Задание 24. астрофизика. егэ 2021 по физике

Положение Меркурия в солнечной системе

После того как Международный астрономический союз изменил статус Плутона, признав его малой планетой относящейся к поясу Койпера, самым малым из основных космических тел в Солнечной системе стал считаться Меркурий.

Занимательные факты:

• Меркурий в 18 раз меньше Земли по массе и почти в 17,8 раз – по объему. Скорость движения  Меркурия 38,7–56,6 км/с (зависимо от положения на орбите).
• Год на Меркурии — самой маленькой планете солнечной системы длится всего 88 земных суток – за это время она успевает сделать полный оборот вокруг звезды.
• Одни звездные сутки на планете Меркурий длятся почти 2/3 его года. Солнечные – занимают целых два. Она вращается вокруг своей оси в 59 раз медленнее, чем Земля.

Меркурий относится к планетам земной группы, расположенным во внутренней части Солнечной системы, ограниченной широким поясом астероидов. В нее входят ближайшие соседи Меркурия Земля и Венера, а также Марс. Из всех крупных объектов, вращающихся вокруг «материнской» звезды, он обладает самой большой угловой скоростью.

Расстояние до Солнца

Расстояния между космическими объектами измеряются в астрономических единицах (а. е.). Величина 1 а. е. – 149,6 миллионов километров равна расстоянию от Солнца до Земли.

Дистанция от центра планетарной системы до внутренних планет в астрономических единицах:

• Меркурий – 0,38 а. е.
• Венера – 0,72 а. е.
• Земля – 1,0 а. е.
• Марс – 1,52 а. е.

Удаленность Меркурия от Солнца – величина непостоянная. В среднем она составляет 57 910 006 км. Орбита его движения эллиптическая. Она сильно вытянута и в ближайшей точке это значение уменьшается до 45,9 млн. км, а в наиболее удаленной – составляет 69,7 млн. км.

Средняя дистанция от центра планетарной системы до ближайших планет:

• Меркурий – 57,9 млн. км.
• Венера – 108 млн. км.
• Земля – 150 млн. км.
• Марс – 228 млн. км.

Оценить, насколько дальше Земля отстоит от Солнца, чем Меркурий, можно по таблице расстояний:

Расстояние до Земли

Все планеты нашей системы вращаются по гелиоцентрическим орбитам с разным эксцентриситетом (степенью отклонения от окружности). Скорость их вращения также различна.

Наибольшее расстояние от Меркурия до Земли – 217 млн. км – достигается на момент противостояния, когда Солнце находится между Землей и Меркурием, находящимся в афелии своей орбиты, где он пребывает в полтора раза дальше от звезды, чем в перигелии.

Несмотря на то, что самой близкой по среднему значению к Земле планетой является Венера, из-за высокой скорости движения, Меркурий чаще других находится от нее на минимальной дистанции. Каждые 116 земных дней он подходит к нашей планете так же близко, как к Солнцу.

Наименьшее расстояние от Меркурия до Земли – всего 82, 2 млн. км – наблюдается во время схождения орбит небесных тел. Это значение непостоянно и постепенно уменьшается из-за движения Земли. Каждые 600 лет интервал сокращается на 100 000 км. По предварительным оценкам, максимальное схождение составит 80 млн. км. Оно наступит не ранее 29 012 года, после чего планеты снова начнут отдаляться.

Расстояние до Венеры

Минимальный промежуток между орбитами Меркурия и Венеры почти равен среднему расстоянию от Земли до Венеры. Если планеты встретятся в афелии, дистанция между ними сократится до 50,3 млн. км. Когда они разойдутся на максимальное расстояние, его значение составит около 166 млн. км.

Атмосфера Меркурия сильно разрежена. Она не защищает поверхность от охлаждения и позволяет ей отражать большую часть инфракрасных лучей. Вот почему более далекая Венера горячее Меркурия, находящегося ближе к источнику тепла. Венерианская атмосфера на 96,5% состоит из углекислого газа. Диоксид серы (0,018%) образует плотный облачный покров над всей планетой, препятствующий рассеиванию инфракрасных лучей. Благодаря парниковому эффекту, температура на всей поверхности планеты примерно одинакова (+464оС). Ее маленький сосед Меркурий остывает на «ночной» стороне до -173оС; на «дневной» – нагревается до +427оС.

Обе планеты слабо наклонены к плоскости эклиптики, не имеют естественных спутников, медленнее остальных вращаются вокруг своей оси, однако движутся по орбите в разных направлениях. Эти факты породили гипотезу о том, что первая планета изначально являлась спутником Венеры, впоследствии утраченным из-за столкновения. Гипотеза до сих пор не подтверждена.

Габариты Солнца

Наше светило относится к совокупности звезд, которые называются желтыми карликами (тип — G2V). Оно имеет форму правильного шара. Температура на его поверхности составляет несколько тысяч градусов. В составе Солнца преобладает водород (92% от объема) и гелий (соответственно 7%). Имеются спектральные следы железа, серы, углерода, кремния и т. д.

Его основные характеристики:

1. Диаметр звезды 1,392 млн. км. Окружность по экватору — 4,37 млн. км. Радиус — 695, 5 тыс. км. Установлено, что с течением времени размер Солнца уменьшается. Это происходит благодаря ядерным реакциям и солнечному ветру, который «выдувает» протоны и электроны в космос. Данный процесс занимает не дни, а столетия. С XVII века диаметр уменьшился на 2 тыс. км.
2. Площадь поверхности равна 6,07877×10 в 18 степени кв. м. Объем составляет 1,40927×10 в 27 степени куб. м.
3. Плотность небесного тела около 1,4 г/куб. см.
4. Солнце имеет массу, которая равна 1,9891×10 в 30 степени кг. Из-за такого высокого ее значения и гравитация в 28 раз выше, чем на Земле.

Планета Юпитер и Солнце. Credit: taynoeznanie.com.

Оборот вокруг своей оси звезда делает за 25 дней. Установлено, что светило проходит постоянный цикл расширения и сжатия за 160 минут. При этом наблюдается изменение количества выделяемой энергии.

Является ли Луна планетой

Небесное тело может квалифицироваться как планета, если соответствует таким критериям:

• постоянно вращается вокруг звезды;
• обладает силой гравитации, достаточной для принятия шарообразной формы, но недостаточной для термоядерного синтеза;
• имеет ядро, сформировавшееся из тяжелых химических элементов (исключение — газообразные планеты-гиганты);
• расчищает свою орбиту от попутного космического мусора.

Луна не может быть планетой. Credit: econet.ru

Луна соответствует этим параметрам лишь отчасти. У нее округлая форма. В ядре много тяжелых элементов, особенно железа. Но ядро слишком мало, поэтому сила притяжения у ночного светила невелика. Земной сателлит не способен ограждать свою орбиту от астероидов, метеоритов. Падая на него миллионами тонн, они образовали пятна, кратеры, моря. Не позволяет считать Луну планетой и то, что она не вращается вокруг Солнца.

Однако есть астрономы, которые категорически не согласны с таким выводом

Они обращают внимание на то, что наше ночное светило существенно отличается от всех других спутников Солнечной системы. Так, его масса намного больше, почти как у Меркурия

Строение — как у большинства планет: с ядром, мантией, корой.

Находится Луна достаточно далеко, поэтому недосягаема для захвата гравитационными силами Земли. Траектория ее вращения не проходит в плоскости экватора планеты, как у всех истинных сателлитов. На основании этих аргументов некоторые ученые утверждают, что это не спутник, а полноценная планета.

Поэтому ее влияние на Землю и все живое на ней столь велико. Оно не ограничивается колебаниями Мирового океана. Перехватывая тысячи метеоритов и астероидов, защитница Луна принимает удары на себя. Медленно удаляясь от Земли, она замедлила скорость вращения нашей планеты. Вследствие этого солнечный день со временем возрос с 5 до 24 часов. Ее влияние распространяется на темпы роста растений, психофизическое состояние людей и животных.

В XX и XXI вв. человечество, пристально изучая загадочное ночное светило, совершило много важных открытий. Парадоксально, но новая информация нередко порождает и сомнения. Вопрос о статусе Луны остается открытым. Нельзя исключать того, что ученые могут его пересмотреть и спутник Земли будет признан планетой.

Наше светило хранит в себе множество тайн. Чтобы найти ответ на вопрос «Солнце это звезда или планета», сперва нужно разобраться, как образуются планеты и звезды и что они собой представляют.

Размеры и масса Юпитера

Планета названа в честь Юпитера — верховного римского божества. Ее наблюдали задолго до расцвета Римской империи. В древней Месопотамии ее называли «Белая звезда». Жители Греции знали ее под именем «Звезда Зевса». Китайцы дали ей имя «Звезда года».

Точно установлено, что Юпитер является самой крупной планетой из всех, образующих Солнечную систему. Он занимает 5 место по расстоянию от Солнца. Ближе к светилу находится Марс, а за Юпитером располагается Сатурн.

Поверхность планеты — газы, поэтому ее контур изменчив. Credit: light-science.ru.

На сегодняшний момент приняты следующие значения:

1. Юпитер немного сдавлен с полюсов. Такая форма называется «сплющенный сфероид». Поэтому его размеры описываются экваториальным радиусом: 71 492 км и полярным 66 854 км, соответственно. Таким образом, усредненный радиус Юпитера составляет 69 911 км (± 5-6 км).
2. Площадь поверхности оценивается в 62,1796 миллиарда кв. км.
3. Усредненная плотность — 1,326 г/куб. см.
4. Масса составляет 1,8986×10 в 27 степени кг (317 масс Земли).

Ускорение свободного падения на Юпитере равно 2.535 g. Состав атмосферы: водород — 89±2% и гелий 10±2%. Такое сочетание компонентов характерно и для Солнца. Поэтому ученые называют Юпитер «неудавшейся звездой». Максимальная скорость ветра в атмосфере бывает более 600 км/ч. На полюсах планеты наблюдаются непрекращающиеся полярные сияния. Особенностью атмосферы является наличие Большого Красного Пятна. Так выглядит ураган, площадь которого около 15000×30000 км.

Ось вращения Юпитера практически перпендикулярна орбите, поэтому на нем нет смены времен года. Он вращается вокруг оси быстрее, чем любая другая планета нашей системы. Период оборота у экватора — 9 часов 50 минут 30 секунд. Собственное излучение энергии Юпитера на 60% больше, чем небесное тело получает от Солнца.

У Юпитера наблюдается 79 спутников. Самые крупные из них — это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Кроме того, вокруг планеты имеются кольца, как у Сатурна. Они настолько разреженные, что почти невидимы в обыкновенный телескоп.

Некоторые спутники планеты. Credit: choiz.me.

Астрономы считают, что Юпитер и Сатурн имеют важное значение для развития жизни высших порядков на Земле. Они «прикрывают» нас от ударов астероидов и комет, благодаря своему положению и размерам