Земля в Солнечной системе

АСТРОГЕОЗНАНИЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТ

Земля в Солнечной системе. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы, вращение Земли вокруг Солнца, наклон земной оси и времена года, звезды, созвездия, знаки Зодиака

Земля и Солнце

Планета Земля входит с состав Солнечной системы, которая в свою очередь входит в состав галактики Млечный путь, которая вместе с другими галактиками образует Вселенную

Планета (от древне-греческого πλανήτης— «странник») небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды, имеющее достаточно большую массу и шарообразную форму. Древние греки называли планеты «блуждающими звёздами» из-за их своеобразного движения по небу. Орби́та (от латинского orbita «колея, дорога, путь») — траектория движения планет Солнечной системы вокруг Солнца.Орбиты планет, в том числе и Земли по форме близки к окружностям.

Солнечная система

В состав Солнечной системы, кроме Солнца, входит 8 планет, более 60 их спутников, свыше 5000 астероидов и множество более мелких объектов — кометы, космические обломки и космическая пыль.

Планеты Солнечной системы шарообразны, вращаются вокруг собственной оси и вокруг Солнца. Все они силой притяжения удерживаются на определённом расстоянии от Солнца.

Солнце — центр нашей планетной системы, основа жизни на Земле, а вместе с ним и Солнечная система, входят в огромное скопление звёзд — Галактику Млечный Путь (от греческого слова galaktikos — млечный, молочный). Млечный Путь выделяется на ночном небе в виде широкой светлой полосы, хорошо видной на темном ночном небе.

Шарообразная форма Земли, её размеры (средний радиус 6371 км) и огромная масса (5,9726⋅10²⁴ кг) имеют очень важное значение, они определяет силу земного притяжения, которая удерживает на поверхности планеты воду и вокруг неё атмосферу.

Именно поэтому Земля – уникальная планета в Солнечной системе – это планета, на которой есть жизнь. Только здесь сложились все необходимые условия для существования и развития живых организмов.

Солнечная система

Размеры планет Солнечной системы
от самой большой к самой маленькой

Юпитер
Юпитер - самая большая планета в Солнечной системе. Он имеет диаметр около 143 000 километров
Сатурн
Сатурн - вторая по размеру планета. Его диаметр составляет около 120 000 километров
Уран
Уран - следующая по размеру планета. Диаметр Урана приблизительно 51 000 километров
Нептун
Нептун - последняя из газовых гигантов. Его диаметр равен примерно 49 000 километров
Земля
Земля - пятая по размеру планета в Солнечной системе. Диаметр Земли составляет приблизительно 12 742 километра
Венера
Венера - с шестым местом по размеру. Чуть меньше чем Земля, с диаметром приблизительно 12 104 километра
Марс
Марс - вторая самая маленькая планета в Солнечной системе, с диаметром около 6 779 километров
Меркурий
Меркурий - самая маленькая планета в Солнечной системе. Его диаметр составляет около 4 879 километров
Плутон*
Плутон - крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы с диаметром 2 376 километров

*Первоначально Плутон считали девятой классической планетой, но с 2006 года он считается карликовой планетой и крупнейшим объектом пояса Койпера

Интересные факты

Солнечная система на примере фруктов в примерно совпадающих масштабах

Сколько лететь от Земли до других планет Солнечной системы - 1

Сколько лететь от Земли до других планет Солнечной системы - 2

Сколько лететь от Земли до других планет Солнечной системы - 3

Проверь себя

Упражнение: Планеты Солнечной системы
соотнесите планеты и их названия

Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы

Геоцентрическая система мира

Геоцентрическая система мира (от древне-греческого Γῆ, Γαῖα — Земля) — представление об устройстве мира, по которому в центре Вселенной находится неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звёзды.

Геоцентрическая система мира

Впервые такая теория возникла в Древней Греции, при попытке объяснить видимое суточное движение небесных тел. В своей книге «Альмагест» Клавдий Птолемей изложил собрание астрономических знаний Древней Греции и Вавилона и сформулировал сложную геоцентрическую модель мира. Геоцентрическая система являлась основой античной астрономии, и просуществовала вплоть до средних веков.

Геоцентрическая система мира

Отметим, что в конце XVI века возникла ещё одна разновидность геоцентризма — гео-гелиоцентрическая система мира Тихо Браге, в которой Земля считалась неподвижным центром мира, Солнце и Луна обращались вокруг Земли, а планеты — вокруг Солнца.

Геоцентрическая система мира

Именно эта система мира стала основным конкурентом гелиоцентрической системы мира Николая Коперника в следующем, XVII столетии.

Гелиоцентрическая система мира

В тоже время в Древней Греции возникло и другое представление об устройстве мира, противоположное геоцентрической системе. Аристарх Самосский выдвинул гипотезу о гелиоцентрической (от древне-греческого ἥλιος — солнце и κέντρον — центр) системе мироустройства: Солнце является центральным, неподвижным относительно звёзд, небесным телом, вокруг которого обращаются Земля и другие планеты.

Гелиоцентрическая система мира

В гелиоцентрической системе Земля обращается вокруг своей оси за одни звёздные сутки и одновременно вокруг Солнца за один звёздный год. Из-за вращения Земли вокруг своей оси наблюдается видимое вращение небесной сферы, а из-за вращения Земли вокруг Солнца — годовое перемещение Солнца среди звёзд по эклиптике.

Однако, данная теория не получила широкого распространение в древности и была обоснована, признана, дополнена и расширена только в XVI—XVII веках европейскими учеными.

Основные события повлиявшие на отказ от геоцентрической системы

создание гелиоцентрической теории планетных движений Николаем Коперником

телескопические открытия Галилео Галилея и других астрономов

открытие законов движения планет Иоганном Кеплером

создание классической механики и открытие закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном

Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы

Проверь себя

Упражнение: Геоцентрическая система
cопоставьте порядок небесных тел по геоцентрической схеме от центра

Проверь себя

Упражнение: Гелиоцентрической система
cопоставьте порядок небесных тел по по гелиоцентрической схеме от центра

Проверь себя

Упражнение: Узнай астронома
cопоставьте фотографии с именами

Вращение Земли вокруг Солнца

Как и другие планеты Солнечной системы, Земля вращается вокруг Солнца по замкнутой орбите длиной около 940 миллионов км

Как и другие планеты Солнечной системы, Земля вращается вокруг Солнца по замкнутой орбите длиной около 940 миллионов км. Но орбита Земли представляет собой не окружность, а эллипс - немного вытянутая окружность. Поэтому один раз в год Земля близко подходит к Солнцу (2-5 января), эта точка называется перигелием. И один раз удаляется от него на самую дальнюю точку орбиты (2-5 июля) – эта точка называется афелием. Разница между самым ближним расположением Земли от Солнца (147 млн. км) и самым дальним (152 млн. км) - всего 5 млн. км. Это, по сравнению со средним расстоянием от Земли до Солнца, - очень малая величина.

Перигелий и афелий Земли

Направление обращения Земли вокруг Солнца совпадает с направлением вращения Земли вокруг своей оси: если смотреть на планету с Северного полюса, то движение происходит против часовой стрелки, то есть с запада на восток. Поэтому восход Солнца мы наблюдаем на востоке, а закат на западе.

Земля проходит свой путь по орбите вокруг Солнца за 365 дней и 6 часов со средней скоростью 30 км/с или
108 000 км/час. Удаляясь от Солнца в период афелия скорость движения Земли замедляется до 29,3 км/с, в период перигелия ускоряется до 30,3 км/с.

Суточное вращение Земли вокруг своей оси происходит с периодом в одни звёздные сутки – 24 часа. Наблюдаемым проявлением вращения Земли является суточное вращение небесной сферы.

Вращается Земля с запада на восток, то есть против часовой стрелки, если смотреть на планету со стороны Северного полюса. Поэтому восход Солнца мы наблюдаем на востоке, а закат - на западе. Утро в восточных странах начинается раньше, чем в западных.

Вращение планет вокруг Солнца

Вращение Земли вокруг Солнца

Наклон земной оси и времена года

Весна, лето, осень и зима - происходят потому, что ось Земли наклонена

Так как ось вращения Земли наклонена к плоскости земной орбиты на 66°34´, то происходит неравномерный нагрев поверхности Земли Солнцем, то есть смена времен года, а так же смена дня и ночи.

Во время движения вокруг Солнца лучше освещается и получает больше тепла то северное полушарие, то южное. Земля нагревается неравномерно и поэтому сменяются сезоны года.

Смена времен года

Смена дня и ночи

Вращение Земли вокруг Солнца

Год и високосный год

Календарные года, в которых 366 дней, вместо привычных 365

Принято считать, что в году 365 дней и 6 часов. Получается, что за 4 года набегают еще 24 часа, (или одни сутки). Эти сутки прибавляют через каждые 4 года к февралю. Тогда 3 года состоят из 365 дней (в феврале - 28 дней), а 4-й год - из 366 дней (в феврале - 29 дней). Года, кратные четырем (делятся на 4 без остатка) и состоящие из 366 дней, называются високосными, например 2020 год был високосным.

Проверь себя

Упражнение: Земля в Солнечной системе
сопоставьте понятия и определения

Звезды

Невооруженным взглядом на небе видно около 6000 звёзд, порядка 3000 в каждом из полушарий

Еще во II веке до нашей эры древнегреческие ученые Гиппарх Никейский (около 190-120 до н.э.) и
Клавдий Птолемей (в период 127—151 до н.э.) (рис. снизу слева направо) описали 1022 объекта ночного неба, из которых 1017 звёзд и пять туманных объектов: Большое и Малое Магеллановы облака, туманности Андромеды и Ориона, и скопление Плеяды. К XVII веку, с появлением «зрительных труб» и телескопов, количество описанных объектов превысило полторы тысячи.

Звездное небо и туманные объекты

Звездное небо

Большое Магелланово Облако

Малое Магелланово Облако

Туманность Ориона

Галактики Андромеды

Скопления Плеяды

Звездой в астрономии называют массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа (главным образом из водорода и гелия) и плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции. Наше Солнце – типичная звезда, ближайшая к Земле. Другие звезды имеют самые разные размеры и массы, и выглядят на ночном небе как точки различной яркости, сохраняющие свое взаимное расположение относительно друг друга.

Ближайшей к Земле звездой (не считая Солнца) является звезда Проксима (от латинского proxima — «ближайшая») в созвездии Центавра. Она расположена в 39 триллионах километров от нашей Солнечной системы.

Проксима Центавра

Сравнительные размеры некоторых звезд

Издавна люди выделяли на небе характерные группы ярких звезд, которым каждая древняя цивилизация давала условные имена. Эти группы называли в честь богов, героев народного эпоса, животных или хорошо известных предметов быта. Названия весьма условны и очертания созвездий редко соответствуют названию.

Однако само выделение таких групп оказалось весьма полезным: оно позволило создать первые календари и значительно облегчило ориентирование и среди небесных объектов, и при путешествиях по Земле.

Самым ярким звездам в созвездиях люди давали собственные имена, так например все звезды образующие ковш Большой медведицы, имеют собственные имена.

ковш Большой медведицы

Большой медведицы

Карта звездного неба (фрагмент)

Карта звездного неба

До недавнего времени самой большой звездой, известной человечеству, считалась звезда UY Щита. Если сравнивать её с нашим Солнцем, то наше светило выглядит маленькой, едва заметной точкой на её фоне UY Щита, но существует звезда крупнее UY Щита.

Красные сверхгиганты — одни из самых больших звёзд (по объему) во Вселенной. Красными гигантами звёзды не рождаются, а становятся, поскольку это крайний этап эволюции большинства звёзд.

Сверхгиганты образуются, когда массивные звёзды главной последовательности исчерпывают все запасы водорода в своем ядре. Затем они начинают расширяться, как и звёзды с меньшими массами, но в отличие от них, будущие сверхгиганты начинают сжигать гелий в ядре практически сразу.

Stephenson 2-18

Звезда Stephenson 2-18 является в настоящее время самим большим известным сверхгигантом. Она расположена в звёздном скоплении "Stephenson 2" в нашей галактике, на расстоянии примерно 19 тысяч световых лет от Земли.

На данный момент Stephenson 2-18 является самой большой известной звездой, однако, вполне могут существовать сверхгиганты и крупнее её, о которых мы ещё не знаем. Радиус Stephenson 2-18 почти в 2150 раз превышает радиус Солнца и его диаметр составляет почти 3 миллиарда километров, а объём сверхгиганта почти в 10 миллиардов раз превышает Солнечный. То есть если вместо Солнца поместить в центр Солнечной системы Stephenson 2-18, то её фотосфера протянется аж за орбиту Сатурна.

Атлас звездного неба

Атлас «Уранометрия»

Одним из первых атласов звездного неба современного типа стал атлас «Уранометрия» изданный немецким астрономом Иоганном Байером в 1603 году. Атлас включал 51 карту звёздного неба и содержал: 48 созвездий Птолемея, 12 новых созвездий, предложенных Байером. Созвездия, предложенные Байером и сохранившиеся до нашего времени: Журавль, Золотая Рыба, Индеец, Летучая Рыба, Пчела (Муха), Павлин, Райская Птица, Тукан, Феникс, Хамелеон, Южная Гидра, Южный Треугольник.

Атлас «Уранометрия»

Главное предложение Иоганна Байера, которым мы пользуемся и сейчас – Байер впервые обозначил звезды буквами греческого алфавита приблизительно в порядке убывания их яркости: α (альфа) – ярчайшая звезда созвездия, β (бета) – вторая по блеску и т.д. Полное обозначение звезды состояло из упомянутой буквы и латинского названия созвездия. Например, Сириус, ярчайшая звезда в созвездии Большого Пса, обозначается как α Canis Majoris или α CMa; вторая по яркости звезда в созвездии Персея – β Persei или β Per.

Изображение созвездия Орион из «Уранометрии» Байера

Атлас «Уранография»

Еще один знаменитый атлас, изданный почти через 90 лет после атласа Байера это
знаменитый звёздный атлас «Уранография» польского астронома Яна Гевелия. Атлас был издан женой Гевелия в 1690 году, уже после смерти ученого.

Атлас «Уранография»

В атласе 1564 звезды на 56 картах. Графические рисунки Гевелия стали классикой изображения созвездий, которыми мы пользуемся, и по сей день для рассказов о созвездиях. Ян Гевелий предложил несколько новых созвездий, семь из которых сохранились до нашего времени: Гончие Псы, Лисичка, Малый Лев, Рысь, Секстант, Щит и Ящерица.

Созвездие Орион из атласа Яна Гевелия «Уранография»

Проверь себя

Упражнение: Туманные объекты
cопоставьте фотографии с их названиями

Созвездия

В современной астрономии участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе

В современной астрономии созвездием называют участки неба. В 1922 году в Риме состоялась
I Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (МАС), которая приняла решение раз и навсегда определить наименования 88 созвездий, покрывающих всю небесную сферу.

С 1935 года границы стали постоянными. Утверждая названия созвездий, астрономы придерживались европейских традиций. Кроме латинских названий созвездий были введены сокращенные, трехбуквенные обозначения: созвездие Большой Медведицы, обозначается как Ursa Major или UМa; созвездие Близнецы – Gemini или Gem (полный список обозначений в таблице ниже).

Созвездия

Самый знаменитые Созвездия ночного неба - 1

Самый знаменитые Созвездия ночного неба - 2

Полный список 88 современных созвездий

1; Андромеда; Andromeda; And; 100 2; Близнецы; Gemini; Gem; 70 3; Большая Медведица; Ursa Major; UMa; 125 4; Большой Пёс; Canis Major; CMa; 80 5; Весы; Libra; Lib; 50 6; Водолей; Aquarius; Aqr; 90 7; Возничий; Auriga; Aur; 90 8; Волк; Lupus; Lup; 70 9; Волопас; Bootes; Boo; 90 10; Волосы Вероники; Coma Berenices; Com; 50 11; Ворон; Corvus; Crv; 15 12; Геркулес; Hercules; Her; 140 13; Гидра; Hydra; Hya; 130 14; Голубь; Columba; Col; 40 15; Гончие Псы; Canes Venatici; CVn; 30 16; Дева; Virgo; Vir; 95 17; Дельфин; Delphinus; Del; 30 18; Дракон; Draco; Dra; 80 19; Единорог; Monoceros; Mon; 85 20; Жертвенник; Ara; Ara; 30 21; Живописец; Pictor; Pic; 30 22; Жираф; Camelopardalis; Cam; 50 23; Журавль; Grus; Gru; 30 24; Заяц; Lepus; Lep; 40 25; Змееносец; Ophiuchus; Oph; 100 26; Змея; Serpens; Ser; 60 27; Золотая Рыба; Dorado; Dor; 20 28; Индеец; Indus; Ind; 20 29; Кассиопея; Cassiopeia; Cas; 90 30; Киль; Carina; Car; 110 31; Кит; Cetus; Cet; 100 32; Козерог; Capricornus; Cap; 50 33; Компас; Pyxis; Pyx; 25 34; Корма; Puppis; Pup; 140 35; Лебедь; Cygnus; Cyg; 150 36; Лев; Leo; Leo; 70 37; Летучая Рыба; Volans; Vol; 20 38; Лира; Lyra; Lyr; 45 39; Лисичка; Vulpecula; Vul; 45 40; Малая Медведица; Ursa Minor; UMi; 20 41; Малый Конь; Equuleus; Equ; 10 42; Малый Лев; Leo Minor; LMi; 20 43; Малый Пёс; Canis Minor; CMi; 20 44; Микроскоп; Microscopium; Mic; 20 45; Муха; Musca; Mus; 30 46; Насос; Antlia; Ant; 20 47; Наугольник; Norma; Nor; 20 48; Овен; Aries; Ari; 50 49; Октант; Octans; Oct; 35 50; Орёл; Aquila; Aql; 70 51; Орион; Orion; Ori; 120 52; Павлин; Pavo; Pav; 45 53; Паруса; Vela; Vel; 110 54; Пегас; Pegasus; Peg; 100 55; Персей; Perseus; Per; 90 56; Печь; Fornax; For; 35 57; Райская Птица; Apus; Aps; 20 58; Рак; Cancer; Cnc; 60 59; Резец; Caelum; Cae; 10 60; Рыбы; Pisces; Psc; 75 61; Рысь; Lynx; Lyn; 60 62; Северная Корона; Corona Borealis; CrB; 20 63; Секстант; Sextans; Sex; 25 64; Сетка; Reticulum; Ret; 15 65; Скорпион; Scorpius; Sco; 100 66; Скульптор; Sculptor; Scu; 30 67; Столовая Гора; Mensa; Men; 15 68; Стрела; Sagitta; Sge; 20 69; Стрелец; Sagittarius; Sgr; 115 70; Телескоп; Telescopium; Tel; 30 71; Телец; Taurus; Tau; 125 72; Треугольник; Triangulum; Tri; 15 73; Тукан; Tucana; Tuc; 25 74; Феникс; Phoenix; Phe; 40 75; Хамелеон; Chamaeleon; Cha; 20 76; Центавр (Кентавр); Centaurus; Cen; 150 77; Цефей; Cepheus; Cep; 60 78; Циркуль; Circinus; Cir; 20 79; Часы; Horologium; Hor; 20 80; Чаша; Crater; Crt; 20 81; Щит; Scutum; Sct; 20 82; Эридан; Eridanus; Eri; 100 83; Южная Гидра; Hydrus; Hyi; 20 84; Южная Корона; Corona Australis; CrA; 25 85; Южная Рыба; Piscis Austrinus; PsA; 25 86; Южный Крест; Crux; Cru; 30 87; Южный Треугольник; Triangulum Australe; TrA; 20 88; Ящерица; Lacerta; Lac; 35

Знаки Зодиака

12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики, видимого годового пути Солнца среди звёзд

Созвездия – это памятники древней культуры человека. Некоторые созвездия были выделены еще в бронзовом веке, когда наши далекие предки только еще начинали познавать мир вокруг себя, наблюдая за движением Луны и Солнца. Что бы запомнить движения светил, люди примечали яркие звезды, мимо которых они перемещались по звездному небу. С Луной дело обстоит более-менее понятно, ведь Луна светит ночью. А как же древние люди определяли, где находится Солнце на звездном небе, ведь его ночью не видно?

Оказывается все очень просто: внимательные люди, наблюдая за восходом и закатом Солнца, видели, что то место, где Солнце появляется или исчезает, немного изменяется каждый день. Ночью же они видели созвездие, находящееся в этом месте либо перед восходом светила, либо после его захода за горизонт.

Закат

Замечая места восходов и закатов Солнца из дня в день несколько лет, люди заметили важные закономерности

В летние дни Солнце вставало и садилось ближе всего к точке севера, и место восхода и заката в эти дни не менялось. Эти дни были самыми длинными в году. Наступало летнее солнцестояние. Затем точки восхода и заката днем за днем удалялись от севера, и через полгода достигали мест близких к югу. День становился самым коротким, наступало зимнее солнцестояние. В середине между летним и зимним солнцестояниями, находились точки, в которых день и ночь были равны, такие точки получили названия «точек равноденствия».

Путь Солнца проходил по одним и тем же созвездиям. Так было открыто годовое движение Солнца. Видимый с Земли путь среди звёзд, по которому происходит годовое движение Солнца, называется эклиптикой (от древне-греческого ἔκλειψις — затмение). Полный оборот по эклиптике Солнце совершает за год, т.е. примерно, за 365 суток, поэтому за сутки Солнце смещается на 360°/365 примерно на 1°. 13 созвездий располагаются вдоль эклиптики: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы, Змееносец. Эти созвездия называют - зодиакальными (от греческого ζῷον - «животное»).

Название связано с тем, что большинство зодиакальных созвездий с древних времён носит названия животных. Эти названия сохранили следы охотничьего и земледельческого периодов истории человечества. Созвездия Водолея и Рыб символизируют период разлива рек и рыбной ловли. Созвездия Тельца и Овна - период расцвета пастбищ. Созвездия же Девы и Весов - время уборки урожая и его взвешивания. Созвездие Змееносец исторически не относят к зодиакальным созвездиям, хотя через него тоже проходит эклиптика.

Прохождение Солнца через Зодиак — это цикл, который использовался древними культурами для определения времени года. Древние вавилоняне предложили разделить эклиптику на 12 частей, через каждые 30°. Каждая из этих частей – знаков зодиака, называлась соответствующим созвездием. По традиции точка весеннего равноденствия находится в созвездии Овна, осеннего – в созвездии Весов. Точка летнего солнцестояния в созвездии Рака, зимнего – в созвездии Козерога.

Точка весеннего равноденствия

Солнце, проходя через точку весеннего равноденствия, попадает из южного полушария неба в северное. В этой точке Солнце обычно бывает 21 марта

Точка летнего солнцестояния

Точка эклиптики, расположенная в северном полушарии неба и наиболее удалённая от небесного экватора. В наиболее удаленной к северу точке эклиптике Солнце бывает 22 июня

Точка осеннего равноденствия

Солнце, проходя через точку осеннего равноденствия, попадает из северного полушария неба в южное. В этой точке Солнце бывает – 23 сентября

Точка зимнего солнцестояния

Точка эклиптики, расположенная в южном полушарии неба и наиболее удалённая от небесного экватора. В наиболее удаленной к югу точке эклиптики Солнце бывает 22 декабря

Знаки зодиака

Зодиакальный круг

Однако в результате прецессии (изменения положения оси вращения Земли) на протяжении 2 тысяч лет положения созвездий изменились, и созвездия перестали совпадать со знаками зодиака.

Зодиакальные созвездия

Овен

Телец

Близнецы

Рак

Лев

Дева

Весы

Скорпион

Стрелец

Козерог

Водолей

Рыбы

Проверь себя

Упражнение: Зодиакальные созвездия
выберите карточку на которой изображено нужное созвездие

Проверь себя

Упражнение: Эклиптика
переместите подходящие варианты в правильные места, заполнив пропуски

на каждой странице текст, относящийся к одному из видимых с Земли годичных движений Солнца, одна из строк заполнена, дополните остальные, распределив блоки по страницам

Планеты

Планеты отличаются от звезд тем, что не излучают свой собственный свет, а отражают свет звезды, вокруг которой вращаются

При изучении темы «Земля и Солнцы» мы уже говорили, какие объекты астрономы называют «планетами». Давайте разберемся в этом вопросе немного подробнее.

Планетой в астрономии принято называть небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции. Кроме этого, планета должна иметь вблизи своей орбиты пространство, свободное от других тел.

Планетарная система это система небесных объектов, включающая центральную звезду и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг нее. Самая известная и наиболее изученная планетарная система это наша Солнечная система.

В Солнечной системе 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Самая большая планета – Юпитер. Его масса в 318 раз больше массы Земли. Юпитер в 2,5 раза массивнее всех остальных планет вместе взятых. Меркурий – самая близкая к Солнцу планета и самая маленькая в Солнечной системе. До 2006 года в Солнечную систему включали 9 планет, но по решению Международного астрономического союза 24 августа 2006 года Плутон перевели в категорию «планет-карликов». По свойствам и размерам Плутон ближе к ледяным спутникам планет гигантов.

Планеты Солнечной системы

Планеты Солнечной системы делятся на две группы

Планеты земной группы

Меркурий, Венера, Земля и Марс

Планеты – гиганты

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун

Планеты земной группы

Планеты земной группы образовались в горячей области протопланетного облака и состоят в основном из следующих химических элементов: кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.

Все планеты земной группы имеют примерно одинаковое строение:

Центральное ядро из железа с примесью никеля.
Мантия, состоящая из силикатов.
Кора – внешняя оболочка небесного тела с твердой поверхностью.

Из планет земной группы нет коры у Меркурия, которая была разрушена в результате метеоритной бомбардировки.

Две из планет земной группы (самые далёкие от Солнца — Земля и Марс) имеют спутники. Ни одна из них (в отличие от всех планет-гигантов) не имеет колец.

Планеты – гиганты

Образовались в холодной области протопланетного облака и состоят в основном из водорода, гелия, и легких химических соединений.
Иногда планеты-гиганты называют газовыми гигантами, но многие астрономы применяют это название только к Юпитеру и Сатурну, называя Уран и Нептун ледяными гигантами. Основными компонентами Юпитера и Сатурна являются водород и гелий, а Урана и Нептуна вода, аммиак и метан.
У всех
планет-гигантов обнаружены кольца – системы плоских концентрических образований из пыли и газа, которые вращаются вокруг планет в районе экватора.
Впервые предположил существование, а затем и наблюдал кольца Сатурна, голландский ученый Христиан Гюйгенс в 1656 году.

Так же все планеты-гиганты имеют большое количество спутников. Спутником в астрономии называют небесное тело, обращающееся по определённой орбите вокруг другого объекта в космическом пространстве под действием сил гравитации. Впервые понятие «спутник» употребил Иоганн Кеплер в 1611 году. Иногда спутники называют лунами. К примеру, самые крупные спутники Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты Галилео Галилеем еще в 1610 году и получили название «Галилеевы спутники».

Галилеевы спутники Юпитера

Иоганн Кеплер

Галилео Галилей

Главное отличие в строении планет-гигантов заключается в том, что эти планеты не имеют твёрдых поверхностей. Внешние слои планет-гигантов – это толстые газовые оболочки. Поскольку все четыре гиганта быстро вращаются, мы видим их атмосферы «полосатыми» из-за сильных ветров в различных зонах. В верхних слоях ветры дуют с огромной скоростью и возникают громадные вихревые структуры. Самая известная такая структура – Большое красное пятно на Юпитере, известное еще с XVII века. Из-за быстрого вращения все планеты-гиганты заметно сплюснуты.

Строение планет-гигантов

Юпитер. Большое красное пятно

Сравнительные размеры планет земной группы и планет-гигантов

На переднем плане в 1 ряду - Марс и Меркурий; во 2 ряду – Земля и Венера; 3 ряд – Уран и Нептун; 4 ряд – Юпитер и Сатурн

Все планеты Солнечной системы участвуют в двух вращательных движениях - кроме вращения вокруг Солнца вращаются вокруг своей оси. Можно представить себе планеты в виде волчков. Волчок крутится вокруг своей оси и одновременно движется вокруг какого-либо предмета, в нашем случае Солнца.

Так в какую же сторону крутятся планеты Солнечной системы?

Направление вращения зависит от того, с какой стороны смотреть на Солнечную систему. Обычно принято рассматривать вращение с северного направления, то есть так, как будто наблюдатель располагается в районе Полярной звезды. В этом случае все планеты Солнечной системы, обращаются по орбитам вокруг Солнца в том же направлении, в каком вращается и само Солнце, то есть против часовой стрелки. Это явление объясняется тем, что когда-то Солнечная система являлась единым газопылевым облаком, которое уже вращалось в этом же направлении.

Вращение планет Солнечной системы

С вращением планет вокруг собственных осей дела обстоят сложнее. Если смотреть с того же северного направления, то окажется, что шесть планет Солнечной системы вращаются вокруг своей оси в этом же направлении, то есть против часовой стрелки. Но две планеты нарушают этот порядок, это Венера и Уран. Наклон оси вращения Венеры составляет 177°, это значит, что она вращается почти точно в направлении противоположном её вращению по орбите, то есть по часовой стрелке. Наклон оси вращения Урана составляет 97°, Уран практически «лежит на боку» и катится по орбите как мяч, а не двигается как волчок.

Угол наклона оси вращения планет к линии, перпендикулярной плоскости орбиты

Проверь себя

Упражнение: Планеты
Соотнесите названия планет с их описанием

Расстояния в Солнечной системе

Как люди научились определять размеры и расстояния в Солнечной системе? Километр, как единица измерения расстояний Солнечной системе – это много или мало?

Современные люди хорошо знают, что Земля не самая большая планета в солнечной системе, и находится не очень далеко от Солнца, но и не ближе всех. Однако эти знания для древних людей были совсем не очевидны.

Одним из первым измерил размеры Земли греческий ученый Эратосфен из Кирены (276-194 гг до н.э.), живший и работавший в Египте. Вспомним географию: меридианы и параллели. По параллелям определяют географическую широту места, по меридианам географическую долготу.

Земля третья слева

Эратосфен

Эратосфен предложил метод измерения диаметра Земли, основанный целиком на наблюдениях и вычислениях. Он сравнил полуденную высоту Солнца в один и тот же день - день летнего солнцестояния в двух городах Александрии и Сиене (современный Асуан), находящихся на одном меридиане, и определил разность географических широт.

В Сиене в полдень вертикально стоящие столбы в день летнего солнцестояния не дают тени, и Солнце освещает самые глубокие колодцы в городе. В Александрии в полдень в этот день предметы отбрасывают тень. Эратосфен измерил, насколько полуденное солнце в Александрии отклонено от зенита, и получил величину, равную 7,2°, что составляет ¹/₅₀ окружности Земли.

Получилось, что Сиена отстоит от Александрии на 1/50 окружности Земли, и в тоже время между ними расстояние примерно 5000 греческих стадий (800 км), следовательно, окружность Земли равнялась примерно 250000 стадиям – 40 000 км, радиус - тогда 39790 стадиев - 6287 км.

По современным данным среднее значение окружности Земли равно 40 075,017 км, радиуса - 6371 км. Расчеты Эратосфена являются выдающимся достижением точности и первым определением размеров нашей планеты.

Метод Эратосфена

Эратосфен

Как определяли расстояние от Земли до Луны?

Земля и Луна

Гиппарх Никейский

В Древней Греции астрономы использовали свои познания в области геометрии.
При наблюдении за тенями, греки выявили некоторые закономерности. Если тело расположено перед Солнцем, то длина его тени в 108 раз больше его реального диаметра. Например, шарик диаметром 2,5 см, помещенный на палочке между Солнцем и поверхностью Земли, дает треугольную тень длинной 270 см.Это наблюдение в дальнейшем было использовано для изучения лунных и солнечных затмений.

Гиппарх Никейский (около 190 до н. э. — около 120 до н. э), используя познания в геометрии (подобие треугольников), наблюдая за тенями, отбрасываемыми Луной во время затмений, и выполняя измерения простейшими оптическими и угломерными инструментами, пришел к выводу, что расстояние до земного спутника в 60 раз больше, чем радиуса планеты. Если подставить в это соотношение современные данные о радиусе Земли, то получается, что Гиппарх определил расстояние от Земли до Луны равным примерно 382 260 км. И опять прекрасный результат! Современные данные о среднем расстоянии между центрами Земли и Луны — 384 395 км.

Отражатели на лунной поверхности

На данный момент развития науки и техники, для измерения космических расстояний, широко используется метод лазерной локации.

Суть этого метода состоит в том, что в направлении космического тела с помощью лазерного луча передается световой импульс. Дойдя до тела, часть импульса отражается специальным отражателем и возвращается на Землю, где принимается на земной детектор и анализируется. С помощью данных о том, за какой промежуток времени импульс проходит расстояние от Земли до космического тела и обратно, производится наиболее точный расчет расстояния. Точность лазерной локации достигается вплоть до долей сантиметра.

Отражатели на лунной поверхности установлены прошлыми исследовательскими миссиями.

Интересный факт

Теоретически между Землей и Луной можно поместить все остальные планеты Солнечной системы вместе с Плутоном. Если сложить диаметры всех планет, то получится величина в 382 100 км.

Планеты между Землей и Луной

Как определяли расстояние от Земли до Солнца?

Попытки измерить расстояние от Земли до Солнца были предприняты еще во времена Древней Греции, но методы расчетов были довольно примитивны и результаты получились весьма скромные по точности. Например, Аристарх Самосский живший в III веке до нашей эры получил величину равную всего 7,5 миллионов километров.

В средние века для измерения расстояния стали использовать метод параллакса, однако, и с его помощью не смогли добиться существенных результатов. Британский астроном Джереми Хорокс определил расстояние Земля – Солнце в 95,6 миллионов километров, что тоже далеко от действительности.

Впервые получить точные результаты расстояния до Солнца удалось двум французским астрономам – итальянцу по происхождению Джованни Доменико Кассини и Жану Рише. Они сделали это с помощью наблюдений за положением Марса на звездном небе, и геометрических вычислений.

В 1672 году Кассини остался в Париже, а Рише отправился в Южную Америку, во Французскую Гвиану, в Кайенну, находящуюся в 7 099 километрах от Парижа.

Они одновременно наблюдали Марс и, вычислив параллакс, определили расстояние от Земли до Марса.

Используя эту величину, Кассини сумел с хорошей точностью определить расстояние от Земли до Солнца: 146 миллионов километров. По современным данным — 149,6 миллионов километров.

Метод параллакса

В 1672 году Кассини остался в Париже, а Рише отправился в Южную Америку

В наше время определены точные расстояния до всех планет Солнечной системы.

Но космические расстояния, даже в нашей Солнечной системе, очень велики, и их неудобно записывать в километрах. Астрономы используют «астрономическую единицу», которая изначально определялась как длина большой полуоси орбиты Земли или, что то же самое, среднее значение между минимальным (перигелий) и максимальным (афелий) расстояниями от Земли до Солнца. В русском языке используется обозначение а.е., международное обозначение – au от английского astronomical unit. И тогда расстояния в Солнечной системе записываются очень коротко.

Средние расстояние планет от Солнца

Расстояния в Солнечной системе

Расстояния в Солнечной системе в астрономических единицах

Но даже астрономическая единица мала и неудобна для измерения расстояний во Вселенной.
А вы знали, что для измерения космического пространства используется время или временной отрезок? Такое как «световой год».

Световым годом принято понимать расстояние, которое свет проходит за год. Скорость света составляет примерно 300 000 000 м/с, следовательно, световой год приблизительно равен 9,5×10¹²километров. Обозначение: св. год – русское, ly – международное.

1 св. год ≈ 63000 а.е.

Звезда Проксима Центавра

Представьте себе, что ближайшая к Солнечной системе звезда - Проксима Центавра расположена примерно в 4-х световых годах от Земли, что в 270 тыс. раз больше расстояния от Земли до Солнца или астрономической единицы.

Большое Магелланово облако

Расстояние от нас до галактики Большое Магелланово облако составляет
163000 световых лет!

Большое и Малое Магеллановы Облака, вид из Паранальской обсерватории (Чили)

Если же измерять расстояние между нашей планетой и Солнцем в световых годах, то оно составит примерно 8 световых минут. Именно за такой промежуток времени свет, который излучает Солнце, достигает поверхности Земли.

Существует еще одна единица измерения расстояний в глубоком космосе. Называется она «парсек». Обозначение: пк – русское, pc – международное.

1 парсек = 30,8568 трлн километров ≈ 206 265 а.е. ≈ 3,3 световых года

В астрономии общепринято использовать кратные приставки для парсека, то есть указывать расстояния в килопарсеках, мегапарсеках и гигапарсеках.

Проверь себя

Упражнение: Единицы измерения расстояний
Расставь по убыванию астрономические единицы измерения расстояни