§ 56. Солнечная система

Определения и обозначения

Планета — небесное тело, обращающееся вокруг Солнца, достаточно массивное для почти шарообразной формы и расчистившее окрестность своей орбиты. Планета не испускает собственного света, как звезда, а обычно видна благодаря отражению солнечных лучей. Эти критерии позволяют отличить планету от малых тел и звёзд.

Карликовая планета — почти шарообразное тело, обращающееся вокруг Солнца, которое не расчистило окрестность своей орбиты и не является спутником. Она может быть крупнее многих астероидов, но её положение среди множества соседних тел не позволяет считать её обычной планетой. Так классифицируют, например, Плутон и Цереру.

Астероид — небольшое твёрдое тело Солнечной системы, движущееся вокруг Солнца. Многие астероиды находятся в главном поясе между Марсом и Юпитером, хотя отдельные объекты встречаются и в других областях. Понятие подчёркивает прежде всего малые размеры и твёрдое строение тела.

Комета — малое тело, состоящее преимущественно из льда и пыли. При приближении к Солнцу часть льда испаряется, вокруг ядра возникает кома, а затем может сформироваться хвост. Поэтому комета заметно меняется при движении по орбите.

Как это устроено

В центре Солнечной системы находится Солнце, масса которого намного больше массы остальных тел. Поэтому его тяготение удерживает планеты, кометы и астероиды на орбитах. Спутники испытывают притяжение своих планет и обращаются вокруг них, хотя вся система в целом движется вокруг Солнца.

Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — расположены ближе к Солнцу. Они сравнительно невелики, плотны и имеют твёрдую поверхность, потому что сформировались преимущественно из каменных и металлических веществ. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — значительно массивнее и состоят главным образом из газов и льдов.

Главный пояс астероидов находится между Марсом и Юпитером: здесь сохранилось много небольших тел, которым не удалось объединиться в планету. За орбитой Нептуна расположен пояс Койпера, содержащий ледяные тела, в том числе некоторые карликовые планеты. Ещё дальше предполагают существование облака Оорта — очень далёкой области, откуда могут приходить долгопериодические кометы.

При приближении кометы к Солнцу её поверхность нагревается, и лёд переходит сразу в газ, унося с собой пыль. Вокруг твёрдого ядра образуется кома, а выброшенное вещество формирует хвост под действием солнечного излучения и солнечного ветра. Хвост направлен преимущественно от Солнца, поэтому не обязательно находится позади кометы по ходу её движения.

Основные объекты Солнечной системы

Сначала определите тип объекта, затем сравните его строение и положение с данными таблицы. Особенно полезно различать направление движения: планеты и малые тела обращаются вокруг Солнца, а спутники — вокруг планет.

Таблица помогает сопоставить не только размеры объектов, но и их состав. Например, Плутон и Церера относятся к одной категории, хотя находятся в разных областях системы.

Разбор задач

Задача 1

Распределите Меркурий, Землю, Юпитер и Нептун на планеты земной группы и планеты-гиганты. Нужно использовать не расстояние от Солнца, а строение и состав планет. Поэтому сначала вспомним признаки каждой группы.

1. Планеты земной группы имеют твёрдую поверхность и сравнительно небольшие размеры.
2. Меркурий и Земля обладают такими признаками, поэтому относятся к земной группе.
3. Юпитер и Нептун значительно крупнее и состоят преимущественно из газов и льдов, поэтому являются гигантами.

Ответ: Меркурий и Земля — планеты земной группы; Юпитер и Нептун — планеты-гиганты.

Задача 2

Ученик назвал Плутон планетой, а Цереру — астероидом. Объясним классификацию по официальным признакам, а не по привычным названиям или одному только размеру. Для этого проверим три условия.

1. Плутон и Церера имеют почти шарообразную форму и обращаются вокруг Солнца.
2. Ни Плутон, ни Церера не расчистили окрестность своих орбит от других тел.
3. Они не являются спутниками, поэтому соответствуют определению карликовой планеты, а не обычной планеты.

Ответ: Плутон и Церера — карликовые планеты. Церера одновременно находится в области главного пояса астероидов, но её форма и условия движения позволяют относить её именно к карликовым планетам.

Задача 3

Комета приближается к Солнцу. Нужно описать изменения и объяснить, почему хвост не обязательно следует за кометой. Причина явления связана с нагревом вещества и воздействием солнечного излучения.

1. Солнечное тепло испаряет лёд с поверхности ядра, а вместе с газом высвобождаются частицы пыли.
2. Вокруг ядра появляется светящаяся кома из газа и пыли.
3. Солнечный ветер и излучение отталкивают частицы от Солнца, поэтому хвост направляется от него независимо от направления движения кометы.

Ответ: при приближении к Солнцу у кометы могут образоваться кома и хвост. Хвост не является следом позади тела: его направление определяется положением Солнца.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что планеты светят собственным светом. Так думают из-за их яркого вида на ночном небе, но источник света — Солнце. Проверка проста: вспомните, что планета отражает свет, а звездой является только самосветящееся тело.

Ошибка: называть спутник планетой. Спутник обращается вокруг планеты, тогда как планета обращается вокруг Солнца, хотя оба тела испытывают солнечное тяготение. Проверяйте, вокруг какого объекта проходит основное обращение тела.

Ошибка: отождествлять карликовую планету с астероидом. Астероид не обязательно почти шарообразен, а карликовая планета соответствует этому условию и обращается вокруг Солнца. Если объект имеет почти шарообразную форму, нельзя классифицировать его только по нахождению в поясе астероидов.

Ошибка: считать, что хвост кометы всегда направлен за ней. Его положение определяется солнечным ветром и излучением, поэтому он направлен преимущественно от Солнца. Для проверки сначала найдите направление на Солнце, а уже потом оценивайте положение хвоста.

Связь с другими темами

Для понимания движения тел нужны понятия тяготения, орбиты и движения небесных тел. Орбита — это траектория, по которой тело движется под действием притяжения. Эти представления объясняют, почему планеты не улетают от Солнца и не падают на него.

Движение планет и спутников связано с законами Кеплера и законом всемирного тяготения. Законы Кеплера описывают форму орбит и изменение скорости движения, а закон тяготения объясняет, откуда возникает сила. Вместе они позволяют сравнивать орбиты разных объектов.

Сведения о Солнечной системе служат основой для изучения звёзд, галактик и эволюции Вселенной. Сравнивая Солнце с другими звёздами, можно понять особенности его строения и жизненного пути. Планеты и малые тела также показывают, как формируются космические системы.

Что запомнить

• Солнечная система включает Солнце, планеты, их спутники и малые тела.
• Планеты обращаются вокруг Солнца, а спутники — вокруг планет.
• Планеты делятся на планеты земной группы и планеты-гиганты.
• Карликовая планета не расчистила окрестность своей орбиты.
• Многие астероиды находятся в поясе между Марсом и Юпитером.
• При приближении к Солнцу у кометы могут образоваться кома и хвост.