1. Астрономия в древности. Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные сверхъестественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им. На протяжении многих веков обожествлялись Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народов мира.
Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части — земную и небесную. Если сейчас каждый школьник знает, что Земля сама является небесным телом, то раньше «земное» противопоставлялось «небесному». Думали, что существует «твердь небесная», к которой прикреплены звезды, а Землю принимали за неподвижный центр мироздания.
2. Геоцентрические системы мира. Представление о центральном положении Земли во Вселенной впоследствии было положено учеными Древней Греции в основу геоцентрических систем мира. Так, крупнейший греческий философ и ученый-энциклопедист Аристотель (384—322 гг.до н. э.), уже знавший (из наблюдений лунных затмений) о шарообразности Земли, считал, что Земля неподвижна. Он отмечал, что если бы Земля двигалась, то это движение можно было бы обнаружить по изменению положений звезд на небе. На самом деле такие кажущиеся (или параллактические) смещения звезд происходят, но из-за огромной удаленности звезд эти смещения ничтожно малы и были впервые обнаружены лишь в XIX в.
Достижения античной астрономии во II в. н. э. обобщил александрийский астроном Клавдий Птолемей. Он разработал геоцентрическую систему мира, согласно которой вокруг неподвижной Земли движутся Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и «сфера неподвижных звезд». На протяжении многих веков церковь поддерживала геоцентрическую систему мира, в которой, как и в самом церковном учении, Земле отводилось положение «центра Вселенной».
Несмотря на то что система мира Птолемея основывалась на совершенно ошибочных представлениях о строении Вселенной, она все же объясняла многие особенности видимого движения небесных светил, и в частности петлеобразное движение планет. Этого Птолемей добился, рассматривая движение каждой планеты как комбинацию нескольких равномерных движений. Например, считалось, что планета не просто движется вокруг Земли, а движется около точки, которая сама обращается вокруг Земли. Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и, пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
3. Гелиоцентрическая система мира. Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473—1543) изложил в книге «О вращениях небесных сфер», вышедшей в год его смерти. Согласно его учению, в центре мира находится не Земля, а Солнце. Вокруг Земли движется лишь Луна. Сама же Земля является третьей по удаленности от Солнца (после Меркурия и Венеры) планетой. Она обращается вокруг Солнца и вращается вокруг своей оси. За орбитой Земли расположены орбиты Марса, Юпитера и Сатурна. На очень большом расстоянии от Солнца Коперник поместил «сферу неподвижных звезд».
Рис. 20. Объяснение петлеобразного движения планет.
Системамира, предложенная Коперником, называется гелиоцентрической . Он просто и естественно объяснил петлеобразное движение планет тем, что мы наблюдаем обращающиеся вокруг Солнца планеты не с неподвижной Земли, а с Земли, движущейся тоже вокруг Солнца (рис. 20). Коперник впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния (в единицах расстояния Земли от Солнца) планет от Солнца и вычислил период их обращения вокруг него.
УчениеКоперника нанесло сокрушительный удар геоцентрической системе мира. Оно далеко вышло за рамки астрономической науки, став мощным толчком для развития всего естествознания.
4. Становление гелиоцентрического мировоззрения. Учение Коперника было признано не сразу. Вы знаете, например, что по приговору инквизиции в 1600 г . был сожжен в Риме выдающийся итальянский философ, последователь Коперника Джордано Бруно (1548—1600). Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что во Вселенной нет, и не может быть центра, что Солнце — это только центр Солнечной системы. Он высказывал гениальную догадку о том, что звезды — такие же солнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многих из которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни костер инквизиции не сломили волю Джордано Бруно, не заставили его отказаться от выступлений против «отцов» католической церкви и отречься от нового учения.
В 1609 г . Галилео Галилей (1564—1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие учение Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия между «земным» и «небесным». Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергало ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром движения небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера — шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем «небесную чистоту», Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный Путь — это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.
Николай Коперник (1473-1543).
Галилео Галилей (1564-1642).
Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765).
ОткрытияГалилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 г . книга Коперника «О вращениях небесных сфер» была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней учение объявлено противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 г . ему все-таки удалось опубликовать книгу «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой, в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 г . Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать «отречение» от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 г . церковь окончательно оправдала Галилея.
Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановить распространения коперниканства. В Австрии Иоганн Кеплер (1571—1630) развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии Исаак Ньютон (1643—1727) опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения. В России учение Коперника смело поддерживал М. В. Ломоносов (1711—1765), который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемых миров и в остроумных стихах высмеивал сторонников геоцентризма.
днем 750 градусов по Фаренгейту, ночью — минус 320 по Фаренгейту.
Как и остальные планеты земной группы: Венера, Земля и Марс, — Меркурий состоит преимущественно из камня и металла. Этот своеобразный маленький мир «изрыт» кратерами, причем сама планета внешне похожа на соседку Земли — Луну.
А если сравнить с Землей:
— масса: 5,6% земной массы- диаметр: 38% земного.
2) Венера — вторая по удаленности от Солнца планета, среднее рассточние от Солнца 0,72 а. е. (108,2 млн км), средний диаметр 12100 км, масса — 4,9 * 10^24 кг (0,82 массы Земли). Плотная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, давление у поверхности около 94 атмосфер, температура около 479 Цельсия. Поверхность в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Период обращения вокруг Солнца 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси 243 сутки.
Температура днем достигает 895 градусов по Фаренгейту (480 градусов Цельсия). Из-за плотной атмосферы и неблагоприятного состава газа планета не подхолит для жизни человека. После Луны Венера — самый яркий объект на земном небе.
Состав — преобладают камеристо-пустынные ландшафты. Планета состоит также преимущественно из камня и металла.
А если сравнить с Землей: — масса: 82% земной; — диаметр: 95% земного.
Интересные сведения: в то время, как остальные планеты Солнечной системы движутся по эллитптической орбите (орбите в форме эллипса), орбита Венеры — почти идеальная окружность. Кроме того, это единственная планета Солнечной системы, на которой год (225 земных дней) длится меньше, чем день (241 земной день).
3) Земля — третья от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 149,6 млн км (1 а. е.), средний радиус 6371,160 км (экваториальный 6378, 160 км, полярный 6356,777 км), масса — 6*10^24 кг. Период обращения вокруг Солнца 365,3 суток, период вращения вокруг своей оси — 23 ч 56 мин (звездные сутки), период вращения относительно Солнца (средние солнечные сутки) 24 ч. Имеет естественный спутник — Луну, которая, возможно возникла при столкновении с другим космическим телом в древности.
В составе Земли преобладают железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Плотность вещества Земли, давление и температура возрастают к ее центру, или ядру, где плотность около 12500 кг/м^3, давление 3,6*10^11 Па, температура 5000-6000 Цельсия. Под воздействием гравитационного поля Земли, в условиях разогрева земных недр возникли и сформировались различные по химическому составу и физическим свойствам геосферы.
По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась около 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газово-пылевого вещества. Абсолютный возраст наиболее древних пород Земли составляет свыше 4,5 млрд лет.
Пожалуй, самая отличительная черта Земли — это присутствие воды, в которой и зародилась жизнь. Еще одно наше «богатство» — атмосфера, богатая азотом и кислородом, без которого мы вообще перестали бы существовать.
Земля поворачивается вокруг оси приблизительно на 1,8 км в час (если находиться на экваторе). Кроме того, планета несется по своей орбите вокруг нашей звезды — Солнца — со скоростью более чем 29 км в секунду.
4) Марс — четвертая планета от Солнца, среднее расстояние от Солнца составляет 1,5 а. е. (227,9 млн км), средний диаметр 6780 км, масса 6,4*10^23 кг (0,108 массы Земли). Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Поверхность Марса — пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Период обращения вокруг Солнца 687 суток, период вращения вокруг своей оси 24 ч 37 мин. Два известных спутника Марса — Фобос и Деймос. Значительный научный материал о Марсе получен с помощью космических аппаратов «Маринер» и «Марс».
Надо сказать, эта планета всегда будоражила наше воображение, и пока ученые не доказали, что на Марсе разумной жизни нет, эта пыльная планета привлекала (да и все еще привлекает) огромное внимание к себе.
Поверхность Марса более интересная, нежели поверхность большинства планет. Как Меркурий, Венера и Земля, Марс преимущественно состоит из камня и металла. Горы и кратеры Марса покрывают «рубцами» его неровную поверхность. Кстати пыльные железные окислы придают планете специфическую красновато-бурую окраску (поэтому Марс еще называют «Красной планетой»).
Тонкий слой атмосферы и эллиптическая орбита вместе влияют на температуру, которая колеблется от минус 207 градусов по Фаренгейту к комфортным 80 градусам по тому же Фаренгейту в летний период (опять же если находиться на экваторе).
В последнее время на Марсе исследуются огромные штормы, кружащиеся над Марсом (подобно шторму на картинке внизу). Эти штормы очень похожи на земные ураганы.
Изучая планету, приходится отвечать на такой вопрос: а есть ли вода на Марсе? Существуют сведения, что Марс был наиболее комфортным и влажным около 3,7 млрд лет назад. Но планета постепенно остывала, и вода в конце концов замерзла. Остатки существуют в виде ледяных глыб на полюсах — это так называемые полярные «шапки» Марса, которые частично тают в летний период.
5) Юпитер — пятая по счету от Солнца, а также крупнейшая планета нашей Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а. е.(778 млн км), экваториальный диаметр около 142 800 км, полярный — около 134100 км, масса 1,9*10^27 кг (317,8 массы Земли).
Представляет собой газожидкое тело, твердой поверхности не имеет. Состоит в основном из водорода и гелия. В верхних слоях Юпитера (атмосфере) наблюдаются бурные движения, грозовая активность. Период обращения вокруг Солнца 11,9 года, период вращения вокруг своей оси 9 ч 45 мин (для полярной зоны) и 9 ч 50,5 мин для экваториальной зоны. Обнаружено кольцо шириной около 6000 км и толщиной около 1 км, состоящее из частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров.
Юпитер так массивен, что мог притянуть к себе все остальные планеты Солнечной системы. Так что же можно увидеть сквозь высокие облака толстого слоя атмосферы этого гиганта, состоящего из гелия и водорода, которые, взаимодействуя, придают планете такой цвет?
Наиболее известная особенность Юпитера — это его вихреобразный сгусток облаков, которые располагаются выше остальных, причем являясь более холодными, нежели окружающие их облака. Этот вихрь назван Великим Красным Пятном. Красное Пятно похоже на гигантский ураган, который вызывает штормовые ветры, несущиеся с огромной скоростью над быстро поворачивающейся планетой. Ветры дуют против часовой стрелки вокруг этого гигантского вихревого образования со скоростью до 250 миль в час (450 км в час). Для сравнения: штормы на Земле редко «разгоняются» до скорости, превышающей 180 миль в час. По площади Красное Пятно размером с 2 наши планеты. Причем этот вихрь бушует примерно 300 лет. Надо сказать, что Красное Пятно — лишь одно из нескольких штормовых образований Юпитера.
В центре Юпитера имеется каменное ядро, массой во много раз больше массы Земли. Но основная масса Юпитера — это довольно внушительный слой газообразных облаков, которые закрывают ядро. В связи с этим планету можно сравнит с персиком, который сверху мягкий, а внутри — с прочным ядром. Быстрый поворот Юпитера приводит к деформации планеты: диаметр экватора на 7% больше, чем диаметр полюсный. Вокруг Юпитера существует несколько тонких колец и по меньшей мере 16 спутников. Крупнейшие: Ганимед (диаметр около 5260 км), Каллисто (диаметр около 4800 км), Ио (около 3600 км), Европа (около 3130 км) — так называемые галилеевы спутники планеты. Состоят в основном из «скальных» пород и водяного льда.
6) Сатурн — следующая планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 9,54 а. е. (1,427 млрд км), средний экваториальный диаметр около 120500 км, полярный — около 107500 км, масса 5,68*10^26 кг (95,1 массы Земли). Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (около 0,7 г/см^3) — наименьшая для планет Солнечной системы. По строению и химическому сотаву в основном похож на Юпитер. Период обращения вокруг Солнца 29,5 года, период вращения вокруг своей оси около 10,7 ч (экваториальные области вращаются на 5% быстрее полярных). Систему Сатурна входят также знаменитые кольца толщиной около 1 км.
Как и Юпитер, его сосед, Сатурн имеет твердое ядро и газоообразную остальную часть. Но Сатурн больше известен своими кольцами. Километровой толщины кольца состоят из бессчетного количества частиц разного размера: от дюйма (примерно 2,5 см) до нескольких метров. Ясно, что планета обладает гораздо большим количеством колец, чем можем мы увидеть и сосчитать. Но хотя мы не можем увидеть и сосчитать все кольца, однако мы способны различить 3 больших кольца (они различимы в хороший телескоп).
Открыто 18 спутников, состоящих преимущественно изо льда и камня; крупнейший из них — Титан, диаметр около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней, и мы можем увидеть его в любительский телескоп с хорошим увеличением. Помимо всего прочего, этот спутник размером больше Меркурия, имеет внушительной толщины слой атмосферы, обволакивающий его поверхность. Хотя ученые не уверены, сколько «лун» у Сатурна, но приблизительно их количество равно 20, а может быть, и более.
7) Уран — седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца 19,18 а. е. (2871 млн км), диаметр 50540 км, масса 8,69*10^25 (14,54 массы Земли). По строению и химическому составу в основном подобен Юпитеру, но содержит значительно больше метана и аммиака. Период обращения вокруг Солнца 84 года, периодического вращения вокруг своей оси около 17 ч 14 мин. Открыты 15 спутников Урана (крупнейшие Титания, диаметр около 1600 км, и Оберон, диаметром около 1550 км) и кольца, подобные по строению кольцу Юпитера.
Как и его соседи, преимущественно состоит из газа (поверхность) и маленького каменного ядра.
8) Нептун — предпоследняя планета Солнечной система, среднее расстояние от Солнца 30,1 а. е. (4497 млн км), средний диаметр около 50000 км, масса 1,02*10^26 кг (17,2 массы Земли). В целом подобен Урану, но отличается бурными процессами в атмосфере. Период обращения вокруг Солнца 164,8 года, период вращения вокруг своей оси 16 ч 6 мин. Открыт в 1846 году немецким астрономом И.Галле по теоретическим предсказаниям французского астронома У.Ж.Леверье и английского астронома Дж.К.Адамса.
Состав — каменное ядро, покрытое льдом, водород, гелий, метан. Как и остальные газообразные планеты, в своей атмосфере Нептун имеет быстрые ураганные ветры, но планета содержит, как предполагается, глубокий океан, состоящий из воды. Быстрое вращение планеты снабжает энергией свирепые ветры и множество штормов. Имеется также незначительный слой колец и 8 спутников (крупнейший — Тритон, диаметр около 3200 км).
Из-за странной орбиты Плутона Нептун иногда оказывается самой удаленной от Солнца планетой. С 1979 года Нептун был 9-й планетой от Солнца. 11 февраля 1999 года он пересек орбиту Плутона и еще раз стал 8-й планетой от Солнца, где и останется на следующие 228 лет.
9) Плутон — последняя и самая удаленная от Солнца планета Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца 39,44 а. е. (5,9*10^12 км), диаметр около 2300 км, масса 1,2*10^22 (0,22 массы Земли). Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Плутон имеет спутник — Харон, сопоставимый по размерам с планетой (диаметр около км).
Плутон, размером с 2-3 Луны (естественного спутника Земли), холодная, темная и «замороженная» планета. Относительно немного известно о ней — этой планете со странной орбитой.
Состав Плутона — предположительно включает в себя камень и лед, имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. Орбита.248-летняя орбита Плутона проходит так, что планете приходится пересекать путь Нептуна. Как уже было сказано в разделе «Нептун», с 1979 года и до начала 1999 года Плутон был 8-й планетой от Солнца. Но теперь Плутон останется 9-й планетой в течение последующих 228 лет. Орбита этой удивительной планеты наклонена под углов в 17 градусов к орбите Земли. Интересно и то, что имеются сведения о том, что Плутон «ушел» от Нептуна. Таким образом, Плутон может расцениваться как бывший спутник Нептуна. Но существует мнение, что Плутон — большой астероид и даже, что планета — это комета. В этой области ведутся активные споры.
Однако достоверно известно, что у Плутона имеется один спутник — Шерон, открытый в 1978 году. Возможная гипотеза его происхождения такова — возможно, это осколок столкнувшегося с Плутоном большого космического тела.
Итак, мы закончили характеристику планет Солнечной системы. Авторы надеются, что после прочтения всей информации у Вас сложилось четкое представление о планетах окрестности Солнца.
