Азы А&А. 17. Планеты солнечной системы и их 90-60-90...
В солнечной системе 8 планет, внутренний пояс астероидов (между орбитами Марса и Юпитера), пояс Койпера (малых планет и астероидов за орбитой Нептуна) и считающееся "гнездом" множества комет облако Оорта (за пределами пояса Койпера). Последовательно опишем все эти компоненты солнечной системы. А затем и их подкомпоненты (спутники и кольца). И не оставим без внимания процессы их рождения и эволюции.
§7. Планеты солнечной системы.
В солнечной системе 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
7.1. Основные параметры планет.
Основные параметры планет солнечной системы представим в этой таблице:
Планета
Rорбиты (а.е.)
Rпланеты/
RЗемли
Mпланеты/МЗемли
<ρ> г/см3
Наклон оси
Тсобств. вращ.
Меркурий
0,39
0,383
0,055
5,43
2`
58,65d ≡ 2/3 Мерк. года
Венера
0,72
0,95
0,815
5,24
177,4о
243d > Вен. Года (225d)
Земля
1,0
1,0
1,0
5,52
23,5о
23h56m
Марс
1,52
0,532
0,107
3,93
25,2о
24h37m
Юпитер
5,2
10,97
317,8
1,33
3,13о
9,93h
Сатурн
9,6
9,14
95,2
0,687
26,7о
10,54h
Уран
19,2
3,98
14,54
1,27
98.8о
17,25h
Нептун
30,1
3,86
17,15
1,64
28,3о
15,97h
Среднее расстояние от планеты до центра Солнца в астрономических единицах (149,6 млн. км) представлено во втором столбце этой таблицы. Орбиты большинства планет близки к круговым - минимальный эксцентриситет орбиты у Венеры (е = 0.007), максимальный - у Меркурия (е = 0,206), у остальных планет эксцентриситет орбиты от е = 0,011 (Нептун) до е = 0,093 (Марс). У Земли в настоящее время е = 0,017.
В следующих трех столбцах таблицы приведены размер (радиус) планеты в единицах среднего радиуса Земли (6371 км), масса планеты в единицах массы Земли (5,97×1027 грамм) и средняя плотность вещества планеты в граммах на кубический сантиметр. Из сравнения значений этих параметров видно, что в солнечной системе есть три типа планет.
Две самые большие планеты (Юпитер и Сатурн) имеют весьма низкую среднюю плотность. В их составе по массе преобладают элементы первой строки таблицы Менделеева - водород и гелий. Поэтому такой тип планет, в том числе и в экзопланетных системах, называют газовыми гигантами.
Верхний предел массы таких планет примерно в 12 раз больше массы Юпитера. В недрах объектов с большими массами могут начаться термоядерные реакции и они станут самыми маломассивными и тусклыми звездами - коричневыми карликами.
В составе меньших по размерам Уране и Нептуне преобладают по массе элементы второй строки таблицы Менделеева. Такой тип планет принято называть ледяными гигантами.
В составе самых близких к Солнцу четырех планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс) преобладают элементы третьей и четвертой строк таблицы Менделеева. Поэтому их средняя плотность довольно велика и поэтому же их причисляют к типу каменных планет.
У половины планет углы между осью собственного вращения и перпендикуляром к плоскости их орбиты лежат в довольно узком интервале от 23,5о до 28,3о (шестой столбец таблицы). Уран по неизвестным астрономам причинам "катится" по своей орбите почти лежа на боку (угол наклона оси равен 98.8о). А у Меркурия, Венеры и Юпитера ось собственного вращения почти параллельна перпендикуляру к плоскости их орбиты.
Периоды вращения большинства планет вокруг их осей (7-й столбец таблицы) укладываются, как правило, в земные сутки (у Марса чуть больше). Но у Меркурия и Венеры они чудовищно велики. Причина этого, скорее всего, кроется в их приливном взаимодействии с Солнцем. Действительно, это взаимодействие способно замедлять собственное вращение спутника массивного объекта вплоть до его синхронизации с орбитальным вращением спутника (эффект приливного захвата).
Приливные силы пропорциональны массам взаимодействующих объектов и обратно пропорциональны кубу расстояния между ними. По этой причине приливное воздействие Солнца на Землю лишь в два с небольшим раза меньше приливного воздействия Луны на Землю. Приливное воздействие Солнца на Венеру по той же причине больше такового на Землю примерно в 2,7 раза, а на Меркурий - почти в 17 раз.
По этой причине следовало бы ожидать, что Меркурий должен быть в приливном захвате у Солнца. То есть, периоды его вращения вокруг оси и вокруг Солнца должны были совпадать. Так долгое время и считалось. Но реальность оказалась удивительнее - Меркурий оказался в "резонансном" приливном захвате у Солнца. Длительность меркурианских суток оказалась равной точно 2/3 длительности меркурианского года.
С Венерой ситуация оказалась сложнее - венерианский год оказался короче венерианских суток. Такое впечатление, что в процессе приливного взаимодействия с Солнцем Венера по инерции проскочила точку приливного захвата. И именно по этой причине угол наклона оси Венеры (177,4о) показывает орбитальное вращение Венеры и ее вращение вокруг своей оси в противоположных направлениях.