Третья планета от Солнца, единственная с большими участками суши, заполненными водой. Благодаря благоприятным климатическим условиям и богатым ресурсам, она является единственным источником жизни в Солнечной системе. Радиус планеты составляет 6378 километров.
Солнечная система – что это такое, состав, планеты по порядку, строение, фото и видео
Космос
Автор Кирилл Шевелев 15 минут Опубликовано 10.03.2020 Обновлено 03.08.2021
- Что такое Солнечная система?
- Возникновение
- Строение Солнечной системы
- Планеты земной группы
- Меркурий
- Венера
- Земля
- Марс
- Планеты газовой группы
- Юпитер
- Сатурн
- Уран
- Нептун
- Очередность орбит
- Плутон входит в состав Солнечной системы или нет?
- Другие объекты
- Облако Оорта за пределами Солнечной системы
- Межпланетное пространство
- Колонизация
- Почему Солнечная система стабильна
- Расположение Земли
- Место Солнечной системы в галактике
- Изучение Солнечной системы
- Почему орбиты планет лежат в одной плоскости?
- Движение планет вокруг Солнца
- Интересное видео о Солнечной системе
Солнце обладает огромным гравитационным притяжением, которое связывает планеты, образующие целую систему. Они находятся на орбите вокруг Солнца и обладают специфическими свойствами в зависимости от своего положения на орбите. Ученые постоянно изучают Солнечную систему и делают невероятные открытия, которые помогают лучше понять структуру Вселенной.
Что такое Солнечная система?
Солнечная система — это совокупность планет, вращающихся вокруг центральной звезды. Ученые определили, что ее возраст составляет около 4,57 миллиарда лет, и она образовалась в результате гравитационного сжатия облака газа и пыли.
В центре системы находится яркая звезда, Солнце, которая удерживает планеты и другие объекты, вращающиеся вокруг нее, на постоянном расстоянии. Его диаметр во много раз больше, чем у других объектов, находящихся под его гравитационным притяжением.
Интересный факт: Солнце настолько массивное, что все остальные планеты нашей системы составляют лишь 0,0014% от его массы.
Кроме звезды, в Солнечной системе есть восемь основных планет и пять карликовых планет. Она расположена в Млечном Пути, в рукаве Ориона Млечного Пути.
Возникновение
Поскольку возраст Солнечной системы исчисляется миллиардами лет, люди могут лишь строить догадки о том, как она образовалась. Наиболее популярной является небулярная теория, выдвинутая учеными Лапласом, Кантом и Сведенборгом в 18 веке. Она основана на том, что система образовалась в результате гравитационного коллапса части огромного облака газа и пыли. В будущем гипотеза будет дополнена данными космических исследований.
Процесс формирования Солнечной системы описывается следующими этапами:
- Изначально в этой области вселенной находилось облако, состоящее из гелия, водорода и других веществ, полученных при взрывах старых звезд. В небольшой его части началось уплотнение, ставшее центром гравитационного коллапса. Он постепенно начал притягивать к себе окружающие вещества.
- Из-за притяжения веществ размеры облака начали уменьшаться, при этом росла скорость вращения. Постепенно его форма превратилась в диск.
- По мере сжатия увеличивалась плотность частиц на единицу объема, что приводило к постепенному нагреву вещества за счет частых столкновений молекул.
- Когда центр гравитационного коллапса разогрелся до нескольких тысяч кельвинов, он начал светиться, что означало образование протозвезды. Параллельно с этим, в разных областях диска начали появляться другие уплотнения, которые в будущем послужат гравитационными центрами для образования планет.
- Финальный этап формирования солнечной системы начался в период, когда температура центра протозвезды превысила несколько миллионов кельвинов. Тогда гелий и водород вступили в реакцию термоядерного синтеза, что привело к появлению полноценной звезды. Остальные уплотнения диска постепенно сформировались в планеты, которые начали вращаться в одном направлении вокруг Солнца, находясь на одной плоскости.
Этот процесс занял очень много времени, и ученые могут только оценить, сколько лет потребовалось для формирования Солнечной системы.
Жизнь на границе
Основными требованиями для жизни (по крайней мере, для известных нам форм жизни) являются тепло и влага. Поэтому область вокруг звезды, где температура достаточно умеренна для поддержания расплавленной жидкой воды на поверхности планеты, называется обитаемой зоной. Его границы зависят от размера и яркости звезды. Расчеты 2013 года показали, что для Солнца эта зона составляет от 0,99 до 1,7 астрономических единиц. Помните, что 1 а.е. соответствует среднему радиусу орбиты Земли, и получается, что наша планета находится на внутреннем краю обитаемой зоны, далеко от ее оптимального центра.
Более того, яркость Солнца постепенно увеличивается. Четыре миллиарда лет назад, когда на Земле зародилась жизнь, Солнце было примерно на треть тусклее. Планета больше не была пригодна для жизни: радиации было недостаточно, чтобы растопить ее океаны. Предполагается, что в это время Земля получила дополнительное тепло за счет вулканических и парниковых процессов. Только со временем звезда «разогналась» и «засветилась» так, что планета действительно почувствовала себя комфортно. Возможно, именно поэтому жизнь так долго оставалась в своих простейших формах, а первые многоклеточные организмы появились лишь около миллиарда лет назад. Сложные животные появились «не так давно» во время кембрийского взрыва. За 540 миллионов лет, прошедших с тех пор, биосфера стала чрезвычайно разнообразной, завоевывая землю и эволюционируя от примитивных моллюсков до разумных попугаев и бюрократий. Возможно, более удачное положение в обитаемой зоне дало бы Земле еще несколько миллиардов лет жизни. Или даже несколько десятков.
Больше да лучше
Или были уменьшены в размерах. Земля — самая большая из каменистых планет Солнечной системы, и ее размеры позволили ей удерживать тепло внутри достаточно долго, чтобы литосфера со временем пришла в движение и началась тектоника плит. Ни Венера, ни Марс, ни Меркурий его не имеют. Опять же, Земля едва «вползла» в нужные границы: модели предсказывают, что тектоника плит должна происходить легче на больших, более каменистых планетах массой примерно до двух масс Земли.
Существует больше массивных экзопланет — с радиусами больше 1,2 радиуса Земли — чем известных нам планет, похожих на Землю.
На нашей планете тектонике способствовало избыточное количество воды, которая смешивалась с силикатными минералами литосферы и изменяла их температуру плавления. Если бы Земля была более массивной, в этом не было бы необходимости, и жизнь имела бы гораздо больше пространства и другие условия для развития. Возможно, то же самое относится и к климату: палеонтологические записи показывают, что биосфера становилась очень разнообразной в те времена, когда на планете было теплее, чем обычно. Оптимальная температура для биосферы также должна быть несколько выше, чем здесь. Аналогичным образом, идеальное содержание кислорода должно составлять 30-35%, а не 21%, как сегодня. Так думали и астрофизики Рене Хеллер и Джон Армстронг, которые в статье 2014 года в журнале Astrobiology дали нашей планете всестороннюю критику и выдвинули концепцию «сверхнаселенных» миров. Однако они начали с самого Солнца, предполагая, что жизнь может найти оптимальные условия на более слабой и тихой звезде.
Звезды мелководья
Такая звезда должна быть спектрального класса K, оранжевым карликом, а не желтым карликом, как наше Солнце (оно относится к классу G, но близлежащая Альфа Центавра B является только оранжевым карликом). Звезды K во много раз долговечнее звезд G — почти как даже более слабые красные карлики — но в отличие от них у них нет частых, непредсказуемых и сильных взрывов. Все это создает условия для чрезвычайно длительной и стабильной орбитальной жизни такой звезды. Конечно, К-класс не такой большой и яркий: эти звезды имеют массы от 0,5 до 0,8 солнечных масс и светимость не более 0,6 солнечных масс. Поэтому обитаемая зона находится гораздо ближе к ним, и чтобы стать суперорбитой, планета должна перейти на меньшую орбиту ближе к центру этой области. Желательно, чтобы в системе было несколько таких миров, что позволило бы осуществлять непрерывный обмен «микробами жизни» — как это могло произойти между Землей и Марсом, когда они были обитаемы.
Поэтому лучше взять тело побольше, в идеале — две массы Земли и 1,2-1,3 ее радиуса. Увеличение размеров обеспечит не только тектонику плит и больше среды обитания. Сильная гравитация будет удерживать больше воды и более плотную атмосферу, что облегчит поддержание постоянной высокой температуры (предпочтительно около 25 °C, примерно на 10 градусов выше, чем у нас). Рельеф планеты-гиганта также станет более ровным и гладким. Было бы меньше глубин, бедных светом и пищей, но больше теплых и оживленных мелководий. Как заметил один наблюдатель, в идеальном мире было бы меньше различных экосистем, но каждая из них полностью раскрывала бы свой потенциал биоразнообразия.
Форма Земли
Наша планета не является идеальной сферой — это геоид — сплюснутая сфера, больше похожая на эллипс. Это связано с суточным вращением Земли, при котором на область на экваторе воздействуют центробежные силы. Таким образом, экваториальный радиус на 43 километра больше полярного радиуса.
Если удалить всю воду с поверхности Земли, то форма, которая останется, будет далека от геоида.
Основные характеристики Земли
Наша планета имеет твердую поверхность. Из четырех планет пояса астероидов Земля — самая массивная и крупная. Она лидирует по средней плотности, гравитации и магнитному полю. Считается, что Земля — последнее место, где до сих пор существует тектоника плит.
Чтобы проиллюстрировать структуру нашей планеты, мы можем представить себе торт с множеством слоев. Земля имеет аналогичную структуру. Все имеющиеся слои значительно отличаются друг от друга не только механически, но и химически.
Ядро Земли
Основной состав ядра, скорее всего, представляет собой железо-никелевый сплав со средней плотностью 5515 кг/м3 (вода имеет плотность 1000 кг/м3). Радиус ядра оценивается в 3 500 км, а его глубина — в 2 900 км.
Ядро делится на две части — внутреннюю и внешнюю. Внутреннее ядро компактное. Его радиус составляет 1300 километров. Внешнее ядро жидкое и имеет глубину 2200 километров.
Внутреннее и внешнее ядро разделены границей, где достигается температура 6230 К. Плотность твердого ядра в его центре составляет 12,5 т/м3, а давление — 3,7 миллиона атмосфер.
Масса всего ядра оценивается в \(1.932*10^ \) кг.
Мантия
Слой над ядром. Самый толстый слой из всех, составляющий 80% от общего объема Земли. Он расположен на расстоянии 30-2900 км от поверхности.
Сама мантия также делится на верхнюю и нижнюю. Давление в нижней мантии составляет 140 ГПа или \(1.4*10^6 \) атмосферы. Наиболее важными элементами мантии Земли являются железо и магний.
Подземный «океан»
На границе между верхней и нижней мантией находится слой, представляющий собой огромный океан воды. Его объем сопоставим с количеством воды, составляющей Мировой океан. Вода образовалась между мантийными плитами, в результате погружения одних тектонических плит под другие. Таким образом, этот резервуар начал заполняться 3,3 миллиарда лет назад.
Кора
Толщина внешней оболочки нашей планеты составляет от 5 до 70 километров. Толщина внешней оболочки нашей планеты составляет от 5 до 70 километров, как континентальной, так и океанической. Последний более тонкий. Основными элементами земной коры являются базальты. Масса земной коры составляет около 2,6 x 10^19 тонн, из которых 21% приходится на океаническую и 79% на континентальную. Кора составляет всего 0,473% от общей массы Земли.
Внутреннее тепло
Наша планета имеет запас энергии для собственного «отопления». Часть внутреннего тепла, около 20 %, поступает от процессов, происходивших во время рождения и формирования планеты. Остальное тепло генерируется радиоактивностью в результате распада таких изотопов, как калий-4, уран-238, уран-235 и торий-232. Тепло передается через мантийные потоки — плюмы, которые движутся от контакта мантии с ядром, через поверхность к коре.
Химический состав планеты
Структура гидросферы включает в себя всю воду на планете Земля. Его наличие в жидкой форме четко отличает Землю от всех других планет Солнечной системы. Количество воды составляет 1,35*10^18 тонн. Это соответствует 0,022% от общей массы планеты. Если вся вода на Земле равномерно распределена по всей поверхности, то получается толщина слоя в 2,7 километра.
Несмотря на такое количество воды на Земле, только 2,5 % от общей массы является пресной или пригодной для питья.
По некоторым данным, вода образовалась 4 миллиарда лет назад.
Только спокойствие!
Проанализировав, насколько смертоносными могут быть различные типы космических событий, команда обнаружила, что гамма-всплески дальнего действия (ГВРД) являются наиболее опасными событиями для планет или спутников, пытающихся поддерживать жизнь. Но это еще не все: ближе к центру Млечного Пути злейшие враги жизни — короткоживущие гамма-всплески и сверхновые — теперь встречаются крайне редко. Так что там был ад и Пакистан. Но сейчас там тихо. Гораздо тише, чем там, где мы живем.
И оказалось, что Земля сейчас подвержена большему риску катастрофических событий, чем планеты, расположенные ближе к центру нашей галактики.
Что делать… Я знаю, что делать! Здравствуйте, Роскосмос! Где ваш ядерный буксир?
Эта статья впервые появилась на сайте «Живой космос». Подписывайтесь на наши каналы!
Время
Ученые говорят, что для обитаемых миров нужны звезды, возраст которых составляет не менее нескольких миллиардов лет. Это много времени для развития жизни на них.
Некоторые звезды живут всего несколько миллионов лет, а затем умирают. Однако жизнь может развиваться относительно быстро, поэтому ученые считают, что возраст не так важен, но это так, если речь идет о сложных формах жизни.
Земля, например, образовалась около 4,6 миллиарда лет назад. Возраст самого древнего из известных организмов составляет около 3,5 миллиарда лет, что означает, что жизнь возникла через 1,1 миллиарда лет или менее после начала существования планеты. Однако это очень простые организмы. Для появления на планете сложных форм жизни потребовалось гораздо больше времени. Первые многоклеточные организмы появились на Земле всего около 600 миллионов лет назад. Благодаря тому, что нашу звезду, Солнце, можно назвать долгоживущей, у людей было достаточно времени для эволюции на нашей планете.
Циркуляция
Другие исследователи утверждают, что тектонические плиты необходимы для эволюции жизни. То есть поверхность планеты должна разделиться на плиты, которые постоянно движутся. Тектоника плит необходима для циркуляции молекул, необходимых для жизни.
Углекислый газ, например, помогает аккумулировать солнечное тепло, чтобы поверхность Земли оставалась теплой. Этот газ имеет тенденцию со временем скапливаться в горных породах, что означает, что планета в конечном итоге замерзнет. Тектоника плит заставляет эти породы опускаться вниз, где они плавятся, а расплавленная порода выбрасывает углекислый газ обратно в атмосферу через вулканы.
Дополнительные факторы
Другими факторами, делающими возможным существование жизни на Земле, являются небольшие колебания солнечного излучения по сравнению с более нестабильными звездами и магнитное поле, которое защищает нас от бурь заряженных частиц с Солнца. Сильные всплески радиации могли убить жизнь на ранних стадиях ее развития, когда она была еще очень уязвима.
Земля остается единственной известной планетой, на которой существует жизнь, благодаря уникальному сочетанию всех критических факторов. Однако дальнейшее изучение инопланетных миров может однажды изменить ситуацию. Возможно, однажды мы найдем планету, обладающую всеми похожими или совершенно новыми характеристиками, которые позволили бы жизни существовать на ней.
