"Физика", Грачёв А.В., Погожев В.А., Боков П.Ю.
Солнечная система — это Солнце и все тела, которые удерживаются его тяготением и движутся вокруг него. В неё входят планеты, их спутники, астероиды, кометы и карликовые планеты. Солнце является звездой: оно само излучает свет и тепло благодаря энергии, выделяющейся в недрах. Сравнение планет и звёзд помогает понять, почему небесные тела движутся по орбитам, чем отличаются земные планеты от гигантов и как цвет звезды связан с её температурой.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Солнечная система — Солнце и все небесные тела, движущиеся вокруг него под действием его притяжения. К ним относятся планеты, спутники, астероиды, кометы и карликовые планеты. Это понятие нужно, чтобы рассматривать не отдельную Землю, а единую гравитационно связанную систему.
Звезда — небесное тело, состоящее из раскалённого газа и излучающее собственную энергию. В её недрах происходят процессы, поддерживающие высокую температуру и свечение. Определение помогает отличать Солнце и другие звёзды от планет, которые собственного видимого света не создают.
Планета — крупное небесное тело, обращающееся вокруг звезды и не излучающее собственного света. Мы видим планеты потому, что они отражают падающее на них излучение звезды. Это понятие позволяет разделить тела Солнечной системы по их движению и способности светиться.
Световой год — расстояние, которое свет проходит за один год, а не время. Если скорость света обозначить c, то такое расстояние находят по формуле s = c · t. Единица удобна для огромных космических расстояний, которые неудобно выражать только в километрах.
Солнце находится в центре Солнечной системы, потому что почти вся её масса сосредоточена в нём. Большая масса создаёт сильное гравитационное поле, поэтому Солнце удерживает планеты, кометы и другие тела. Это не означает, что все тела падают на Солнце: их движение определяется одновременно притяжением и начальной скоростью.
Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — сравнительно малы, имеют твёрдую поверхность и высокую среднюю плотность. Они состоят преимущественно из горных пород и металлов и имеют немного спутников. Планеты-гиганты намного крупнее, в основном состоят из водорода, гелия и других газов, обладают меньшей средней плотностью и большим числом спутников.
Орбита планеты появляется из-за сочетания двух причин: Солнце притягивает планету к себе, а её скорость направлена в сторону, перпендикулярную этому притяжению. Без силы тяготения планета полетела бы по прямой, а без боковой скорости упала бы на Солнце. Для почти кругового движения сила притяжения непрерывно изменяет направление скорости, поэтому орбиты близки к окружностям, хотя строго имеют форму эллипсов.
Солнце состоит главным образом из водорода и гелия и не имеет твёрдой поверхности. В центре находится ядро, где выделяется энергия; за ним расположены слои, через которые энергия переносится наружу, а внешнюю видимую оболочку называют фотосферой. Солнечный свет и тепло достигают Земли потому, что энергия из недр постепенно выходит к поверхности и затем излучается в космос.
В недрах звёзд при огромных температуре и давлении идут термоядерные реакции: лёгкие атомные ядра соединяются в более тяжёлые. Небольшая часть массы превращается в энергию, поэтому звезда может светить очень долго. Цвет связан с температурой поверхности: голубовато-белые звёзды горячее жёлтых, а красные — холоднее их.
| Небесное тело | Из чего состоит | Движение или источник энергии | Характерный признак | Примеры |
|---|---|---|---|---|
| Солнце | Водород, гелий, плазма | Термоядерные реакции; вращается вокруг оси | Ближайшая к Земле звезда | Солнце |
| Планета земной группы | Горные породы и металлы | Обращается вокруг Солнца | Твёрдая поверхность, высокая плотность | Земля, Марс |
| Планета-гигант | Главным образом водород, гелий и другие газы | Обращается вокруг Солнца | Большие размеры, много спутников | Юпитер, Сатурн |
| Карликовая планета | Каменные породы и лёд | Обращается вокруг Солнца | Не является главным телом на своей орбите | Плутон, Церера |
| Естественный спутник | Породы, лёд или их сочетание | Обращается вокруг планеты | Удерживается притяжением планеты | Луна, Европа |
| Астероид | Каменные и металлические вещества | Обращается вокруг Солнца | Небольшое твёрдое тело неправильной формы | Веста |
| Комета | Лёд, пыль и каменные частицы | Движется по вытянутой орбите | При приближении к Солнцу образует кому и хвост | Комета Галлея |
| Звезда | Раскалённый газ и плазма | Энергию дают термоядерные реакции | Излучает собственный свет | Сириус, Полярная звезда |
Сначала определите, вокруг какого тела движется объект: вокруг звезды или планеты. Затем сравните его состав, размеры, поверхность и источник излучения с признаками в таблице. Таблица помогает быстро отличить самостоятельное светящееся тело от планеты, спутника или малого тела.
Задача 1. Определите группу планеты с небольшой массой, твёрдой поверхностью и высокой средней плотностью. Нужно сопоставить данные признаки не с названием планеты, а с общими свойствами двух основных групп. Средняя плотность показывает, насколько велико содержание плотных каменных и металлических веществ.
Ответ: планета относится к земной группе. К ней могут относиться Меркурий, Венера, Земля или Марс.
Задача 2. Какое расстояние проходит свет за 3 года, если скорость света c = 300 000 км/с? Используем формулу пути s = vt и сначала выразим один год в секундах. Это показывает, почему световой год является единицей расстояния.
Ответ: примерно 2,84 · 10¹³ км, или 3 световых года. Округление до трёх световых лет возможно потому, что по определению за один год свет проходит один световой год.
Задача 3. Сравните голубовато-белую и красную звёзды по температуре поверхности. Цвет возникает из-за различного состава излучения, а состав зависит от температуры внешних слоёв. Поэтому нельзя считать, что красная звезда горячее только из-за её яркости или размера.
Ответ: голубовато-белая звезда горячее красной. Яркость и размер могут быть разными, поэтому по одному цвету сравнивают именно температуру поверхности.
Считать Солнце планетой. Ошибка возникает из-за его положения в центре системы, но Солнце — звезда, излучающая собственный свет. Проверка: спросите, создаёт ли тело своё излучение; для Солнца ответ положительный.
Называть Луну планетой. Луна движется вокруг Земли и потому является естественным спутником, хотя имеет значительные размеры. Проверка: определите, вокруг звезды или вокруг планеты обращается тело.
Утверждать, что планеты светятся сами. Планеты обычно видны благодаря отражению солнечного света, а не из-за собственного свечения. Проверка: мысленно уберите источник света — отражающая поверхность перестанет быть видимой.
Связывать времена года с расстоянием до Солнца. Главная причина сезонов — наклон земной оси к плоскости орбиты, из-за которого меняются высота Солнца и продолжительность дня. Проверка: сравните освещённость полушарий, а не только расстояние до Солнца.
До изучения темы нужны закон всемирного тяготения, движение по окружности, понятия массы, силы и энергии. Эти знания объясняют орбиты и удержание небесных тел.
Тема связана с гравитацией, механикой космических полётов и физическими источниками энергии. Понимание строения звёзд помогает перейти к изучению Вселенной, галактик и эволюции небесных тел.
Почему Солнце не падает на планеты, если притягивает их?
Солнце притягивает планеты, но каждая планета имеет собственную скорость, направленную поперёк силы тяготения. Поэтому она всё время как бы падает к Солнцу, одновременно промахиваясь мимо него, и движется по орбите.
Чем планета отличается от звезды?
Звезда — раскалённое небесное тело, которое излучает собственную энергию. Планета не поддерживает такие реакции в недрах и видна главным образом потому, что отражает свет звезды.
Почему мы видим звёзды как точки, а Солнце — как диск?
Солнце находится сравнительно близко к Земле, поэтому его видимый угловой размер достаточно велик, чтобы различать диск. Остальные звёзды расположены намного дальше, и даже их огромные размеры не различимы глазом как диски.
Откуда Солнце получает энергию и почему оно не остывает сразу?
В центральной части Солнца происходят термоядерные реакции, при которых ядра водорода соединяются и образуют ядра гелия. При этом выделяется энергия, а огромная масса горячего вещества позволяет Солнцу поддерживать излучение миллиарды лет.
Почему у одних планет есть спутники, а у других их нет?
Спутник удерживается притяжением планеты, поэтому его появление зависит от массы планеты, её движения и условий формирования системы. У массивных планет-гигантов притяжение сильнее, поэтому они обычно имеют много спутников, а у некоторых малых планет их нет.
§ 21. Солнечная система. Физическая природа Солнца и других звёзд
