§ 62. Планеты

Определения и обозначения

Планета — небесное тело, обращающееся вокруг звезды. В отличие от звезды, планета не является источником собственного видимого света, а от спутника отличается тем, что движется вокруг звезды, а не вокруг другой планеты. Это определение помогает различать небесные тела по их движению и природе.

Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс. Это сравнительно небольшие и плотные тела с твёрдой поверхностью, состоящие главным образом из каменистых веществ и металлов. Такая группа объединяет планеты со сходными размерами и строением, а не только те, на которых есть жизнь.

Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они значительно крупнее планет земной группы, а их состав и строение отличаются: в них много веществ, которые не образуют обычную твёрдую поверхность, подобную земной. Название группы напоминает о масштабах этих планет и помогает сопоставлять их с каменистыми мирами.

Спутник планеты — небесное тело, обращающееся вокруг планеты. Луна является естественным спутником Земли: она движется вокруг нашей планеты, а вместе с ней — вокруг Солнца. Различие между планетой и спутником определяется тем, вокруг какого тела каждый из них обращается.

Как это устроено

Планеты видны с Земли, хотя сами обычно не излучают видимого света, потому что отражают солнечные лучи. Свет от Солнца падает на поверхность планеты или рассеивается в её атмосфере, а часть его достигает наблюдателя. Поэтому яркость планеты зависит не только от её размера, но и от освещения, расстояния и того, какую часть освещённого диска мы видим.

Планеты движутся вокруг Солнца по орбитам — траекториям движения небесных тел. Солнце притягивает планеты, а их движение не позволяет им упасть на него: в результате они продолжают обращаться вокруг звезды. Тяготение связывает планеты с Солнечной системой и удерживает их на орбитах, хотя расстояния и периоды обращения у планет различаются.

Деление на земную группу и гигантов связано не с одним, а сразу с несколькими свойствами. Внутренние планеты меньше и плотнее, в них много каменистого вещества и металлов, поэтому у них есть твёрдая поверхность. Гиганты намного больше, состоят преимущественно из газов и других лёгких веществ, а их строение и атмосферы существенно отличаются от строения каменистых планет.

Расстояние до Солнца влияет на количество получаемой энергии: близкие к нему планеты в среднем нагреваются сильнее, чем далёкие. Но по одной близости нельзя точно определить температуру поверхности, поскольку атмосфера может удерживать тепло или, напротив, быть слишком разреженной для такого влияния. У внутренних планет атмосферы очень разные: от почти отсутствующей у Меркурия до плотной у Венеры; у внешних гигантов мощные газовые оболочки.

Планеты отличаются также атмосферой, кольцами и спутниками. Например, наличие атмосферы и её плотность определяют, как удерживается тепло и какие процессы происходят вокруг планеты, а спутники обращаются под действием её притяжения. Кольца есть у всех планет-гигантов, но они заметны и устроены по-разному; у Меркурия и Венеры спутников нет, тогда как у других планет они есть.

Сравнение планет Солнечной системы

Сначала по таблице определите, какие планеты входят в каждую группу, а затем сравните их свойства по строкам. Для классификации неизвестного тела полезно учитывать несколько характеристик одновременно: размер, плотность и состав. Отдельный признак, например наличие спутников, сам по себе не всегда даёт достаточный ответ.

Разбор задач

Задача 1

Распределите названия планет Солнечной системы на две группы: земную и гигантов. Даны Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Нужно не просто разделить список пополам, а соотнести названия с особенностями строения планет.

1. Вспомним состав земной группы: в неё входят четыре сравнительно небольшие плотные планеты с твёрдой поверхностью. Это Меркурий, Венера, Земля и Марс.
2. Оставшиеся названия — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Это крупные планеты с иным составом и мощными атмосферами, поэтому они образуют группу гигантов.
3. Проверим, что каждое из восьми названий использовано ровно один раз. Такое действие помогает избежать пропуска планеты или случайного отнесения её к обеим группам.

Ответ: земная группа — Меркурий, Венера, Земля и Марс; планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Задача 2

Сравните Землю и Юпитер по размерам, составу, атмосфере и спутникам. Земля относится к планетам земной группы, а Юпитер — к гигантам. Сравнение должно опираться на признаки, которые показывают различия их строения, а не только на то, что обе планеты обращаются вокруг Солнца.

1. По размеру Земля значительно меньше Юпитера. Земля — плотное каменистое тело с твёрдой поверхностью, тогда как Юпитер представляет собой гигантскую планету, состоящую преимущественно из лёгких веществ.
2. У обеих планет есть атмосфера, но она устроена по-разному. Земная атмосфера сравнительно тонкая оболочка над твёрдой поверхностью, а у Юпитера мощная газовая оболочка составляет основную видимую часть планеты.
3. У Земли один естественный спутник — Луна. У Юпитера спутников много, а также есть система колец; эти признаки дополняют сравнение, но сами по себе не заменяют сведения о размерах и составе.

Ответ: Земля меньше, плотнее и имеет твёрдую поверхность; Юпитер намного крупнее, состоит преимущественно из лёгких веществ и обладает мощной атмосферой. У Земли один естественный спутник, у Юпитера — многочисленные спутники и кольца.

Задача 3

Неизвестная планета крупная, имеет низкую среднюю плотность, мощную атмосферу и многочисленные спутники. Определите, к какой группе она относится, и обоснуйте вывод. Все признаки нужно рассмотреть вместе: один из них может встречаться у разных небесных тел и не быть достаточным для классификации.

1. Крупные размеры и низкая средняя плотность характерны для планет-гигантов, а не для небольших плотных планет земной группы. Уже эти два свойства указывают на вероятную группу.
2. Мощная атмосфера поддерживает предположение о гиганте: для планет этой группы характерны большие газовые оболочки. Однако вывод надёжнее, если он согласуется и с другими характеристиками из условия.
3. Многочисленные спутники также типичны для гигантов. Сопоставление всех четырёх признаков приводит к одному и тому же результату, поэтому оснований относить тело к земной группе нет.

Ответ: это планета-гигант. На такой вывод указывают крупный размер, низкая средняя плотность, мощная атмосфера и многочисленные спутники.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что планета излучает собственный видимый свет. Такое впечатление возникает, потому что на небе планеты выглядят яркими точками, похожими на звёзды. Проверьте себя вопросом: является ли небесное тело звездой или оно отражает солнечные лучи? Для планеты наблюдаемый свет обычно отражённый.

Планету иногда путают со спутником, потому что оба тела могут двигаться по орбитам и быть видны с Земли. Но важно уточнить, вокруг чего обращается тело: планета — вокруг звезды, спутник — вокруг планеты. Например, Земля обращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли.

Землю могут ошибочно относить к гигантам из-за её значительных размеров по сравнению с человеком или другими объектами на поверхности. Однако группу определяют сравнением планет друг с другом и учитывают не только размер, но и плотность, состав и строение. Самопроверка проста: Земля каменистая, плотная и имеет твёрдую поверхность, поэтому относится к земной группе.

Неверно думать, что у каждой планеты обязательно есть кольца или много спутников. Такое ожидание может появиться из-за изображений гигантов с заметными кольцами и множеством спутников. Проверьте себя по конкретному признаку: например, колец у планет земной группы нет, а у Меркурия и Венеры нет естественных спутников.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что Солнечная система — это Солнце и связанные с ним небесные тела, а Солнце является звездой. Понятие небесного тела помогает говорить о планетах, спутниках и других объектах космоса. Орбитальное движение и всемирное тяготение объясняют, почему планеты обращаются вокруг Солнца, а спутники — вокруг планет.

Сведения о размерах, составе, атмосферах и орбитах планет понадобятся при дальнейшем изучении строения Солнечной системы. Их также используют при обсуждении астрономических наблюдений: по движению и свету небесных тел учёные получают сведения об удалённых объектах. Так тема планет связывает описание небесных тел с физическими законами и методами исследования космоса.

Что запомнить

• Планеты обращаются вокруг звезды и отражают её свет.
• В Солнечной системе восемь планет.
• Планеты делятся на земную группу и планеты-гиганты.
• К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс.
• К планетам-гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
• Планеты различаются размерами, составом, атмосферой, кольцами и спутниками.