Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Юпитер своими перемещениями уступил дорогу Земле
Есть в нашей Солнечной системе нечто такое, что может показаться необычным. По какой-то причине большинство наших крупных планет находятся вдали от Солнца, а ближе к нему расположены маленькие и каменистые миры, включая Землю.
Но во многих открытых внесолнечных системах ситуация совсем иная. Там в некоторых случаях ученые обнаружили так называемые «раскаленные Юпитеры». Это огромные газовые гиганты, расположившиеся близко к своим звездам. В других случаях планеты чуть больше Земли настолько близки к своим звездам, что не могут быть обитаемыми. Наша Солнечная система когда-то выглядела так же, или она зарождалась иначе?
Поскольку никто не засвидетельствовал то, как 4,5 миллиарда лет назад сформировалась наша Солнечная система, компьютерное моделирование — это лучший способ разгадать загадку. Новая серия модельных сценариев указывает на то, что Юпитер мог сформироваться на отдаленной орбите, а потом временно вторгся в околосолнечное пространство примерно на орбите Земли, после чего снова мигрировал на периферию.
Этим объясняется то обстоятельство, почему охотящийся за планетами телескоп НАСА «Кеплер» увидел разные типы солнечных систем вокруг других звезд, говорит ведущий исследователь планетолог Константин Батыгин, работающий доцентом в Калифорнийском технологическом институте.
«Обнаруженные „Кеплером“ новые планеты обращаются по орбитам вблизи своих звезд, имея обычно период обращения менее 100 дней. И они массивнее Земли, — отметил Батыгин. — Но самое интересное в том, что эти планеты богаты водородом».
Присутствие водорода на таких планетах может означать, что они собрали его из первичных газовых скоплений, в которых формировалась эта солнечная система, добавил он.
«Это важное и серьезно отличие от нашей собственной внутренней солнечной системы. Планеты земной группы бедны водородом, что может указывать на их послегазовое формирование из протопланетных дисков», — сказал ученый.
В марте в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences была опубликована работа на эту тему под названием «Решающая роль Юпитера в ранней эволюции внутренней солнечной системы».
По газовой орбите
Солнце с его планетами, как и другие солнечные системы, образовались из огромных скоплений газа и пыли. Считается, что охлаждение газов и исчезновение сопутствующего термального давления, которое удерживает облако от его собственной гравитации, заставило газы сжаться и сформировать Солнце.
Со временем частицы пыли сталкивались и смерзались, образуя глыбы, которые в свою очередь тоже срастались и формировали твердую сердцевину планет нашей солнечной системы. Одновременно газовое облако сохранялось еще как минимум несколько миллионов лет, обеспечивая материалом газовые гиганты.
Но к этой теории формирования есть вопросы. Ранее ученые думали, что расположенные ближе к Солнцу каменистые планеты сформировались в то же время, что и газовые гиганты. Таким образом, получается, что газ должен был как-то исчезнуть из внутренней солнечной системы, но сохраниться во внешней. Существовало мнение, что газ этот выдула солнечная энергия, и его ближе Юпитера уже не осталось. Но почему в других солнечных системах газ присутствует ближе к звезде?
По сценарию Батыгина, который является одним из возможных объяснений, Юпитер сформировался первым, после чего в силу взаимодействия с газом он двинулся в сторону Солнца. Далее возник Сатурн, который посредством сложных связей между притяжением и взаимодействием протопланетных дисков начал притягивать Юпитер, доведя его до сегодняшней орбиты.
«Скорее всего, Юпитер сформировался за пределами ледовой линии солнечной туманности, как минимум в три раза дальше от Солнца, чем сегодняшняя Земля, если мерить астрономическими единицами, — сказал Батыгин. — Вероятно, в какой-то момент он подошел к Солнцу на расстояние 1,5 астрономических единиц, а затем отодвинулся на дистанцию 5,2 астрономической единицы».
Такое приближение и удаление Юпитера, объяснил ученый, «породило хаос во внутренней солнечной системе». Газовый гигант швырял одни планетозимали в Солнце, а другие ставил на неустойчивые орбиты, в результате чего они врезались друг в друга. Если в то время сформировались какие-то «супер-Земли», они тоже могли разрушиться.
Но когда Юпитер ушел с ближней орбиты, несколько крупных кусков осталось на стабильных орбитах, а огромная сила притяжения Юпитера защитила внутреннюю солнечную систему от рикошета других космических обломков, которые могли разрушить оставшиеся куски.
Формирование скалистых планет
Теперь оставшиеся планетозимали обращались по орбите там, где было мало газа. Со временем они сталкивались друг с другом, создавая те внутренние планеты, которые мы наблюдаем сегодня — Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
«Таким образом, это хорошо объясняет раннюю миграцию гигантских планет, этап формирования внутренних планет и планет земной группы», — сказал Батыгин.
Но такой сценарий требует наличия двух гигантских планет в одном и том же протопланетном диске, причем наружная планета (в нашем случае Сатурн) должна быть не такой массивной, как внутренняя (Юпитер). Сочетание сил притяжения заставляет планеты теснее взаимодействовать с внутренней частью газа, чем с внешней, благодаря чему происходит миграция, и они освобождают дорогу для планет меньшего размера.
Батыгин говорит, что потребуется провести дополнительную работу, поскольку его выводы основаны лишь на трех надежных моделях с размерами планетозималей в тысячу, 100 и 10 километров. В будущем надо попытаться создать модель самой солнечной системы.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Источник
О массах и плотностях планет
То, что планеты Солнечной системы значительно различаются по своему размеру, является хорошо известным фактом.
Так, например, планеты внутренней части нашей системы имеют меньшие размеры, но являются более плотными, чем газовые или ледяные гиганты, располагающиеся во внешней части Солнечной системы. А в ряде случаев, планеты могут быть даже меньше, чем некоторые спутники. Однако размер планеты не обязательно пропорционален его массе.
Таким образом, в то время как Меркурий может быть меньше по размеру, чем спутник Юпитера Ганимед или спутник Сатурна Титан, он более чем в два раза массивнее этих спутников. И в то время как Юпитер в 318 раз массивнее Земли, его радиус лишь в 11,21 раза больше земного.
Давайте пройдёмся по каждой из планет и посмотрим, насколько они различаются.
Меркурий
Со средним диаметром 4879 километров (3031,67 миль) Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы. Он также является второй (после Земли) по плотности планетой: 5,427 г/см 3 .
Меркурий, как и другие планеты земной группы состоит из силикатных пород и минералов, а также железного ядра, которое в отличии от других планет является аномально большим по отношению к коре и мантии. Таким образом масса Меркурия составляет около 0,330*10 24 кг., что эквивалентно 0,055 массы Земли. Сила меркурианского притяжения составляет всего 3,7 м/с 2 .
Венера
Венера, которая из-за сходства состава, размера и массы порой часто именуется “сестрой Земли” имеет плотность 5,243 г/см 3 . Она является второй планетой от Солнца, а её средний радиус составляет примерно 6050 километров (3759,3 миль). Таким образом масса планеты достигает 4,87*10 24 кг., что эквивалентно 0,815 массы Земли. Учитывая плотность и размеры, сила тяжести на Венере сопоставима с Земной и равна примерно 8,87 м/с 2 .
Земля
Как и другие планеты внутренней части Солнечной системы, Земля также состоит из металлов и силикатов. Со средним радиусом 6371 километров (3 958 миль) и средней плотностью 5,514 г/м 3 , она является наиболее крупной и самой плотной, из планет земной группы. Масса Земли достигает 5,97*10 24 кг., а сила земного притяжения, как все вы знаете равна 9,8 м/с 2 .
Марс является третьей по величине планетой земной группы. Как и другие, Марс состоит из металлов и силикатных пород, но в то время как он примерно в два раза меньше Земли (со средним диаметром 6792 километров, или 4220 миль), его масса составляет всего одну десятую массы Земли.
Короче говоря, Марс имеет массу 0,642*10 24 кг., или примерно 0,11 массы Земли. Учитывая размеры и плотность (составляющую 3,9335 г/см 3 ) сила притяжения на Марсе не превышает 3,8 м/с 2 .
Юпитер
Юпитер является самой крупной планетой в Солнечной системе. Учитывая то, что его средний диаметр равен 142984 километров, в нём могут поместиться все другие планеты нашей системы (кроме Сатурна). Однако с массой 1898*10 24 кг., Юпитер почти в 2,5 раза массивнее всех других планет в Солнечной системе вместе взятых. Тем не менее, как газовый гигант, он имеет более низкую общую плотность, чем планеты земной группы. Его средняя плотность равна 1,326 г/см 3 .
Сатурн
Сатурн является вторым по величине газовым гигантом; и со средним диаметром 120536 километров, он всего лишь немного меньше, чем Юпитер. Тем не менее, он значительно менее массивен, чем его двоюродный брат Юпитер. С массой 569*10 24 кг. Сатурн в 95 раз массивнее Земли, однако его плотность составляет всего 0,687 г/см 3 . Сатурн является единственной планетой в Солнечной системе, которая имеет меньшую плотность, чем вода (1 г/см 3 ).
Средний диаметр Урана равен 120536 километров, он является третьей по величине планетой в Солнечной системе. С массой 86,8*10 24 кг., Уран – это четвёртая наиболее массивная планета. Средняя плотность, таким образом, достигает 1,271 г/см 3 .
Нептун
Нептун примерно в четыре раза больше Земли (диаметр 49528 километров), а его масса равна 102*10 24 кг. Таким образом плотность Нептуна больше, чем плотность любого из газовых гигантов (1,638 г/см 3 ).
Исходя из вышесказанного, вы можете увидеть, что массы планет Солнечной системы значительно варьируются. Но если мы говорим о плотности, то она не всегда пропорциональна размерам. Короче говоря, в то время как некоторые планеты могут быть всего в несколько раз больше, чем другие, они при этом могут быть во много и много раз более массивными.
Источник
Материалы для подготовки к ЕГЭ по физике (астрофизика)
ФИЗИКА ЕГЭ 2018.
Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы.
Среднее расстояние от Солнца (в а. е.*)
Диаметр в районе экватора, км
Наклон оси вращения
Первая космическая скорость, км/с
Средняя плотность г/см 3
1 а. е. составляет 150 млн. км.
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.
Ускорение свободного падения на Венере составляет около 8,7 м/с 2 .
Ускорение свободного падения на Марсе составляет 3,55 м/с 2 .
Меркурий приближается к Солнцу на расстоянии 39 млн. км.
Орбита Венеры находится на расстоянии примерно 108 млн. км от Солнца.
Чем дальше планета находится от Солнца, тем меньше её средняя плотность.
Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах.
Температура поверхности К
Масса (в массах Солнца)
Радиус (в радиусах Солнца)
Плотность по отношению к плотности воды
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.
Звезда Альдебаран относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.
Наше Солнце относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.
Звезда Сириус В относится к сверхгигантам.
Звезда Капелла относится к гигантам спектрального класса G .
Температура поверхности звёзд Капелла и α Центавра соответствует температурам поверхности звёзд спектрального класса O .
Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах.
Температура поверхности К
Масса (в массах Солнца)
Радиус (в радиусах Солнца)
Плотность по отношению к плотности воды
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.
Звезда Ригель является сверхгигантом спектрального класса B .
Звезда Сириус A относится к белым карликам.
Звёзды Ригель и ε Возничего и имеют температуру поверхности, соответствующую желтым звездам спектрального класса G .
Наше Солнце имеет температуру поверхности, соответствующую красным звёздам спектрального класса M .
Звезда α Центавра относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.
Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы.
Радиус спутника, км
Радиус орбиты, тыс. км
Средняя плотность г/см 3
Вторая космическая скорость, км/с
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам спутников планет.
Первая космическая скорость для Европы составляет примерно 1,44 км/с.
Радиус Титана примерно равен радиусу Земли.
Чем дальше спутник расположен от Солнца, тем меньшее его средняя плотность.
Масса Ио больше массы Луны.
Ускорение свободного падения на Тритоне равно 145 м/с 2 .
Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых планет Солнечной системы.
Радиус спутника, км
Радиус орбиты, тыс. км
Средняя плотность г/см 3
Вторая космическая скорость, км/с
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам спутников планет.
Ускорение свободного падения на Фобосе равно 11 м/с 2 .
Вторая космическая скорость на Фобосе такая же, как и на Земле.
Масса Каллисто меньше массы Титана.
Чем ближе спутник расположен к Солнцу, тем большего средняя плотность.
Первая космическая скорость для Луны составляет примерно 1,44 км/с.
Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых астероидов Солнечной системы.
Примерный радиус астероида, км
Большая полуось орбиты,
Период обращения вокруг Солнца, земных лет
Эксцентриситет орбиты е***
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам астероидов.
Астероид Аквитания движется вокруг Солнца между орбитами Юпитера и Сатурна.
Чем меньше большая полуось орбиты астероида, тем больше его период обращения вокруг Солнца.
Орбита астероида Юнона находится между орбитами Марса и Юпитера.
Средняя плотность астероида Эвномия составляет 400 кг/м 3 .
Астероид Аквитания вращается не более «вытянутой» орбите, чем астероид Веста.
Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых астероидов Солнечной системы.
Примерный радиус астероида, км
Большая полуось орбиты,
Период обращения вокруг Солнца, земных лет
Эксцентриситет орбиты е***
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам астероидов.
Средняя плотность астероида Геба составляет 800 кг/м 3 .
Орбита астероида Эвномия находится между орбитами Марса и Юпитера.
Астероид Веста движется вокруг Солнца между орбитами Земли и Венеры.
Астероид Паллада вращается не более «вытянутой» орбите, чем астероид Церера.
Большие полуоси орбит астероидов Церера и Паллада одинаковы, значит, они движутся по одной орбите друг за другом.
Используя таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах, выполните задание.
Температура поверхности, К
(в массах Солнца)
(в радиусах Солнца)
Созвездие, в котором находится звезда
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.
Температура на поверхности Бетельгейзе примерно равна температуре на поверхности Солнца.
Звезда Ригель относится к бело-голубым звёздам спектрального класса B .
Звезда Садр является сверхгигантом.
Звёзда Ригель и Бетельгейзе относятся к одному созвездию, значит, находятся на одинаковом расстоянии от Солнца.
Звёзды Альдебаран и Эльнат имеют одинаковую массу, значит, они относятся к одному и тому же спектральному классу.
Используя таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах, выполните задание.
Температура поверхности, К
(в массах Солнца)
(в радиусах Солнца)
Созвездие, в котором находится звезда
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.
Звёзды Альдебаран и Эльнат относятся к одному созвездию, значит, находятся на одинаковом расстоянии от Солнца.
Температура на поверхности звзеды Садр в 2 раза выше, чем на поверхности Солнца.
Звезда Эльнат относится к бело-голубым звёздам спектрального класса B .
Звёзды Капелла и Менкалинан имеют почти одинаковые размеры, значит, относятся к одному спектральному классу.
Звезда Ригель является сверхгигантом.
На рисунке представлена диаграмма Герцшпрунга – Рассела.
Выберите два утверждения, которые соответствуют диаграмме.
Плотность гигантов существенно меньше средней плотности звёзд главной последовательности.
Звёзды Альтаир, имеющая радиус 1.9 радиусов Солнца относится к сверхгигантам.
Температура поверхности звёзд спектрального класса M ниже температуры поверхности звёзд спектрального класса A .
Звезда Бетельгейзе относится к голубым звёздам главной последовательности, поскольку её радиус почти в 1000 раз превышает радиус Солнца.
«Жизненный цикл» звезда спектрального класса B главной последовательности более длительный, чем звзезды спектрального класса G главной последовательности.
На рисунке представлена диаграмма Герцшпрунга – Рассела.
Выберите два утверждения, которые соответствуют диаграмме.
1) Плотность белых карликов существенно больше средней плотности звёзд главной последовательности.
2) «Жизненный цикл» звезды спектрального класса О главной последовательности более длительный, чем звезды спектрального класса М главной последовательности.
3) Звезда Сириус В, имеющая радиус 0,02 радиусов Солнца, относится к звёздам главной последовательности.
4) Температура поверхности звёзд спектрального класса К в 2 раза выше температуры поверхности звёзд спектрального класса В.
5) Звезда Альтаир, имеющая радиус 1,9 радиусов Солнца, относится к звёздам главной последовательности.
Первая звезда излучает в 100 раз больше энергии, чем вторая. Они расположены на небе так близко друг от друга, что видны как одна звезда с видимой звёздной величиной, равной S .
Исходя из этого условия, выберите два верных утверждения.
Если вторая звезда расположена в 10 раз ближе к нам, чем первая, то их видимые звёздные величины равны.
Если звёзды расположены на одном расстоянии, то блеск первой равен 5 звёздным величинам, а второй – 0 звёздных величин.
Если эти звёзды расположены в пространстве рядом друг с другом, то вторая звезда такая тусклая, что не видна невооружённым глазом, даже если бы этому не препятствовала яркая первая.
Первая звезда – белый сверхгигант, а вторая – красный сверхгигант.
Первая звезда обязательно горячее второй.
Номер материала: ДБ-1374888
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
В России проверяют состояние дворовых и спортивных площадок
Время чтения: 2 минуты
Итальянский учитель дал детям задание на лето и прославился
Время чтения: 4 минуты
В Рособрнадзоре рассказали о предварительных результатах ЕГЭ-2021
Время чтения: 3 минуты
Сергей Кравцов доложил Владимиру Путину о ходе реализации ключевых задач в системе образования
Время чтения: 3 минуты
Вузы в Москве перейдут на удаленку из-за ситуации с COVID-19
Время чтения: 1 минута
ЕГЭ проходит штатно на всей территории России
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Источник