Солнечная система

10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных  «Вояджером-2», и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты  в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены  под большим углом к плоскости  эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд

Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.

Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников — совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов — из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов — из разных соединений кремния — силикатов.

Нептун – восьмая планета от Солнца, большая планета Солнечной системы, относится к планетам – гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Еще орбиту Нептуна пересекает комета Галилея.

Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30, 058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км ., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см 3 , почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей[6].

Нептун удален от Солнца на 30 а .е ., диаметр планеты — 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса — около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила — 165 неполных лет. Средняя температура — 55 К[2].

С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате

Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле[11].

Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные «льды» или отвердевшие газы с содержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна — это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране

У Нептуна есть 8 известных спутников: 4 маленьких, 3 средних и 1 большой. Тритон. Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5 сут . 21 ч. 3 мин., диаметр ок . 3200 км . И радиус 1600 км ., что немногим (на 138 км .) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.

Размер крупнейшего спутника планеты — Тритона — близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник Солнечной системы который обращается вокруг своей планеты в противоположную сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета

Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км ., диаметр около 200 км ., и радиус 100 км .

Нереида — самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койперо м ( США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна

Протеус. Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида.

1.3 Строение планет

Сферичность формы массивных планетных тел объясняется высокими температурами и давлениями в их недрах.

Внутри однородного шара на одинаковых расстояниях от его центра давление и температура одинаковы. В недрах даже однородных по составу и плотности космических тел произвольной формы давление и температура будут существенно различаться на одинаковых расстояниях от центра масс, поскольку на лежащие в глубине слои вещества давит столб вышележащих пород различной высоты, а следовательно, и массы. При давлении свыше 2,2х 108 Па и температуре свыше 1500 К (условия на границе литосферы и верхней мантии Земли на глубине 100 км) деформируется и разрушается кристаллическая решетка большинства известных минералов и начинается плавление горных пород, которые становятся вязко-текучими, как смола; при более высоких температурах и давлениях вещество полностью переходит в жидкое состояние (или обретает свойства жидкости). Предел прочности горных пород определяется соотношением: Sп = r*g*h, где Sп — предел прочности пород, основных для состава платентного тела; r — их плотность; g — местное значение ускорения свободного падения; h — высота столба горных пород. Согласно законам физики, в центральном гравитационном поле при отсутствии действия внешних сил жидкие тела приобретают сферическую форму с минимальной площадью поверхности[3].

Доля жидкого состояния вещества недр космических тел возрастает с их массой, изменяя из форму от произвольной (кометы, астероиды) к округлой (планетоиды, небольшие спутники планет) и к идеально сферической (планеты и звезды), достижению которой у вращающихся объектов мешает действие центробежных сил.

Планеты обладают сложным дифференцированным строением: выделяют несколько концентрических сферических оболочек, находящихся в состоянии гидростатического равновесия и различающихся по химическому составу, плотности и другим физико-химическим характеристикам. В строении планет земной группы выделяют[11]:

1. Жидкое или полужидкое  ядро плотностью 10000-13000 кг/м3, состоящее  из соединений железа, никеля, серы  и других тяжелых элементов. У  наиболее массивных планет выделяют  твердое внутреннее ядро (r3 13 г/см3 при Т > 6000 К) и окружающее его жидкое внешнее ядро.

2. Мантию, состоящую из  окислов кремния, магния и железа (магнезиальных силикатных пород  типа оливина), находящуюся в вязком  полурасплавленном состоянии. Плотность вещества мантии 3500-10000 кг/м3, температура свыше 500 К. У массивных планет в зависимости от особенностей физико-химических характеристик выделяют нижнюю, среднюю и верхнюю мантию (астеносферу).

3. Литосферу (кору) толщиной  от 1 до 500 км, состоящую в основном  из силикатов и легких химических  соединений плотностью менее 3500 кг/м3.

Существуют гипотезы, объясняющие различия в физических свойствах ядра, мантии и литосферы качественными изменениями в состояниях сравнительно однородного по составу вещества под действием высоких температур и давлений.

Внутреннее строение планет-гигантов обусловлено их массой и высоким содержанием водорода и гелия в их химическом составе. Газовые атмосферы планет-гигантов в направлении к центрам планет с увеличением давления уплотняются и непрерывно переходят в жидкое состояние: граница между атмосферой и поверхностью планеты отсутствует. Еще глубже, при возрастании плотности водорода свыше 1,15 г/см под действием высоких давлений и температур водород переходит в твердое «металлическое» состояние. В строении планет-гигантов выделяют: [12]

1. Внешнюю молекулярную  оболочку из газо-жидкого водорода  и гелия с добавкой метана  и аммиака.

2. Внутреннюю молекулярную  оболочку с добавкой более  тяжелых элементов.

3. Оболочку из твердого  «металлического» водорода.

4. Внешнее силикатное  ядро, состоящее из окислов кремния, магния и сульфидов железа  с добавкой гелия.

5. Внутреннее тяжелое  железоникелевое ядро.

Если температура и давление в недрах планеты-гиганта недостаточны для перехода водорода в жидкое или, тем более, твердое металлическое состояние, строение планеты упрощается: ядро из тяжелых химических соединений окутывает ледяная мантия - оболочка из воды, водорода и гелия, окутанная молекулярной оболочкой из водорода, гелия, метана и аммиака — атмосферой планеты.

Основными источниками энергии в недрах планет являются: радиоактивный распад элементов, сопровождающийся выделением большого количества тепла, и гравитационная дифференциация — постепенное перераспределение вещества по глубине в соответствии с плотностью: тяжелые фрагменты тонут, легкие всплывают, при этом происходят фазовые переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое, различные химические реакции и т. д., сопровождающиеся выделением тепла. Скорость и интенсивность процессов зависят от масс планет. В основе энергетики самых крупных планет-гигантов лежит конденсация гелия на уровне верхней границы зоны металлического жидкого водорода. В результате фазовых переходов водорода при высоком давлении гелий становится нерастворимым в водороде и выпадает (погружается) к центру планеты. В недрах планет-гигантов с меньшей массой, атмосферы которых состоят на 10-15% из метана, энергия выделяется при выпадении углерода из мантии к ядру планеты. При этом выделяется столько энергии, что тепловое излучение планет превосходит количество энергии излучения звезды, падающего на планету из космоса.

Главным механизмом переноса тепла в недрах планет являются конвекция (конвективное перемешивание вещества) и, в меньшей степени, тепловое излучение.

Поверхности планет формируются в ходе внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов.

Основными формами проявления эндогенных процессов являются[2]:

1. Тектоника литосферы  планетных тел: сложные постоянные  горизонтальные, вертикальные и  колебательные движения отдельных  крупных участков коры со средней  скоростью 0,001-0,01 м в год, сопровождающие  перемещения этих участков на  сотни и тысячи километров  за миллионы лет. При столь  медленных перемещениях слои  литосферы плавно изгибаются  как мягкое, пластичное вещество. При больших нагрузках на участки коры или увеличении скорости их движения происходят сильные деформации и разрывы слоев, возникают тектонические разломы, вдоль которых отдельные блоки перемещаются относительно соседних в горизонтальном или вертикальном направлениях, порождая различные — пластинчатые, складчатые или разрывные тектонические структуры.

2. Магматизм и вулканическая деятельность — сложные процессы возникновения магмы — расплавленной раскаленно-жидкой, кипящей массы вещества в зонах тектонических разломов литосферы и, изредка, верхнем слое мантии на глубине десятков километров под каналами и трещинами в коре в результата резкого уменьшения давления вышележащих слоев и движения магмы и выделяющихся из нее газов с температурой до 1000 К к поверхности. Магма землеподобных планет и силикатных планетоидов имеет температуру до 1000 К и преимущественно силикатный химический состав, разделяясь по его особенностям на основную (базальтовую) и кислую (гранитную). При извержении магмы на поверхности планет возникают вулканы; при внедрении магмы по трещинам горных пород при ее остывании возникают интрузии с образованием гранитных массивов. Магма силикатно-ледяных планетоидов представляет собой водный раствор различных солей и других химических соединений с температурой до 500 К.

В результате физико-химических процессов в недрах и на поверхности планетных тел образуются однородные вещества — минералы. Наиболее распространенными минералами в Солнечной системе являются, вероятно, водяной лед и силикаты, составляющие 75% массы литосферы Земли и широко распространенные на Луне, Венере, Марсе и входящие в состав каменных метеоритов. Ими являются: железомагнезиальные силикаты - оливин (Mg,Fe)2SiO4, полевые шпаты KAlSi3O8, змеевики H4Mg3Si2O9, плагиоклазы (Na,Ca)AlSi3Og, авгит, роговая обманка и т. д. Широко распространены минералы: галоиды (кварц SiO2, корунд А12О3, лимонит Fe2O3 nH20, магнетит Fe304 и другие), сульфиды, карбонаты (доломит MgCCb, кальцит СаСОз), слюды, самородные элементы и глинистые минералы. Тысячи известных минералов образуют горные породы — базальты (состоящие из плагиоклазов, авгита, роговой обманки и оливина), граниты (кварц, полевой шпат, слюда), диабаз (плагиоклаз, авгит), габбро (плагиоклаз, пироксен), глины, песчаник, кварцит, гнейс (кварц, слюда, шпат), сланцы и т. д.

Магматические горные породы по строению разделяют на полностью кристаллические (интрузивные) и скрытокристаллические, образовавшиеся на поверхности при излияниях магмы (эффузивные) породы. В зависимости от химического состава выделяют тяжелые, темные, богатые окислами железа и марганца ультраосновные породы с минимальным содержанием кремнеземов SiO2; основные породы — базальты, содержащие минералы диориты, сиениты, андезиты и трахиты; кислые породы — граниты, гранодиориты, липариты, кварцевые порфиры, содержащие кварц и окись кремния SiO2 (свыше 50%).

Под действием высоких температур, давлений и химических реакций с растворами и газами магматические и осадочные породы преобразуются в метаморфические породы — обладающие кристаллической структурой граниты, гнейсы, кварциты, сланцы и т. д.

Рельеф поверхности планетного тела зависит от того, какие процессы главенствуют в данное время: преобладание эндогенных процессов ведет к интенсивному горообразованию, экзогенных — к выравниванию поверхности и перераспределению продуктов разрушения гор. Формы мегарельефа (океаны и континенты) занимают площадь свыше 103-104 км, формы макрорельефа (горные хребты и узлы, крупнейшие плато и долины рек, впадины и глубокие желоба) занимают площадь свыше 10-10 км. Типичными, наиболее распространенными формами рельефа планет земной группы и планетоидов являются: континентальные блоки и океанические впадины; горы; вулканы и долины тектонического происхождения (разломы); бассейны (моря и океаны) размерами до 1000 км; метеоритные кратеры; образования, связанные с водной, ледниковой эрозией и воздействием ветров - русла рек, полярные шапки и т. д.; равнины.