Урок астрономии по теме»Планеты земной группы и планеты гиганты»


Знаете ли вы, на какие две группы можно разделить все планеты Солнечной системы? Конечно, каждая планета имеет свои уникальные условия, связанные с удаленностью от Солнца, формой орбиты, с процессами ее формирования. Но в группы их все-таки можно объединить по схожему строению и составу. В Солнечной системе существует два вида планет: твердотельные и газовые. Первые находятся ближе к центральной звезде и их также называют землеподобными по сходству физико-химических параметров. Вторые удалены от Солнца, имеют схожую атмосферу и не имеют твердой поверхности.

В статье мы подробно разберем две эти группы планет в Солнечной системе и изучим их сходства и различия.

художественное изображение

Планеты земной группы

Планетами, относящимися к земной группе, являются Меркурий, Венера, Земля и Марс. За их близость к Солнцу их также называют внутренними планетами Солнечной системы.

Все тела этой раздела имеют железоникелевое ядро, мантию, состоящую из расплавленных силикатов и железисто-каменную поверхность. Из всех четырех коры нет только у Меркурия. Это связано с тем, что она была содрана в результате многочисленных столкновений с метеоритами.

Два последних небесных тела имеют спутники: у Земли это Луна, а у Марса – Фобос и Деймос. Ни у кого их внутренней четверки нет колец.

В остальном, тела, которые входят в земную группу, имеют большие различия между собой. Приведенная ниже таблица в виде списка и фото отражает сравнительную характеристику основных параметров первой четверки Солнечной системы.

  • Меркурий его масса 3,3*1023 кг., диаметр 4,9*103 км. Имеет очень разряженную атмосферу, остаточные следы водорода и инертных газов. Колебания температуру от Min: -183°С до Max: 75° С.
  • Венера её масса 4,9*1024 кг., диаметр 12*103 км. У неё плотная углекислая атмосфера с множеством сернистых облаков. Незначительные колебания в течение суток. Средняя температура — 470°С.
  • Земля её масса 5,98*1024 кг., диаметр 12,74*103 км. Пригодная для жизни плотная азотно-кислородная атмосфера. Колебания температур незначительны в космическом масштабе. Средняя температура 14.8°С. Существуют климатические пояса.
  • Марс его масса 6,42*1023 кг., диаметр 6,8*103 км. Разряженная атмосфера со следами метана, водорода и инертных газов. Температура поверхности от -82° до -30° С .

таблица внутренней четверки

Пик на Обероне

Оберон является спутником Урана, и, по совместительству, девятым по массе спутником в нашей системе. К сожалению, нам мало что известно об Обероне, ведь единственная информация, которую мы о нем получили, была предоставлена проектом «Вояджер-2», который был запущен 20 августа 1977 года.

В 1986 году Вояджер сблизился с Ураном и смог передать снимки планеты и ее спутников на Землю. Тогда же и ученые и обнаружили на Обероне самую высокую гору, высота которой составляла 11 километров.

Впрочем, покорить ее было бы гораздо проще, чем Эверест, ведь на планетоиде нет атмосферы, а сила притяжения во много раз ниже, чем на нашей планете.

Вулкан Арсия, Марс

Этот мертвый марсианский вулкан имеет высоту почти 19 километров, а его кратер в диаметре составляет около 110 километров. Диаметр же самой Арсии составляет больше 435 километров. Этому колоссу может составить только другая гора, которая также находится на Марсе, но о ней чуть позже.

Гора Эвбея, Ио

Космический аппарат «Галилео», который был создан специально для исследования планеты Юпитер, прислал красочные фотографии с орбиты Ио – спутника газового гиганта. Ио оказалась сейсмически активной планетой. На ее поверхности действует множество вулканов, продукты извержения которых поднимаются на высоту почти 500 километров. Неудивительно, что на поверхности спутника есть множество гор, многие из которых выше нашего Эвереста. Например, одна из самых высоких гор Эвбея имеет высоту, по предварительным оценкам, от 10.3 до 13.4 километров.

Забраться на вершину Эвбеи будет весьма сложно, ведь несмотря на низкий показатель ускорения свободного падения, атмосфера Ио весьма враждебна, и состоит на 90% из диоксида серы.

Аскрийская гора, Марс

Очередной погасший вулкан на поверхности Марса. Вершина Аскрийской горы находится на высоте почти 18 километров над поверхностью планеты. Сам вулкан имеет диаметр более 460 километров.

Южная Боосавла, Ио

Самая высокая гора на спутнике Юпитера Ио. На снимке она выглядит невнятным пятном, однако на самом деле это монструозное горное образование, высота которого составляет почти 17,5 километров. Она является частью протяженного горного масива, который простирается в диаметре 540 километров.

Горный хребет на экваторе спутника Япет

Япет – один из самых крупных спутников Сатурна, третий по величине из всех известных. Космический аппарат «Кассини», который был отправлен НАСА для исследования планеты, передал на Землю уникальные фотографии Япета, на которых был запечатлен кольцевой горный хребет, который опоясывает спутник по экватору. Это горное образование было названо Стеной Япета, и имеет высоту до 13 километров, а длина хребта около 1300 километров.

Гора Реясильвия, Веста

Веста – это крупный астероид, который был открыт еще в 1807 году. Он расположен в главном поясе астероидов, находящемся между Марсом и Юпитером.

Диаметр Весты всего 525 километров, однако на ее поверхности находится один из крупнейших ударных кратеров из известных в Солнечной системе. Он образовался из-за столкновения Весты с другим астероидом больше 2 миллиардов лет назад. В воронке глубиной около 25 километров находится возвышение, имеющее высоту от своего основания около 22 километров. Это самая высокая гора в нашей системе.

Олимп, Марс

Олимп – это еще один потухший вулкан на поверхности Марса. До открытия пика в кратере Реясильвия на Весте, Олимп считался самой высокой горой в Солнечной системе. Его высота составляет 21,2 километра от основания, а диаметр – 540 километров.

На снимках NASA с орбиты Марса Олимп производит чарующее впечатление. Проблема лишь в том, что эта гора настолько огромна, что рассмотреть ее целиком, стоя на Марсе, не получится из-за кривизны поверхности, ее часть просто скроется за горизонтом.

Отличия между группами

Главное различие между землеподобными планетами и газовыми гигантами – их строение. Первые имеют выраженную структуру, поверхность и больше нагреваются от тепловой энергии Солнца. Вторые представляют собой смесь различных веществ, переходящих из газообразного состояния в жидкое, а также в центре имеют раскаленное ядро, излучающее больше тепла, чем приносят солнечные лучи.

Планеты внешней группы Гигантов обладают более крупными размерами, нежели твердотельные соседи. Кроме того, для них характерно большое количество спутников и кольцевая система. А главное, именно формирование газовых гигантов не позволило нашей звездной системе разрастись большим количеством землеподобных тел.

Особенности планеты Венера

  1. По расположению в Солнечной системе планета наиболее близко расположена к Земле.
  2. Она вращается по часовой стрелке, как и Уран, из восьми планет солнечной системы только они наделены таким правом.
  3. Земной день человека равняется 24 часам, на Венере же сутки длятся более года, т.к. период вращения планеты вокруг своей оси занимает 243 земных суток.
  4. Она – настоящая грозовая планета, дожди идут постоянно, но, в отличие, от земных дождей, на Венере выпадают осадки в виде серной кислоты.
  5. Поверхность планеты имеет свой удивительный ландшафт, на её территории расположены три обширных плоскогорья. Всё окружено равниной. Наблюдать Венеру очень сложно, в силу мощного слоя облаков. Обнаружить плоскогорья учёные смогли с помощью радиолокаторов.
  6. Одной из отличительных характеристик Венеры от других планет Звёздной Системы является- лава. Вся территория состоит из неё, магма не может быстро остынуть из-за высокой температуры на поверхности. Вулканов на планете огромное количество, тысячи.
  7. Климат же здесь сухой и жаркий. Он не сравним с той жарой, которую испытывают люди на Земле, там температура составляет, ни много, ни мало около 470 градусов Цельсия. На Венере царит вечная засуха.
  8. Ветра на планете- настоящая катастрофа, даже незначительный ветерок способен обратиться в бурю.
  9. По форме планета представляет идеальную сферу.
  10. Времена года на ней не сменяемы.

Физика и астрономия

Познакомимся с основными физическими характеристика­ми больших планет, которые представлены в приложении VI.

Как видно из таблицы, по физическим характеристикам восемь больших планет можно разделить на две группы. Од­ну из них — планеты земной группы — составляют Земля и сходные с ней Меркурий, Венера и Марс (см. цветную вклейку II). Во вторую входят планеты-гиганты: Юпитер, Са­турн, Уран и Нептун (см. рис. 2 на цветной вклейке VII). Раз­деление планет на группы прослеживается сразу по трем ха­рактеристикам (размерам, плотности и массе), причем по плотности — наиболее четко.

Планеты каждой из групп по плотности мало различают­ся между собой, но средняя плотность планет земной группы примерно в 5 раз больше средней плотности планет-гигантов. Различие плотности тел в окружающей нас природе может объясняться как различием их химического состава, так и различием агрегатного состояния. Большая часть массы пла­нет земной группы приходится на долю твердого состояния вещества — оксидов и других соединений тяжелых химиче­ских элементов: железа, магния, алюминия и других метал­лов, а также кремния и других неметаллов. На долю четы­рех наиболее обильных в твердой оболочке нашей планеты (литосфере) элементов — железа, кислорода, кремния и магния — приходится свыше 90% ее массы. Самыми много­численными являются атомы кислорода.

Малая плотность планет-гигантов (у Сатурна она меньше плотности воды) объясняется тем, что значительная часть их массы находится в газообразном и жидком состояниях. В составе планет-гигантов преобладают водород и гелий. Этим они похожи на Солнце и многие другие звезды, у которых во­дород и гелий составляют примерно 98% массы. Разумеется, в планетах-гигантах есть и те вещества, которые составляют основу планет типа Земли. Например, на одном только Юпи­тере их больше, чем во всех планетах земной группы, вместе взятых, однако они составляют примерно лишь 1% его мас­сы. Атмосфера планет-гигантов содержит различные соеди­нения водорода, в частности метан и аммиак.

Отличия между планетами двух групп проявляются и в том, что планеты-гиганты быстрее вращаются вокруг оси, и в числе спутников: на четыре планеты земной группы приходит­ся всего 3 спутника, на четыре планеты-гиганта — 158. Число спутников у каждой планеты приведено в приложении VI.

Столь значительные различия двух групп планет можно объяснить только на основе современных представлений о формировании Солнечной системы.

Вопросы.

По каким характеристикам прослеживается разде­ление планет на две группы?

Задание 13.

На основании приложения VI:

1) определите, по какой из физических характеристик плане­ты наиболее четко разделяются на две группы; 2) сформули­руйте основные отличительные особенности каждой группы планет.

Сравнительная характеристика планет земной группы и планет-гигантов (стр. 1 из 4)

РЕФЕРАТ ПО АСТРОНОМИИ

НА ТЕМУ:

“СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАНЕТ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ И ПЛАНЕТ-ГИГАНТОВ”.

Ученика 11 класса, второй группы,

экстерната № 41

БАЛАСАНЯН АРСЕНА.

Москва 1999 г.

ПЛАН:

1.
Строение Солнечной системы.
2.
Методы изучения физической природы тел Солнечнойсистемы.
3.
Отличительные особенности планет земной группы от планет-гигантов.
4.
Физические условия на Луне и её рельеф.
5.
Планеты земной группы (Венера).
6.
Планеты-гиганты(Сатурн).
7.
Малые тела Солнечной системы.
8.
Современные представления о происхождении Солнесной системы.
9.
Список использованной литературы.
Строение Солнечной системы.

Солнечная система – система небесных тел, состоящая из Солнца, 9 больших планет и их спутников, десятков тысяч малых планет и их спутников, десятков тысяч малых планет (астероидов), множества комет, мелких метеорных тел и межпланетного газа и пыли. Всё в солнечной системе определяется Солнцем, которое является самым массивным телом и единственным, обладающим собственным свечением. Солнце – обычная звезда главной последовательности с абсолютной звёздной величиной +5. Его объём в миллион раз превышает объём Земли, однако по сравнению со звёздами-гигантами Солнце очень мало. Остальные члены Солнечной системы светят отражённым солнечным светом и выглядят такими яркими на небе, что не трудно и забыть, что для вселенной в целом они даже отдалённо не являются столь важными объектами, какими представляются нам. Девять планет обращаются вокруг Солнца по эллипсам (мало отличающимся от окружностей) почти в одной плоскости в порядке удаления от Солнца: Меркурий, Венера, Земля (с Луной), Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты делятся на две отчётливо различающиеся группы. В первую входят относительно небольшие планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс, с диаметрами от 12756 км (Земля) до 4880 км (Меркурий). Эти планеты имеют некоторые общие характеристики. Все они, например, имеют твёрдую поверхность и, по-видимому, состоят из сходного по составу вещества, хотя Земля и Меркурий более плотные чем Марс и Венера. Их орбиты в общем не отличаются от круговых, только орбиты Меркурия и Марса более вытянуты чем у Земли и Венеры. Меркурий и Венеру называют внутренними планетами, поскольку их орбиты лежат внутри земной; они, как и Луна, бывают в разных фазах – от новой до полной – и остаются в той же части неба, что и Солнце. У Меркурия и Венеры нет спутников, Земля имеет один спутник (известную нам Луну), у Марса два спутника – Фобос и Деймос, оба очень маленькие и явно отличаются по своей природе от Луны.

За Марсом находится широкий провал, в котором движутся тысячи небольших тел, называемых астероидами, планетоидами или малыми планетами. Диаметр даже самого большого из них – Цереры – составляет лишь около 1000 – 1200 км.

Далеко за основной зоной астероидов находятся четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Эти планеты совершенно отличны от планет земной Группы: они скорее газовые и жидкие чем твёрдые, с очень плотными атмосферами. Их масса настолько велика, что они были способны удержать большую часть первоначального водорода. Так, скорость убегания для Юпитера составляет 60 км/с, тогда как для Земли она равна 11,2 км/с. Их среднее расстояния от Солнца составляют от 778 млн. км (Юпитер) до 4497 млн. км (Нептун). Планеты-гиганты имеют много общего, но сильно отличаются в деталях. Их плотности относительно низки, а плотность Сатурна даже меньше плотности воды. Хотя Юпитер виден исключительно благодаря отражённому от него солнечному свету, планета имеет также собственные источники тепла. Однако, несмотря на то, что температура его ядра должна быть высокой, она далеко недостаточна, чтобы там начались ядерные реакции, поэтому Юпитер нельзя сравнивать со звездой вроде Солнца.

Пять планет – Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн – известны с древних времён, поскольку все они хорошо видны невооружённым глазом. Уран, который находится на пределе видимости невооружённым глазом, был случайно открыт в 1781г. Все гиганты сопровождаются свитами спутников: Юпитер имеет 14 спутников, Сатурн – 15, Уран – 5 и Нептун – 2. Некоторый из спутников имеют размеры планет с диаметрами, по крайней мере равными диаметру Меркурия. Самая удалённая из известных планет – Плутон – была открыта в 1930 г. Это отнюдь не гигант, по размерам он меньше Земли, и его обычно относят к планетам земной группы, хотя известно о нём очень мало.

Чем ближе планета к Солнцу, тем больше её линейная и угловая скорости и короче период обращения вокруг Солнца. В то время как плоскости орбит большинства планет близки к плоскости земной орбиты (разница составляет 7 градусов для Меркурия и много меньше для других планет), орбита Плутона наклонена к ней относительно сильно – на 17 градусов и настолько вытянута, что при наибольшем сближении с Солнцем Плутон подходит к нему ближе чем Нептун. По всей вероятности, Плутон образует свой собственный класс планет; возможно даже, что некогда он был спутником Нептуна и лишь позднее обрёл независимость.

Кометы также являются членами Солнечной системы. Это большие образования из разреженного газа и пылевых частиц с очень малым твёрдым ядром, они также обращаются вокруг Солнца. Большинство из них имеет эллиптические орбиты, выходящие за орбиту Плутона, так что диаметр последней лишь условно принимается за диаметр Солнечной системы. Кроме того, вокруг Солнца обращаются по эллипсам бесчисленные метеорные тела (их можно рассматривать как своеобразный мусор в Солнечной системе, некоторые метеорные тела определённо связаны с кометами) размером от песчинки до мелкого астероида. Вместе с астероидами и кометами они относятся к малым телам Солнечной системы. Пространство между планетами заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Его пронизывают электромагнитные излучения; оно носитель магнитных и гравитационных полей.

Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и примерно в 333000 раз массивнее Земли. Масса всех планет составляет всего лишь около 0,1% от массы Солнца, поэтому оно силой своего притяжения управляет движением всех членов Солнечной системы.

Законы Кеплера.

Первый закон Кеплера: орбита каждой планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй закон Кеплера (закон площадей): радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади. Третий закон Кеплера: квадраты сидерических периодов обращения двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Методы изучения физической природы тел Солнечной системы.

1. Применение спектрального анализа.

Важнейшим источником информации о большинстве небесных объектов является их изучение. Наиболее ценные и разнообразные сведения о телах позволяет получить спектральный анализ их изучения. Он позволяет установить из анализа излучения качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое.

Спектральный анализ основан на разложении белого света на составные части. Если узкий пучок света пустить на боковую грань трёхгранной призмы, то, преломляясь в стекле по-разному, составляющие белый свет лучи дадут на экране радужную полоску, называемую спектром. В спектре все цвета расположены всегда в определённом порядке. Под спектральными наблюдениями понимают обычно наблюдения в интервале от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей. Для изучения спектров применяют приборы, называемые спектроскопом и спектрографом. В спектроскоп спектр рассматривают, а спектрографом его фотографируют, фотография спектра называется спектрограммой.

Существуют следующие виды спектров.

Сплошной или непрерывный спектр в виде радужной полоски дают твёрдые и жидкие раскалённые тела (уголь, нить электролампы) и достаточно плотные массы газа.

Линейчатый спектр излучения дают разреженные газы и пары при сильном нагревании или под действием электрического разряда. Каждый газ излучает свет строго определённых длин волн и даёт характерный для данного химического элемента линейчатый спектр. Сильные изменения состояния газа или условий его свечения, например нагревание или ионизация, вызывают определённые изменения в спектре данного газа.

Линейчатый спектр поглощения дают газы и пары, когда за ними находится яркий источник, дающий непрерывный спектр. Спектр поглощения представляет собой непрерывный спектр, перерезанный тёмными линиями, которые находятся в тех самых местах, где должны быть расположены яркие линии, присущие данному газу.

Изучение спектров позволяет проводить анализ химического состава газов, излучающих или поглощающих свет. Количество атомов или молекул, излучающих или поглощающих энергию, определяются по интенсивности линий. Чем больше атомов, тем ярче линия в спектре излучения или тем она темнее в спектре поглощения. Когда тело раскалено до красна, в его сплошном спектре ярче всего красная часть. При дальнейшем нагревании наибольшая яркость в спектре переходит в жёлтую, потом в зелёную часть и так далее. Теория излучения света, проверенная на опыте, показывает, что распределение яркости вдоль сплошного спектра зависит от температуры тела. Зная эту зависимость, можно установить температуру Солнца и звёзд.

Надо помнить, что спектральный анализ позволяет определять химический состав только самосветящихся или поглощающих излучение газов. Химический состав твёрдого тела при помощи спектрального анализа определить нельзя.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: