Файл: Исследование планет Солнечной системы с использованием современных программных инструментов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 59
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Внешняя область Солнечной системы является местом нахождения газовых гигантов и их спутников, а также транснептуновых объектов, астероидно-кометно-газовых пояса Койпера, Рассеянного диска и облака Оорта. Орбиты многих короткопериодических комет, а также астероидов-кентавров, также проходят в этой области. Твёрдые объекты этой области из-за их большего расстояния от Солнца, а значит, гораздо более низкой температуры, содержат льды воды, аммиака и метана. Есть гипотезы о существовании во внешней области планеты Тюхе и, возможно, каких-либо других «Планет X», а также звезды-спутника Солнца Немезиды.
Четыре планеты-гиганта, также называемые газовыми гигантами, все вместе содержат 99 % массы вещества, обращающегося на орбитах вокруг Солнца. Юпитер и Сатурн преимущественно состоят из водорода и гелия; Уран и Нептун обладают бо́льшим содержанием льда в их составе. Некоторые астрономы из-за этого классифицируют их в собственной категории — «ледяные гиганты». У всех четырёх планет-гигантов имеются кольца, хотя только кольцевая система Сатурна легко наблюдается с Земли.
Юпитер обладает массой в 318 раз больше земной, и в 2,5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых. Он состоит главным образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно.
У Юпитера имеется 79 спутников. Четыре крупнейших Ганимед, Каллисто, Ио и Европа – схожи с планетами земной группы такими явлениями, как вулканическая активность и внутренний нагрев. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, превосходит по размеру Меркурий.
Сатурн, известный своей обширной системой колец, имеет несколько схожие с Юпитером структуру атмосферы и магнитосферы. Хотя объём Сатурна составляет 60 % юпитерианского, масса (95 масс Земли) — меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн — наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность меньше плотности воды и даже бензина).
У Сатурна имеется 82 подтверждённых спутника, два из них — Титан и Энцелад – проявляют признаки геологической активности. Активность эта, однако, не схожа с земной, поскольку в значительной степени обусловлена активностью льда. Титан, превосходящий размерами Меркурий,– единственный спутник в Солнечной системе с плотной атмосферой.
Уран имеет массу в 14 раз больше, чем Земля, являясь самым лёгким среди планет-гигантов. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку»: плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты примерно на 98°. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает в космос очень мало тепла[92].
У Урана открыты 27 спутников; крупнейшие –Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда.
Нептун, хотя и немного меньше Урана, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн.
У Нептуна имеется 14 известных спутников. Крупнейший –, является геологически активным, с гейзерами жидкого азота. Тритон — единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении. Также Нептун сопровождается астероидами, называемыми троянцы Нептуна, которые находятся с ним в резонансе 1:1.
20 января 2016 года астрономы из Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин объявили о возможной девятой планете на окраине Солнечной системы, за пределами орбиты Плутона. Планета примерно в десять раз массивнее, чем Земля, удалена от Солнца примерно в 20 раз дальше, чем Нептун (90 миллиардов километров), и делает оборот вокруг Солнца за 10 000—20 000 лет По мнению Майкла Брауна, вероятность того, что эта планета реально существует, «возможно, 90 %». Пока учёные называют эту гипотетическую планету просто «Девятая планета».
Кометы – малые тела Солнечной системы, обычно размером всего в несколько километров, состоящие главным образом из летучих веществ (льдов). Их орбиты имеют большой эксцентриситет, как правило, с перигелием в пределах орбит внутренних планет и афелием далеко за Плутоном. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, её ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому – длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооружённым глазом.
Плутон – карликовая планета, крупнейший известный объект пояса Койпера. После обнаружения в 1930 году считался девятой планетой; положение изменилось в 2006 году с принятием формального определения планеты. У Плутона умеренный эксцентриситет орбиты с наклонением в 17 градусов к плоскости эклиптики, и он то приближается к Солнцу на расстояние 29,6 а.е., оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а.е.
Неясна ситуация с крупнейшим спутником Плутона – Хароном: продолжит ли он классифицироваться как спутник Плутона или будет переклассифицирован в карликовую планету. Поскольку центр масс системы Плутон – Харон находится вне их поверхностей, они могут рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Четыре меньших спутника – Никта, Гидра, Кербер и Стикс – обращаются вокруг Плутона и Харона.
Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2– на каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца приходится два оборота Плутона, весь цикл занимает 500 лет. Объекты пояса Койпера, чьи орбиты обладают таким же резонансом, называют плутино.
Представим в таблице основные параметры планет земной группы и планет-гигантов.
Таблица – Сравнительная таблица основных параметров планет
| Планета | Диаметр, относительно | Масса, относительно | Орбитальный радиус, а.е. | Период обращения, земных лет | Сутки, относительно | Плотность, кг/м³ | Спутники |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Меркурий | 0,382 | 0,055 | 0,38 | 0,241 | 58,6 | 5427 | 0 |
| Венера | 0,949 | 0,815 | 0,72 | 0,615 | 243 | 5243 | 0 |
| Земля | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 5515 | 1 |
| Марс | 0,53 | 0,107 | 1,52 | 1,88 | 1,03 | 3933 | 2 |
| Юпитер | 11,2 | 318 | 5,20 | 11,86 | 0,414 | 1326 | 79 |
| Сатурн | 9,41 | 95 | 9,54 | 29,46 | 0,426 | 687 | 82 |
| Уран | 3,98 | 14,6 | 19,22 | 84,01 | 0,718 | 1270 | 27 |
| Нептун | 3,81 | 17,2 | 30,06 | 164,79 | 0,671 | 1638 | 14 |
Источник: составлено по данным Википедия – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения 08.01.2022). Все параметры, кроме плотности, расстояния от Солнца и спутников, указаны в отношении к аналогичным данным Земли.
По данным таблицы можно сделать вывод, что планеты земной группы обладают:
-
небольшими размерами и массой (столбец 2 и 3); -
большей средней плотностью (столбец 7); -
медленным осевым вращением (столбец 6); -
малым количеством спутников до 2-х или вообще их отсутствием; -
твердой поверхностью.
Планеты – гиганты обладают:
-
большими размерами и соответственно диаметром, чем планеты земной группы (столбец 2); -
большей массой (столбец 3); -
большим орбитальным радиусом (столбец 4). Например, у планеты Нептун он равен 30 астрономическим единицам.
- большим периодом обращения земных лет, который гораздо выше, чем у планет земной группы.
5 столбец – Чем дальше планеты находятся от Солнца, тем путь их длиннее. ТО, что у нас проходит за год (зима, весна, лето, осень), на самой дальней планете Нептун происходит прочти за 165 земных лет. А на самой ближней планете Меркурий – примерно за три месяца.
-
по сравнению с планетами земной группы гораздо ниже продолжительностью суток относительно земных.
-
столбец – Например, Венера очень медленно вращается. Сутки на ней равны почти 243 (двухсот сорока трем) земным суткам. На Юпитере и Сатурне сутки проходят быстрее почти в 2 раза, т.е. за 12 часов.
У некоторых планет-гигантов, например, у Сатурна более 80 спутников.
Таким образом, можно сделать вывод, что планеты Солнечной системы делятся на планеты земной группы и планеты-гиганты. Все планеты отличаются по ряду параметров.
-
Исследование планет Солнечной системы с использованием специальных мобильных астрономических приложений
В современных условиях исследовать космос можно не имея телескопа, не ходя в обсерваторию, а имея под рукой смартфон. Существует много специальных мобильных приложений, на основе виртуальной и дополненной реальности, которые позволяют исследовать космос. Представим самые популярные из них:
-
STAR CHART или «Атлас звёздного неба»; -
«ПЛАНЕТЫ» (электронный атлас Солнечной системы); -
EXOPLANET (изучение планет, расположенных за пределами Солнечной системы); -
STAR & PLANET FINDER; -
ASTRONOMY PICTURE OF THE DAY («Астрономическая картинка дня») – разработано совместно с американским космическим агентством NASA и использует множество великолепных фотографий высокого разрешения, полученных в ходе исследований космоса; -
Stellarium (поиск звезд, планет, комету, промотка времени, позволяющая планировать наблюдения заранее, и режим красного экрана, специально созданный для ночных просмотров; -
Mobile Observatory (можно легко рассчитать дату лунного или Солнечного затмения, узнать о ближайших парадах планет и метеорных потоках); -
Sun Viewer (актуальное изображение Солнца с протуберанцами и пятнами); -
Lunar Map (предназначена для любителей исследовать лунную поверхность, испещренную многочисленными кратерами и огромными морями); -
FlightAware (позволяет отслеживать полеты воздушных судов онлайн) и т.д.
В качестве инструмента исследования планет Солнечной системы мы использовали мобильное приложение STAR CHART или «Атлас звёздного неба» – это одно из самых популярных астрономических приложений. Это приложение даёт возможность изучать космос и за пределами Солнечной системы.
Star Chart применяет технологию дополненной реальности и демонстрирует трёхмерную симуляцию звёздного неба в привязке к тому месту, откуда вы ведёте наблюдение и куда направляете объектив смартфона или планшета. То есть, в отличие от большинства других подобных приложений, дневной свет и окружающие предметы не мешают вам увидеть созвездия, скрытые от невооружённого глаза. Мы изучаем планеты. Но, с помощью этого приложения можно изучать и другие космические тела (звезды, кометы, астероиды и т.д.), а также можно изучать созвездия.
В ходе изучения «атласа звездного неба», мы познакомились с трёхмерными изображениями планет нашей Солнечной системы, данными о всех 88 созвездиях с роскошными иллюстрациями из атласа польского астронома XVI века Яна Гевелия «Уранография». С помощью приложения изучила полный каталог 110 экзотических астрономических объектов французского астронома XVII века Шарля Месье, включающих в себя различные галактики, туманности и звёздные скопления. Также в базе Star Chart пыталась изучить видимые звёзды Северного и Южного полушарий, которых насчитывают более 120 тысяч единиц.
Хотелось отметить, что среди необычных функций Star Chart заслуживает упоминания возможность вернуться во времени на 10 000 лет назад и увидеть, как звёздное небо выглядело в ту далёкую эпоху. Чтобы получить доступ к функции сдвига во времени, нужно нажать на текущее время, год или дату в правом верхнем углу приложения: на экране появится ползунок, перемещая который можно быстро вернуться к нужной дате. Вернуться к настоящему времени можно, нажав на слово «Now» в левом углу экрана. Аналогичным способом можно путешествовать и в будущее. Если необходимо в приложении найти какое-то конкретное событие, то лучше воспользоваться календарём затмений, фаз Луны и других важных дат.
В исследовании мы рассматривали планеты земной группы и планеты-гиганты. Рассмотрим самую маленькую и большую планеты, а также самую близкую и дальнюю к солнцу планету. При этом меркурий является как самой близкой, так и самой маленькой планетой.
Центральным объектом Солнечной системы является Солнце. Солнечной её назвали потому, что Солнце – это центральная звезда системы и вокруг нее вращаются все космические объекты.