7 класс
Глава 2. Взаимодействие тел
§ 29. Сила тяжести на других планетах. Физические характеристики планет
Вокруг Солнца движутся 8 больших планет (рис. 70): планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля, Марс и планеты-гиг анты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Все они удерживаются около Солнца силами тяготения. Эти силы очень велики. Например, между Солнцем и Землёй действует сила тяготения, равная примерно 30 000 000 000 000 000 000 000 H = 3 • 1022 Н, или 3 • 1019 кН. Большое числовое значение этой силы объясняется тем, что массы Солнца и Земли очень велики.
Среди больших планет Солнечной системы наименьшую массу имеет Меркурий — его масса почти в 19 раз меньше массы Земли.
Масса самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера — в 318 раз больше массы Земли. Вокруг многих планет движутся их спутники, которые также удерживаются вблизи планет силами тяготения. Спутник нашей Земли — Луна — самое близкое к нам небесное тело. Расстояние между Луной и Землёй равно в среднем 380 000 км. Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.
Чем меньше масса планеты, тем с меньшей силой она притягивает к себе тела. Сила тяжести на поверхности Луны в 6 раз меньше силы тяжести, действующей на поверхности Земли. Например, автомобиль, масса которого 600 кг, на Луне весил бы не 6000 Н, как на Земле, а 1000 H (100 кг) (рис. 71).
Чтобы покинуть Луну, тела должны иметь скорость не 11 км/с, как на Земле, а 2,4 км/с.
А если бы человек высадился на Юпитер, масса которого во много раз больше массы Земли, то там он весил бы почти в 3 раза больше, чем на Земле.
Кроме 8 больших планет с их спутниками, вокруг Солнца движется группа очень маленьких планет, которые называют астероидами. Даже самая большая из этих планет — Церера — по радиусу почти в 20 раз, а по массе в 7500 раз меньше Земли. Сила тяжести на этих планетах так мала, что человек, оттолкнувшись от поверхности такой планеты, мог бы улететь с неё.
Вот как описывает К. Э.Циолковский в одном из рассказов условия пребывания человека на астероиде Веста, который имеет массу, в 60 000 раз меньшую массы Земли: «На Земле я могу свободно нести ещё одного человека такого же веса, как я. На Весте с такою же лёгкостью могу нести в 30 раз больше, т. е. 60 человек. На Земле я могу подпрыгнуть на 50 см.
Российский учёный и изобретатель, основоположник современной космонавтики и ракетной техники
На Весте такое же усилие даёт прыжок на 30 м. Это — высота десятиэтажного дома или огромнейшей сосны. Там легко перепрыгивать через рвы и ямы шириной в порядочную реку. Можно перепрыгивать через 15-метровые деревья и дом. И это без разбега».
Изучение космического пространства важно для понимания процессов, происходящих на Земле: возникновение магнитных бурь, туманов, смогов, изменение климата и др.
Изучая и сравнивая характеристики Земли и других планет, учёные находят их общие физические свойства. Это даёт возможность судить о происхождении и формировании Солнечной системы. Так, планеты земной группы схожи между собой; имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды. Они медленно вращаются вокруг своих осей. У них мало спутников. Меркурий и Венера их не имеют, у Марса два крохотных — Фобос и Деймос, у Земли — Луна. Характерной чертой планет земной группы является наличие литосферы. А вот гидросферу имеет лишь Земля.
Это любопытно...
Солнце — центральное тело Солнечной системы. Благодаря излучаемому Солнцем свету и теплу на Земле зародилась жизнь, сформировались полезные ископаемые: нефть, уголь, газ. Основное состояние вещества, находящегося на Солнце, — это плазма (четвёртое состояние вещества). Самые распространённые элементы на Солнце — водород и гелий. Гелий сначала был открыт на Солнце, потом на Земле, поэтому и получил своё название.
Меркурий — самая близкая к Солнцу планета. Большую часть занимают неровные возвышенные материки, имеются низменности, заполненные лавой, многочисленные кратеры метеоритного происхождения. На дневной стороне планеты температура достигает 420°С. При такой температуре плавится олово и даже цинк. На ночной стороне температура ниже -173°С.
Венера — планета, по размерам и массе одинаковая с Землёй. Вращается в направлении, противоположном вращению Земли и другим планетам. Её ось почти перпендикулярна плоскости орбиты, а это значит, что северное и южное полушария освещаются Солнцем одинаково. Поверхность — холмистые равнины, плоскогорья, горные массивы высотой до 8 км.
Земля — по удалённости от Солнца является третьей планетой и движется вокруг него со скоростью 30 км/с по эллиптической орбите, при этом ось Земли остаётся параллельной самой себе. Средняя плотность Земли 5,5 • 103 кг/м3
Луна — спутник Земли, светит отражённым солнечным светом, практически нет атмосферы. Температура на солнечной стороне превышает 130°C, на противоположной -170°C. Поверхность Луны изобилует «морями», «материками», кратерами. На видимом со стороны Земли полушарии преобладают материки. Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27,3 сут, за это же время Луна делает оборот вокруг своей оси.
Марс — примерно в 2 раза меньше Земли.
Очень похож на Землю по характеру процессов, происходящих в атмосфере. Средняя температура -60°С, на полюсах до -150°C (углекислый газ превращается в сухой лёд). Значительные запасы воды сосредоточены в слое вечной мерзлоты. Красноватая окраска планеты объясняется присутствием оксида железа.
Юпитер является самой большой планетой нашей Солнечной системы. Его средний радиус — около 70 000 км (что в 11 раз больше радиуса Земли), а объем в 1300 раз больше земного. Масса в 317 раз больше массы Земли, а также в 2,5 раза больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых. Гравитация на этом гиганте в 2,5 раза сильнее, чем на Земле. Это означает, что если бы человек весом 100 кг попал на эту планету, то он весил бы 250 кг.
В отличие от планет земной группы, Юпитер представляет собой шар, состоящий почти полностью из двух газов — водорода и гелия (как и Солнце). Температура на нем крайне низкая - 140°С. Этот газовый гигант — самая быстро вращающаяся планета в Солнечной системе: один оборот вокруг своей оси он совершает каждые 10 ч.
Комета — имеет три составные части: голова, ядро, хвост. Вращается вокруг Солнца, масса около 10-4 массы Земли. Вид кометы меняется по мере приближения к Солнцу. Вещество кометы сосредоточено в ядре и состоит из смеси замёрзших газов, пылинок и металлических частиц. При приближении к Солнцу комета прогревается и из неё выделяется газ и пыль, образуя голову и хвост. С помощью комет получают сведения о свойствах космического пространства.
Метеориты — обломки астероидов. Встречаются железные метеориты, состоящие в основном из железа, и каменные, схожие с земными горными породами, содержащими кислород, кремний, магний, железо.
Атмосфера отсутствует у Меркурия, а у Венеры и Марса она состоит в основном из углекислого газа. Планеты земной группы имеют твёрдые поверхности, множество метеоритных кратеров.
Планеты-гиганты имеют большие размеры и массы. Они очень быстро вращаются вокруг своих осей. Так, Юпитер один оборот совершает почти 10 ч. Так как эти планеты находятся далеко от Солнца, то на них всегда низкие температуры (около -140°C). У планет-гигантов большое число спутников и колец. Главная особенность планет-гигантов — нет твёрдых поверхностей.
Все планеты-гиганты имеют атмосферы, которые состоят в основном из молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, воды и др. На планетах-гигантах присутствуют вещества, имеющиеся на Земле и схожих с ней планетах.
Изучение планет позволяет получать результаты, полезные для геологии и метеорологии, биологии и других наук.
Вопросы:
1. Сколько планет движется вокруг Солнца?
2. Перечислите планеты- гиганты и планеты земной группы.
3. Какими силами удерживаются спутники вокруг планет?
4. Какая существует зависимость между массой планеты и силой притяжения?
Задания:
С помощью Интернета подготовьте презентацию «Самые большие астероиды и их движение».
