, каждые 10 лет дистанция увеличивается на 1,5 метра, а каждые 100 лет – на 15 метров. Точная причина того, почему космические тела удаляются друг от друга, долгое время была неизвестна. Однако ученые выдвинули множество интересных гипотез.

Приливы и отливы

Существует версия о том, что расстояние между Землей и Солнцем увеличивается в связи с ослабеванием гравитационного притяжения. Предположительно, Солнце теряет свою массу в связи с солнечным ветром. Его также можно называть звездным ветром Солнца, поскольку аналогичное явление формирует каждая звезда.

Крупный план

Солнце – это звезда из класса желтых карликов. Звездный ветер, в свою очередь, – это непрерывный поток излучения ионов, испускаемый солнечной короной или внешними слоями атмосферы любой другой звезды. Однако скорость увеличения дистанции превосходит расчеты, созданные на основе этой гипотезы.

В 2009 году японские исследователи опубликовали идею, согласно которой постепенное удаление Земли от своего космического светила является следствием приливных сил. Приливные силы в поле тяготения деформируют тела, к которым приложены.

Так, Луна воздействует на нашу планету и вызывает периодические колебания уровня моря. Аналогичным образом Земля воздействует на Солнце, несмотря на колоссальную разницу в размерах этих тел.

Вид с Луны

По причине этого гравитационного взаимодействия с Землей, с течением времени удлиняется период обращения светила вокруг его оси, а планета постепенно удаляется. Точно так же замедляет период осевого вращения Земли ее спутник Луна. С каждым годом она становится на 4 сантиметра дальше от планеты. Нынешняя дистанция до Луны составляет 384 467 км.

Любые измерения и вычисления, сделанные с использованием астрономической единицы, желательно постепенно обновлять. Однако в силу того, что 15 см в космических масштабах имеет маленькое значение, эту единицу измерения продолжают повсеместно использовать для выражения расстояний.

Луна – спутник нашей планеты

Самым близким к нам небесным телом является естественный спутник Земли – Луна. Она сияет на небе по ночам отраженным светом и будоражит воображение мечтателей и поэтов. Размеры Луны достаточно велики для спутника: ее радиус составляет 0,273 радиуса Земли, что равняется 1737 километров, а масса равна 7,3477·1022 кг, что составляет 0,0123 земной массы.

На Луне есть атмосфера, но по сравнению с земной она очень разрежена, и дышать ею нельзя. Из-за отсутствия атмосферы поверхность Луны постоянно подвергается бомбардировкам крупных и мелких метеоритов, самые крупные из них оказывают существенное влияние на лунный рельеф, образуя достаточно глубокие кратеры и впадины.

Тест с ответами: “Солнце”

1. В основном Солнце состоит из: а) водорода + б) гелия в) углерода

2. Какая из перечисленных миссий занимается изучением Солнца: а) Kepler б) SOHO + в) MESSENGER

3. Какая доля от общей массы Солнечной системы содержится в Солнце: а) 75,67% б) 49,32% в) 99,87% +

4. Что такое «солнечный ветер»: а) поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы + б) последняя внешняя оболочка Солнца в) выброс вещества из солнечной короны

5. Последним этапом жизненного цикла Солнца является: а) Нейтронная звезда б) Красный гигант в) Белый карлик +

6. Цикл солнечной активности составляет примерно: а) 28 лет б) 11 лет + в) 5 лет

7. Возраст Солнца составляет примерно: а) 3 миллиарда лет б) 7,2 миллиарда лет в) 4,5 миллиарда лет +

8. Чему равна мера длины «астрономическая единица»: а) расстоянию от Солнца до Земли + б) расстоянию от Солнца до Венеры в) расстоянию от Солнца до Меркурия

9. К какому типу звезд по спектральной классификации относится Солнце: а) Белый карлик б) Красный гигант в) Желтый карлик +

10. В какой области Млечного Пути располагается Солнце: а) Рукав Персея б) Рукав Ориона + в) Горизонт событий

11. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце: а) источник энергии + б) источник топлива в) другие звезды не поддаются изучению

12. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце: а) вторая по расстоянию звезда б) единственная близкая звезда + в) другие звезды не поддаются изучению

13. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце: а) влияет на атмосферу Земли, климат, погоду, энергетические коммуникации и системы связи + б) не влияет на атмосферу Земли, климат, погоду, энергетические коммуникации и системы связи в) источник топлива

14. Расстояние от Земли до Солнца-это такая единица: а) космическая б) солнечная в) астрономическая +

15. В фотосфере яркая область, окружающая солнечное пятно, которая появляется на спектрогелиограмме: а) флоккул + б) протуберанцы в) вспышка

16. Светлые фотосферные пятна, которые выглядят как рисовые зёрна: а) протуберанцы б) гранулы + в) флоккулы

17. Тёмные, относительно холодные области на яркой фотосфере: а) вспышки б) гранулы в) пятна +

18. Массы яркого газа, как пламя, поднимающиеся на сотни тысяч километров над нимбом Солнца: а) флоккулы б) протуберанцы + в) пятна

19. Огромные, короткоживущие, взрывчатые выбросы света и вещества: а) гранулы б) протуберанцы в) вспышки +

20. При каких процессах на Солнце происходят корпускулярные потоки и космические лучи: а) при солнечном ветре б) при хромосферных вспышках + в) при конвекционном движении

21. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью: а) полярные сияния + б) ураганы в) землетрясения

22. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью: а) увеличение техногенных катастроф б) магнитные бури + в) смерчи

23. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью: а) землетрясения б) понижение ионизации верхних слоев атмосферы в) повышение ионизации верхних слоев атмосферы +

24. Обладает ли Солнце магнитным полем: а) нет б) да + в) не изучено

25. К солнечному излучению не относится: а) солнечная радиация б) тепловое излучение в) магнитное излучение +

26. Каким способом осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу: а) теплопередачей б) конвекцией + в) излучением

27. Грануляция на Солнце объясняется: а) конвекцией + б) теплопроводностью в) излучением переноса энергии

28. Где образуются протуберанцы: а) в хромосфере б) в ядре в) в солнечной короне +

29. Видимая поверхность Солнца называется: а) фотосфера + б) корона в) хромосфера

30. Что является источником энергии Солнца: а) ядерные реакции химических элементов б) термоядерные реакции синтеза лёгких ядер + в) химические реакции

Источник

Где находятся границы Солнечной системы

В 1684 г. английский ученый Исаак Ньютон (1642—1727) открыл закон всемирного тяготения. Этот закон строго математически обосновал кеплеровскую схему строения солнечной системы и позволил вычислить орбиту тела, обращающегося вокруг Солнца, даже если тело наблюдалось лишь на части своей орбиты.

Это в свою очередь дало возможность приняться за кометы — небесные тела, которые время от времени появлялись на небе. В древности и в эпоху Средневековья астрономы считали, что кометы появляются без всякой правильности и что движение их не подчинено никаким естественным законам, широкие же массы были убеждены, что единственное назначение комет — предвещать несчастье.

Однако современник и друг Ньютона, английский ученый Эдмунд Галлей (1656—1742) попробовал применить к кометам закон тяготения. Он заметил, что некоторые особенно яркие кометы появлялись в небе через каждые 75—76 лет.

И вот в 1704 г. он предположил, что все эти кометы на самом деле были одним и тем же небесным телом, которое двигалось вокруг Солнца по постоянной эллиптической орбите, причем орбите настолько вытянутой, что значительная ее часть лежала на колоссальном расстоянии от Земли. Когда комета находилась вдали от Земли, она была невидима.

Но через каждые 75 или 76 лет она оказывалась на той части своей орбиты, которая расположена ближе всего к Солнцу (и к Земле), и вот тогда-то она становилась видимой.

Попытка запечатлеть реальные размеры и расстояния планет Солнечной системы от Солнца и друг от друга

Галлей вычислил орбиту этой кометы и предсказал, что она вновь вернется в 1758 г. И действительно, комета появилась в тот год (через 16 лет после смерти Галлея) и с тех пор получила название кометы Галлея.

В ближайшей к Солнцу точке своей орбиты комета Галлея оказывается от него всего лишь примерно в 90 000 000 км, заходя таким образом немного внутрь орбиты Венеры В наиболее же удаленной от Солнца части своей орбиты комета Галлея уходит от него приблизительно в 3 1/₂ раза дальше, чем Сатурн.

Таким образом, к 1760 г. астрономы прекрасно знали, что солнечная система не очерчена орбитой “последней” планеты.

Более того, комета Галлея — одна из комет, относительно близких к Солнцу. Существуют кометы, которые движутся вокруг него по таким невероятно вытянутым орбитам, что возвращаются к нему только раз в несколько столетий, а то и тысячелетий. Они уходят от Солнца не на миллиарды километров, а скорее всего на сотни миллиардов.

Голландский астроном Ян Хендрик Оорт (род. в 1900 г) в 1950 г. высказал предположение, что, возможно, существует целое огромное облако комет (известное как “Облако Оорта”), которые на протяжении всей своей орбиты находятся так далеко от Солнца, что никогда не бывают видимы.

Отсюда следует, что максимальный диаметр солнечной системы может достигать 1000 миллиардов, т. е триллиона (1 000 000 000 000) километров или даже больше. Световому лучу требуется 40 суток, чтобы покрыть такое расстояние. Таким образом, можно сказать, что диаметр солнечной системы превосходит один световой месяц.

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.

История

Солнечная система образовалась четыре с половиной миллиарда лет назад в результате некоего гравитационного коллапса, природа которого полностью не исследована. Известно лишь, что на месте нашей системы когда-то было огромное облако газа и множество астероидов. Из этих небесных тел в итоге возникли все известные нам планеты, а также малые объекты системы. Газовые планеты, равно как и Солнце, появились из того самого первичного облака пыли и газовых смесей. Расстояние между Солнцем и планетами Солнечной системы менялось с течением времени, пока не достигло нынешних стабильных показателей. Достоверно известно лишь то, что в других системах газовые планеты-гиганты находятся ближе к Солнцу, и это делает нашу систему уникальной.

Похожие записи:

29 лунный день. двадцать девятые лунные сутки. день кармического воздаяния Гороскоп на март 2021 года для весов Всемирный день архитектуры «меня не волнуют твои бывшие девушки»: о чем жены врут своим мужьям Привороты на любовь мужчины Печенька с предсказанием гадание