4.5. Солнечная система

Солнце – небольшая звезда, расположенная на периферии галактики и имеющая девять планет. Возраст Солнечной системы оценивается 5 млрд лет. Диаметр Солнца 1,4 млн км, масса 1,99•10³⁰ кг, мощность излучения 3,86•10²⁰ МВт., температура в центре ≈15 млн ^оК, поверхности - 5806 - ^оК.

Примерные относительные размеры планет Солнечной системы показаны на рис.4.3, основные физические параметры представлены в табл. 4.1. Девять планет Солнечной системы принято делить на две относительно обособленные по физическим параметрам группы. В первую входят пять более мелких планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс и Плутон), которые называются планетами земной группы. Во вторую – четыре планеты-гиганта (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Рис. 4.3. Солнце и планеты

Кроме указанных планет в Солнечной системе существует множество мелких твёрдых тел – астероидов, наиболее крупные из которых достигают в поперечнике десятков километров. Основная масса этих астероидов сосредоточена в виде пояса между орбитами Марса и Юпитера.

Планеты-гиганты (в табл.4.1 выделены серым фоном) помимо большой массы характеризуются более низкой плотностью из-за малого содержания тяжёлых элементов. Почти всю их массу составляют водород и гелий, поэтому они не имеют твёрдой поверхности в нашем обычном понимании. Их преимущественно водородная атмосфера по мере движения к центру при определённом давлении переходит в жидкость, затем в твёрдое состояние. Предполагается даже, что на Юпитере в условиях колоссального давления твёрдый водород в центре планеты начинает проявлять металлические свойства. Таким образом, твёрдая поверхность планет группы Юпитера находится на дне океанов глубиной в тысячи километров, состоящих из жидкого водорода

Все эти планеты-гиганты имеют спутники, число которых у Юпитера и Сатурна более десяти. Самые крупные из этих спутников напоминают по строению планеты, некоторые имеют атмосферу, воду в твёрдом состоянии, обладают вулканической активностью или имеют следы былой вулканической деятельности. Помимо спутников вокруг крупных планет вращаются большие массы обломочного материала, образующего кольца, которые особенно выражены у Сатурна.

Таблица 4.1

Планеты Солнечной системы [37, с.82]

Планета или спутник	Рассто­яние от Солнца, а.е.*	Диа­­­­­- метр, км	Масса, _кг_ М+**	Плотность, кг/м3	Период обращения	Период вращения	Нак­лон орбиты, град***		Газы атмосферы, %	Температура, оС
Меркурий	0,39	4878	3,28·1023 0,055	5500	88 суток	58,7 суток	7		Нет	167
Венера	0,72	12102	4,87·1024 0,82	5250	224,7 суток	243 суток (вращение обратное)	3,4		СО296, N23-5	460
Земля	1,0	12756	5,98·1024 1	5510	365,26 суток	23ч 56мин 4,1 с	0	N2 78, О2 21, СО2 0,03		16
Луна	0,00257	3474	7,34·1022 0,012	3340	27,3 суток	27,3 суток	5,15		Нет	0
Марс	1,52	6794	6,42·1023 0,11	3930	686,98 суток	24ч 37 мин	1,85		СО295, N22-3, Ar1-2	-55
Юпитер ****	5,19	142800	1,9·1027 318	1330	11,86 года	9ч 55мин 29 с	1,3		Н2, Не	≈-150
Сатурн	9,54	120000	5,7·1026 95	960	29,46 года	10ч 40,5 мин	2,5		Н2, Не	-180
Уран	19,18	51800	8,7·1025 14,6	1710	84,01 года	17ч 14 мин	0,77		Н2, СН4	≈-200
Нептун	30,1	48600	1,03·1026 17,2	2300	164,79 года	16ч 3 мин	1,77		Н2, СН4	-215
Плутон Хорон	39,53	2290 1186	1,3·1022 0,002	2100	247,7 года	6,38 суток	17,3		СН4	-220

* а.е. – астрономическая единица 149,6 млн.км; ** М₊ - масса Земли; ***относительно орбиты Земли. ****Серым фоном выделены планеты-гиганты.

Планеты земной группы имеют более высокую плотность, поскольку в их составе преобладают тяжёлые элементы, прежде всего железо, кремний, кислород, углерод и другие. Многие минералы этих планет напоминают земные, и некоторые могут иметь связанную воду.

Газообразный водород на всех планетах земной группы практически отсутствует. Это можно объяснить малой массой планет, которая из-за слабой гравитации не позволяла длительно (миллиарды лет) удерживать лёгкие молекулы. На первых четырёх планетах испарению водорода также способствовали повышенная температура и Солнечный ветер, обусловленные близостью Солнца.

Из планет земной группы несколько выделяются Венера и последняя, самая маленькая планета Плутон. Особенностью Венеры является очень медленной вращение вокруг своей оси (1 оборот за 243 дня) и к тому же в обратную сторону относительно вращения всех остальных планет. Таким образом, за один венерианский год (225 суток) день и ночь сменяют друг друга только 1 раз. Вероятно, в процессе образования планет Венера испытала какое-то сильное случайное воздействие.

Отличительными особенностями Плутона, помимо малой массы и максимальной удалённости, являются более низкая плотность и большой наклон плоскости орбиты (17,3^о) по сравнению с орбитами всех остальных планет. Низкая плотность может быть обусловлена тем, что в его составе относительно мало тяжёлых элементов и, возможно, много метана и воды в виде льда. Поэтому можно предположить, что планета Плутон образовалась не одновременно с остальными планетами, а представляет собой космическое тело, случайно захваченное гравитацией Солнечной системы.

Следует подчеркнуть, что ни на одной из планет Солнечной системы, кроме Земли, не обнаруживается в больших количествах молекулярный кислород, из чего можно сделать предположение, что кислород нашей атмосферы появился как результат развития жизни.