kse_lecture_3_2011_zao

The stars, like dust

I.Asimov

Мегамир – мир объектов космических масштабов, как пространственных (> 103 км), так и временных – вплоть до возраста Вселенной ~12.5 млрд. лет. Мегамир в целом хорошо описывается законами классической физики. Однако некоторые его объекты (например, нейтронные звезды, белые карлики,

черные дыры) не подчиняются законам классической физики. Для их описания требуются общей теории относительности (ОТО) и квантовой механики.

Объекты мегамира

Звезды и системы планет

Галактики

Скопления галактик

Метагалактика и ячеистая структура

Солнечная система

Солнечная система состоит из огромного числа больших и малых тел, объединяемых в единую систему тяготением Солнца.

8 планет (со спутниками)

–Меркурий

–Венера

–Земля(Луна)

–Марс(Фобос, Деймос)

–Юпитер(63+кольца)

–Сатурн(61+кольца)

–Уран(27+кольца)

–Нептун(13+кольца)

Карликовые планеты: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида, Ксена

Малые тела: астероиды, кометы.

Характерные масштабы Солнечной системы

Радиус Солнца — 700 тыс. км Радиус орбиты Земли — 1 а.е. (астрономическая единица) ≈ 150 млн. км Радиус орбиты Нептуна — 30.06 а.е.

Газовые гиганты:

Юпитер (71 тыс. км) Сатурн (60 тыс. км) Уран (25 тыс. км) Нептун (24 тыс. км)

Планеты-карлики Плутон (1195 км) Эрида (~1200 км)

Спутники: Луна (1738 км), Ганимед (2630 км), Каллисто (2410 км), Титан (2570 км) и др.

Планеты земной группы: Меркурий (2440 км) Венера (6050 км)

Земля (6370 км) Марс (3380 км)

Планеты земной группы обладают высокой плотностью (3-5.5 г/см3) и состоят преимущественно из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов. Наибольшая планета земной группы - Земля - более чем в 14 раз уступает по массе наименее массивной газовой планете - Урану.

Все планеты земной группы имеют похожее строение:

в центре ядро из железа с примесью никеля; мантия, состоит из силикатов;

кора образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и

состоящая также из силикатных пород, обогащёнными другими элементами.

Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре. Кроме того, только у Земли имеется достаточно мощное магнитное поле.

Газовые планеты (или планеты-гиганты) — крупные планеты, имеющие значительную долю газа в своём составе (в основном водород и гелий). Их средняя плотность варьируется от 0.7 г/см3 (Сатурн) до 1.6 г/cм3 (Нептун).

Гипотезы о внутреннем строении газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет должно достигать высоких значений, достаточных для перехода водорода из газообразного в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода, электротоки в котором порождают мощное магнитное поле планеты (Юпитер). Предполагается, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.

Малые тела Солнечной системы — карликовые планеты, астероиды, кометы — в основном расположены либо в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера, либо за орбитой Нептуна в поясе Койпера.

Главный пояс астероидов — скопление небольших планетоподобных небесных тел, в основном, каменистых или металличных по составу, расположенное между орбитами Марса и Юпитера. Самым крупным астероидом в Солнечной системе считалась Церера, имеющая размеры приблизительно 1000 км, однако с 24 августа 2006 года она получила статус карликовой планеты.

Пояс Койпера подобен поясу астероидов, однако намного больше него. В нем расположено большое количество малых тел Солнечной Системы (реликтов времён образования Солнечной системы, комет), а также как минимум три карликовых планеты: Плутон, Хаумеа и Макемаке. В отличие от пояса астероидов, тела пояса Койпера состоят в основном из замерзших газов и водяного льда.

Солнце – ближайшая звезда.

Солнце принадлежит к классу небесных тел, называемых звездами – т.е. это огромный шар горячей плазмы, чья температура поддерживается за счет термоядерных реакций. Оно является центром нашей планетной системы, а также является ее крупнейшим телом. Его радиус в 109 раз, а масса – в 330 000 раз больше массы Земли. В то же время его средняя плотность всего в 1,4 раза больше плотности воды. Полная мощность излучаемой Солнцем энергии составляет L = 3,86•1026Вт. Это соответствует 6,5 кВт с каждого квадратного сантиметра его поверхности. Земля получает лишь 0,5•10-9 этой энергии.