Как устроена планета: Как устроена Земля (Bomboland) — купить в МИФе
Как устроена Вселенная
Как устроена Вселенная / Пер. с английского; ред.: Ю. Феданова, Т. Скиба, Е. Н. Ковалева]. — Ростов-на-Дону: Владис, 2016. — 223, [1] с.: цв. ил. — (Полная иллюстрированная энциклопедия).
Вселенная непостижима! На протяжении многих лет ученые думали, что Млечный Путь (Галактика в которой находится наша Земля) и есть Вселенная, и только в двадцатом веке выяснилось, что она простилается на необъятные расстояния. Мы до сих пор не имеем точного представления о ее размерах. По мнению ученых — астрономов Вселенная возникла в результате гигантского взрыва четырнадцать миллиардов лет назад и состоит из сотни миллиардов галактик, которые собраны в большие группы, вмещающие миллиарды звезд. Количество звезд постоянно растет, а галактики расширяются. Как же устроена Вселенная? На этот вопрос ответит удивительная и познавательная иллюстрированная энциклопедия «Как устроена Вселенная». Книга расскажет о том, как образовалась Вселенная, что такое Солнце и скалистые планеты, газовые планеты-гиганты, как зародилась жизнь на Земле. Страницы книги поведают юным читателям о покорителях космоса, космических исследователях и загадках Вселенной. Что такое «черные дыры»? Как рождаются и умирают звёзды? Какова природа тёмного невидимого вещества, которое окружает галактики? Ответы на эти и другие вопросы можно также найти в энциклопедии. Текста написан простым и понятным языком, в книге его немного, но этого достаточно, чтобы рассказать самые важные моменты, окружающие такую науку, как астрономия. В книге невероятно привлекательные иллюстрации, объемные рисунки, которые показывают изнутри состав планет и звезд. В конце энциклопедии есть алфавитный указатель. С этой книгой вас ждёт захватывающее путешествие по безграничному космосу в компании интересных фактов и потрясающих иллюстраций!
Категория: Я и тайны Вселенной
Возраст: 7-8 класс
» как устроена наша планета»?
Предмет: Естествознание
Школа: Н. Алдабергенова
Дата: 30.01.2020
ФИО учителя: Кулиева А.Т
Класс: 3 « В»
Количество
присутствующих:
Количество
отсутствующих:
Раздел (сквозная тема):
Раздел 7 – Земля. Космос. Пространство и время.
Тема урока:
Как устроена наша планета
Цели обучения, которым посвящен урок:
3.4.1.1 — объяснять и графически изображать сферы Земли
Критерии успеха (Предполагаемый результат):
Развитие навыков:
— знать, какие сферы есть у нашей планеты;
— определять и давать характеристику каждой сферы Земли;
— анализировать и объяснять значение сфер планеты
4.1 Земля
4.2 Космос
Предполагаемый результат:
Все учащиеся смогут:
знать, какие сферы есть у нашей планеты;
Большинство учащихся смогут:
определять и давать характеристику каждой сферы Земли;
Некоторые учащиеся смогут:
анализировать и объяснять значение сфер планеты
Языковая цель
Учащиеся могут: объяснять и графически изображать сферы Земли
Предметная лексика и терминология:атмосфера, гидросфера, литосфера,
биосфера, материк
Серия полезных фраз для диалога/письма
Обсуждение:
Что такое атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера, материк?
Материал прошедших уроков:
Что такое звезда, планета?
Чем планеты отличаются друг от друга?
Ход урока:
Этапы урока
Запланированная деятельность на уроке
Ресурсы
мин
2мин
5 мин
Создание положительного эмоционального настроя
Дети приветствуют гостей
Мы приветствуем гостей, дорогих учителей.
Всех знакомых, незнакомых и серьёзных, и весёлых.
Еще раз здравствуйте ребята !
Как живешь? Дети показывают
А идешь ? как бежишь?
А шалишь? Как грозищь ? Как берешь ? А отдаешть ?
Спасибо большое ребята !
Проверка Домашнего задания
Объясни , чем отличаются от друг друга водоемы нашей планеты?
Назови известные тебе океаны? ( римунок)
Ребята посмотрите внимательно на облака(на доске три облака: ярко голубое ,бледно-голубое ,серо-голубое)
Какое облако вам больше нравиться ? ———-
рада что у большинство из вас хорошее настроение .
Я желаю вам хорошей плодотворной работы на уроке.
Чтобы наш урок прошел интересным, и мы многому научились.
Пусть девизом нашего урока будут слова:
«Умеешь сам — научи другого».
Метод «Вопрос – ответ»
Шапку в ней листы
1.Как называется модель земли?
2.Какие космические тела вы знаете?
3. Чем отличается планета от звезды?
4.Сколько планет вращаются вокруг Солнца?(8)
5.Какая по счету третья планета от Солнца?
6. Что такое Земля?
Оценивают работу групп ( аплодисменты) три хлопка
Формулирование целей урока совместно с учащимися.
– Как вы думаете, о чем мы будем говорить сегодня на уроке?
На доске примеры нужно приемом вычисления
И так сегодня будим говорить о планете,,,,Земля . Тема нашегоурока как устроена наша планета ?
Тема нашего урока: Как устроена наша планета.
Деление учащихся на 4 группы, по сферам .
Каждой группе дается листок
А4 со словами: «атмо» — «воздух»; «гидро» — «вода»; «лито» — «камень»; «био» — «жизнь» (на обратной стороне листов написаны соответствующие сферы Земли). Представителям групп предлагается выбрать слово, подходящее к собранной их группой фотографии и прокомментировать свой выбор, после чего они присаживаются на свои места вместе с выбранным словом. Затем группам предлагается перевернуть бумагу и прочитать по очереди вслух слово, написанное с обратной стороны листа («атмосфера», «биосфера», «литосфера», «гидросфера»).
— Это и будет названием ваших групп.
— Что общего увсе этих слов? («сфера»)
— подберите синоним к слову сфера ?
— К чему их можно отнести?
– Как вы думаете, о чем мы будем говорить сегодня на уроке?
(о сфере Земли)
Наша планета дети состоит из нескольких оболочек, или сфер.
-Попробуйте теперь сформулировать цели нашего урока.
Цели урока :
1.Узнать какие сферы есть у нашей планеты;
2.Научимся определять и давать характеристику каждой сфере.
«Здравствуйте»
на трех языках
Середина урока
10 мин
10 мин
мин
1мин
Прежде чем начать работу .Повторим правило в группе .
IV. Изучение нового материала Работа по учебнику.
Открываем учебник на.Стр 108 прием Инсерт
Используя текст учебника ответьте на вопросы и выполните задания:
У каждой группе есть свое задание обсуждает свою сферу Земли
Критерии оценивания :
1.Называет данную сферу.
2.Определяет особенность и значимость данной сферы.
3. Составляет кластер.
Дескрипторы:
1.Читает информацию о атмосфере .
2.Выделяет карандашом особенности сферы.
3.Находит и выделяет значение сферы
4.Составляет кластер
5.Защишает работу
Оценивают работу цветные карточки
Метод Ждигсо
Спикер каждой группы защищает свой постер.
ФО Сигнальные карты
Обратная связь: что вам удалось? что не удалось и почему?
V. Работа по теме урока
Все внимательно слушали выступления групп А сейчас мы проверим ,на сколько вы были внимательны .
Откройте тетради на стр 12 №1
Быстро дополните термины.
-Взаимопроверка по образцу эталона
Ф/О смайлики
Поднимите смайилик , кто выполнил правильно– вы получаете зеленый жетон. Вы молодцы, усвоили материал очень хорошо.
Поднимите желтую сигнальную карту те, у кого было 2 ошибки .Вы усвоили материал хорошо, но нужно еще немного поработать над ним.
Поднимите красную сигнальную карту те, у кого было 3-4 ошибок Вы не плохо усвоили материал, это прекрасное начало! Но нужно немного его доработать.
ФО аплодисменты
IV. Динамическая пауза. «Прогулка по Земле».
А теперь мы проверим на сколько хорошо вы усвоили новый материал.
поработаем в парах, перед вами карточки с заданиями.
Критерии оценивания Моставим используя пластилин и
картон , сделай модель земли и ыыбери верный ответ
Подберите объекты, которые встречаются в этих сферах.
Литосфера ,гидросфера ,биосфера , атмосфера
Взаимопроверка по образцу эталона.
Атмосфера – ветер, гроза, осадки, кислород
Гидросфера – река, озеро, море, айсберг
Биосфера – растения, насекомые, птицы, бактерии
Литосфера – уголь, мел, песок, вулкан.
ФО сигнальные карты
Листы А3, А4.
Цветные карандаши
Учебник
Тетрадь.
Тетрадь
Конец урока
35- 40 мин
VII. Домашнее задание
Повторить материал, изученный на уроке (по вопросам в учебнике).
Практическая работа в тетради (задание 3)
VI Итог урока
Подведем итог урока
Что мы узнали ?
Чему мы научились ?
Рефлексия
Закончите предложения….
Былоинтересно….
Было трудно
Я понял что……
Итд
Как устроена вселенная: 5 удивительных визуализаций в интернете
01 Ноября, 2014,
17:00
3947
Интернет во многом упростил самообразование, в том числе — благодаря наглядным интерактивным пособиям, которые могут доступно показать даже сложные вещи вроде математических концепций или устройства космоса. Редакция AIN.UA подобрала онлайн-ресурсы и модели, с помощью которых можно изучить строение вселенной. Мы не претендуем на исключительность и предлагаем добавлять подобные сайты в комментариях.
Шкала масштабов вселенной
Наверное, лучшее наглядное анимированное пособие того, как по размеру соотносятся различные, порой неожиданные объекты (от молекулы фосфолипида до самых больших туманностей), подготовленное проектом htwins.net. Здесь можно сравнить мир игры Minecraft — с размерами Нептуна, а пиксель LCD — с амебой. Английская версия — здесь, русифицированная — здесь.
3D-модель участка Млечного пути
Если кто-то увлекался астрономией в детстве — ему стоит зайти на этот сайт. Масштаб здесь начинается с галактики Млечный путь (по самой галактике, к сожалению, «побродить» не удастся), с того звездного скопления, в котором расположена Солнечная система. Можно сместить центр на любую из подписанных звезд и рассмотреть ее окружение (особенно красивы звездные системы из двух и более звезд, такие как Регул, альфа созвездия Льва). По клику на объект открывается его краткое описание.
Google Sky
Приложение работает по подобному же принципу: можно увеличивать/уменьшать масштаб, найти практически любое небесное тело по координатам и по поиску, рассматривать звездное небо в инфракрасном или микроволновом диапазоне и многое другое. Программа была создана при помощи снимков, полученных с телескопа Хаббл. Здесь же доступны виртуальные карты ЛУНы и Марса. Эти объекты можно рассматривать и в приложении Google Earth.
Солнечная система как спираль
Начиная со школы нам показывают дискообразные модели Солнечной системы, похожие на волчок. Такую модель проще представить, но на самом деле Солнце как и все остальные звезды нашей галактики вращается вокруг центра галактики, галактика в свою очередь также движется со скоростью примерно 600 км/с, и все это вместе в динамике выглядит скорее так:
3D-симуляция Солнечной системы
Можно загрузить сайт Solarsystemscope.com и просто наслаждаться видом вращающейся Солнечной системы, а можно поизучать ее детальнее: структуру планет, планетных систем, их орбиты и внешний вид. А можно переключиться в режим телескопа и изучить звездное небо, выбрав любой из часовых поясов.
И бонус
12 ноября на сайте Европейского космического агентства пройдет онлайн-трансляция посадки зонда на комету 67P/Чурюмова-Герасименко в рамках миссии «Розетта». Никакая визуализация не сравнится с трансляцией посадки на поверхность кометы (конечно, речь идет не о прямом видеостриме, а данных из студии). Известный польский режиссер Томек Багински посвятил этому событию короткометражку Ambition.
Как устроена Вселенная! | Блог библиотеки им.
Гоголя
Почти все дети увлекаются космосом. Кто из нас в детстве не мечтал полететь на Луну или еще дальше, повторить подвиг Юрия Гагарина или открыть новую звезду. Каждому ребенку интересно узнать о том, что прячется за облаками, о Луне, о Солнце и звездах, о космических кораблях и ракетах. Вселенная всегда была, есть и будет, и нас всегда интересовало, как же она устроена. Сегодня благодаря достижениям науки и техники мы можем ответить на многие вопросы: что такое звезды, галактики, планеты, метеоры.
Книги серии «Что такое? Кто такой?» издательства « Аванта» позволят ребятам получить первые представления об окружающем мире и расширить свой кругозор. Издательство основано в феврале 1992 года Марией Аксеновой и Георгием Храмовым. Любопытные факты и удивительные иллюстрации делают издания интересным. Книга «Как устроена Вселенная» поможет нам раскрыть секреты о космосе и узнать многое о Вселенной.
Вселенная – это нечто фантастическое и необъятное. О ней мы знаем только то, что она очень – очень большая. Вселенная возникла около 13,7 миллиарда лет назад, когда случился Большой взрыв. Его причина по сей день остается одной из главных загадок науки! В одном из уголков Вселенной, на маленькой песчинке, которая называется Землей, живем все мы. Планета Земля находится в галактике под названием Млечный путь. Галактика – это огромное скопления звезд и пыли. Ей 13 миллиардов лет, и она содержит 300 миллиардов звезд. Самая молодая желтая звезда – это Солнце. По объему оно намного крупнее Земли. Если бы Земля была размером с маковое зернышко, то Солнце было бы с размером с крупный апельсин. А Луна – это естественный спутник Земли, ближайшее к нам космическое тело. Луна сама не светится, мы ее видим только потому, что ее поверхность освещает Солнце. Бывает, что Луны на небе вообще не видно. Тогда мы говорим, что наступило новолуние. Оно случается каждые 29 суток. В следующую ночь на небе появляется узкий лунный серпик, который продолжает постепенно расти и превращается в полный круг. А что же находиться внутри Млечного пути, и у какой планеты Солнечной системы больше всего спутников? Что такое черные дыры, метеориты, далекие галактики? Почему летают кометы и из чего состоят астероиды? И есть ли жизнь на Марсе? Обо всем этом, и других загадках Вселенной вы сможете узнать, прочитав книгу. Отличная тематическая подборка дополнена многочисленными подробными иллюстрациями. Необычный дизайн издания позволит вам и вашему малышу сконцентрировать внимание на определенных моментах, превратив чтение в интересное путешествие во Вселенной!
Сотрудник отдела абонемент Е.Е. Суслова.
Как устроена Вселенная — Rafbókasafnið
Как устроена Вселенная — Rafbókasafnið — OverDrive
×
More titles may be available to you. Sign in to see the full collection.
Новые миры, планеты и звезды, невидимые пространства и черные дыры. Все это – наша Вселенная. Простейшие и одноклеточные, кварки, адроны и нейтрино – это тоже все наша Вселенная. Миллиарды галактик и солнечных систем. Не может быть, что бы мы были одни во Вселенной. Хотите узнать еще больше? Тогда эта книга – для вас!
Details
Publisher:
AB PublishingOverDrive Read
ISBN: 9785457721005
File size: 1121 KB
Release date: May 23, 2016EPUB ebook
ISBN: 9785457721005
File size: 1121 KB
Release date: May 23, 2016Creators
Formats
OverDrive Read
EPUB ebook
Languages
Availability can change throughout the month based on the library’s budget. You can still place a hold on the title, and your hold will be automatically filled as soon as the title is available again.
The OverDrive Read format of this ebook has professional narration that plays while you read in your browser. Learn more here.
Close
You’ve reached the maximum number of titles you can currently recommend for purchase.
ok
Your session has expired. Please sign in again so you can continue to borrow titles and access your Loans, Wish list, and Holds pages.
If you’re still having trouble, follow these steps to sign in.
Add a library card to your account to borrow titles, place holds, and add titles to your wish list.
Have a card? Add it now to start borrowing from the collection.
The library card you previously added can’t be used to complete this action. Please add your card again, or add a different card. If you receive an error message, please contact your library for help.
1. Качур, Е.
Планета Земля / Елена Качур ; иллюстрации Анастасии Балатёнышевой и Анастасии Холодиловой. – 6-е изд. – Москва : Манн, Иванов и Фербер, 2020. – 71, [4] с. : ил. – (Детские энциклопедии с Чевостиком). – 4000 экз. – ISBN 978-5-00146-794-6
Ж2-20/68244
Аннотация
Как устроена наша планета? Почему у подножия гор растут деревья, а на вершинах лежат ледники? Отчего бывают волны и как появляется ветер? Чтобы найти ответы на эти и многие другие вопросы, Чевостик и дядя Кузя снова отправляются в путешествие – в этот раз на волшебном летоплавоныре. Герои пролетят вокруг нашей прекрасной планеты, поднимутся к вершинам гор и спустятся в глубины океанов, рассмотрят вблизи материки и острова, вулканы и гейзеры. Во время путешествия дядя Кузя расскажет о наиболее важных природных явлениях и объяснит причины их возникновения.
| |
2. Кошевар, Д. В.
Атлас планеты Земля / Д. В. Кошевар, В. В. Ликсо. – Москва : АСТ, 2020. – 127 с. : ил. – (Детский 4D-атлас с дополненной реальностью). – 3000 экз. – ISBN 978-5-17-117689-1
Ж2-20/68385
Аннотация
Планета Земля полна загадок и тайн. Знаете ли вы, что Каспийское море на самом деле – озеро? Или что бананы – это трава, а морской конек – рыба? Вы наверняка задумывались о том, почему сменяют друг друга день и ночь, лето и зима? Образование Земли, зарождение и развитие жизни, появление и эволюция человека – в этом уникальном 4D-атласе есть все, что поможет подробно изучить нашу удивительную планету. А дополненная реальностью в виде объемных анимаций с познавательными аудиозаписями позволит рассмотреть наш общий «дом» буквально со всех сторон.
| |
3. Ананьева, Е. Г.
Земля : полная энциклопедия : самые необходимые и полезные знания о природных явлениях и географии нашей планеты / Е. Г. Ананьева, С. С. Мирнова. – Москва : Эксмо, 2016. – 255 с. : ил. – Авт. на обл. не указ. – Алф. указ.: с. 252-255. – 4000 экз. – ISBN 978-5-699-80714-7
Ж2-16/66043
Аннотация
В книге рассказывается об удивительной планете, на которой мы живем. Читатели познакомятся с особенностями происходящих на ней процессов. Многие рассмотренные темы соответствуют школьной программе по физической географии, а те, которые выходят за ее пределы, послужат дополнительным материалом при подготовке к экзаменам. Яркие иллюстрации и увлекательные сюжеты о необычных явлениях природы непременно заинтересуют школьников и не оставят равнодушными всех, кто интересуется географией.
| |
4. Вартаньян, Э.
Жизнь и приключения географических названий / Э. Вартаньян. – Москва : Аванта : Изд-во АСТ, 2019. – 285, [1] с. : ил. – (Простая наука для детей). – Авт. на тит. л. не указ. – 3000 экз. – ISBN 978-5-17-113701-4
Д10-19/66813
Аннотация
Какую страну зовут Страной льдов и пламени? Что такое Эльдорадо? Где находится Тюлений остров и река Добрых примет? Книга лингвиста, географа и историка Эдуарда Вартаньяна «Жизнь и приключения географических названий» расскажет обо всём этом. А ещё о том, как на протяжении многих веков менялся облик нашей планеты, как исчезали и рождались острова, открывали новые земли, давали имена проливам и мысам.
| |
5. Тюрас, Д.
Atlas Obscura для детей. Путешествие по самым необычным местам планеты / Д. Тюрас, Р. Моско ; иллюстрации Джой Энг ; перевод с английского М. Сухотиной. – Москва : Манн, Иванов и Фербер, 2020. – 111, [1] с. : ил. – (Миф детство). – 1023 экз. – ISBN 978-5-00146-489-1
Ж2-20/67476
Аннотация
Книга знакомит ребёнка с малоизвестными и при этом удивительными чудесами планеты: природными и рукотворными. Всего в книге описываются 100 мест и 46 стран мира. Каждый разворот посвящён определенной стране или территории (например, Шотландии, штату Техас, Микронезии, Антарктиде). В конце книги вы найдёте список максимальных скоростей разных транспортных средств, включая скорость феррари, перуанской лодки и тираннозавра, а также точные координаты каждого места, которые можно использовать для нахождения его в интернете и более подробного изучения.
| |
6. Ферсман, А. Е.
Занимательная минералогия / А. Е. Ферсман. – СПб. : Левша. Санкт-Петербург, 2014. – 239 с. : ил. – 2000 экз. – ISBN 978-5-93356-155-2
Д10-14/17026
Аннотация
Эта книга в занимательной форме рассказывает о жизни камня на Земле: о том, что такое минералы, об их происхождении, истории, особенностях, о «диковинах в мире камня», о том, как камень служит человеку, и о многом другом. Последняя глава содержит практические советы минерологу-любителю, как собирать и определять минералы.
| |
7. Черное золото. История русской нефти / редактор-составитель С. З. Кодзова. – Москва : ОЛМА : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2021. – 255 с. : ил. – (Серия «История России»). – Сост. указ. в вып. дан. – 1000 экз. – ISBN 978-5-9963-6276-9
Ж2-21/69026
Аннотация
Полтора столетия назад нефть в России продавалась лишь в аптеках – ею смазывали горло при ангине. А сегодня «черное золото» – один из столпов национального благосостояния великого государства. В книге собрана вся история русской нефтяной промышленности – от открытия в X веке первых источников «горючих вод» на Таманском полуострове и в низовьях реки Кубань до нефтяного бума XIX столетия, превратившего Россию в одну из ведущих держав мира. Издание оформлено богатым иллюстративным материалом из подарочных альбомов, изданных к различным юбилеям «Товарищества братьев Нобель», а также произведениями классической живописи.
| |
8. Сонин, К. И.
Когда кончится нефть и другие уроки экономики / К. Сонин. – Москва : Изд-во АСТ : Изд-во Corpus, 2019. – 345 с. – Библиогр. в подстроч. примеч. – Предм.-имен. указ.: с. 343-345. – 2000 экз. – ISBN 978-5-17-115738-8
Д10-19/69536
Аннотация
Что будет, когда кончится нефть? Зачем диктатору может понадобиться свободная пресса? Как победить автомобильные пробки и измерить неэффективность государственного управления? Чем грозят российской экономике падение мировых цен на нефть, санкции и контрсанкции? Книга экономиста Константина Сонина, профессора Чикагского университета и Высшей школы экономики, затрагивает наиболее интересные, злободневные и важные вопросы, которые, несмотря на то, что являются вопросами экономическими, касаются нашей жизни куда сильнее, чем мы подозреваем. Отдельного упоминания заслуживают «нобелевские уроки», рассказывающие об открытиях нобелевских лауреатов.
| |
9. Мазелли, М.
История мусора : от древних отходов до переработки пластика / текст и иллюстрации М. Мазелли ; перевод с итальянского О. Уваровой. – Москва : Издательский дом Мещерякова, 2019. – 75, [4] с. : ил. – (Серия «Академия знаний и увлечений»). – Алф. указ.: с. 78-79. – Пер. изд. : Storia dell’immondizia. Dagli avanzi di mammut alla plastica riciclabile / Maselli, M. – Firenze, 2012. – 1500 экз. – ISBN 978-5-00108-505-8
Ж2-19/66492
Аннотация
Отправляйтесь в путешествие во времени… по истории мусора! От афинской свалки и римской Большой Клоаки, через зловоние и чумную заразу Средневековья, до смога первой промышленной революции и гор пластиковых отходов в наше время… Узнайте, как человечество заботилось о планете ещё во времена мамонтов, что делали с мусором раньше и почему сегодня важно перерабатывать отходы правильно. Ведь мусор планете не к лицу!
| |
10. Джунипер, Т.
Как спасти планету. Наглядные факты о состоянии Земли / Т. Джунипер ; перевод с английского А. Филонова, С. Черникова. – Москва : Манн, Иванов и Фербер, 2019. – 221, [1] с. : ил. – Алф. указ.: с. 214-210. – 5000 экз. – ISBN 978-5-00146-164-7
Ж2-19/66904
Аннотация
Книга рассказывает, как именно связаны все процессы в мире. Экономические показатели и политический вес государств, интересы крупных корпораций и защита окружающей среды, уровень грамотности и численность населения, использование ископаемого топлива и парниковый эффект, консьюмеризм и его влияние на окружающую среду – все это один большой клубок, в котором придется разобраться, если мы хотим сберечь Землю для новых поколений.
|
Наша Солнечная система: неужели мы одни такие?
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,
До недавнего времени это были единственные известные нам планеты
Мы хорошо знакомы с Солнечной системой – ведь, по сути, это наш родной дом. Названия входящих в ее состав планет, порядок их расположения (а может быть, даже расстояние от Солнца) известны многим из нас еще со школы. Однако, как выяснил корреспондент
BBC Earth, наш дом не очень похож на другие.
Есть четыре внутренние планеты, расположенные ближе всего к Солнцу, они называются планетами земной группы (или твердотельными планетами). Твердая поверхность позволяет ходить по ним или осуществлять посадки космических аппаратов. Есть четыре внешние планеты (за исключением относительно небольшого, состоящего из скальных пород и льда Плутона, планетный статус которого относительно недавно был пересмотрен — теперь он считается карликовой планетой), они представляют собой гигантские газовые шары, окруженные кольцами. А между внутренними и внешними планетами расположен пояс астероидов.
Такая стройная конфигурация, правда? Собственно, около столетия у нас ничего и не было, кроме нее. Но в 1995 г. ситуация изменилась. 20 лет назад астрономы обнаружили первую экзопланету — планету, обращающуюся вокруг звезды, но не Солнца, вне Солнечной системы. Это был газовый гигант, похожий по массе на Юпитер, который назвали 51 Пегаса b.
В последующие два десятилетия удалось открыть тысячи других планет. По некоторым оценкам, в нашей Галактике их сотни миллиардов. Таким образом, Солнечная система не уникальна.
И все-таки, несмотря на такое большое количество планетных систем, астрономы считают, что в определенном смысле Солнечная система стоит особняком. Как так?
«Становится все более очевидно, что Солнечная система нетипична», — говорит Грегори Лафлин, планетолог из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.
Пока еще не совсем понятно, насколько велика эта нетипичность (ведь одно дело — панк, забредший на вечер встречи ветеранов колхозного движения, совсем другое – лепрекон, скачущий по улице на единороге), но ученые уже пытаются объяснить причины особенностей Солнечной системы.
Если она окажется космологической аномалией, то, возможно, таковой является и Земля — а с нею и жизнь на нашей планете.
Иными словами, нельзя исключать нашу уникальность во Вселенной.
Уникальная система?
Стоит только примириться с мыслью о том, что планеты в космосе встречаются не реже звезд, как перед нами возникает новое открытие — поразительное разнообразие их параметров. «Мы всегда питали надежду на то, что планет в космосе много, — говорит Лафлин. — И оказалось, что это действительно так. Но найденные нами экзопланеты разительно отличаются от планет Солнечной системы».
Автор фото, Johan Swanepoel Alamy
Подпись к фото,
Астероиды исчезли из внутренних районов Солнечной системы
При помощи орбитальной обсерватории «Кеплер» астрономам удалось обнаружить тысячи экзопланет самых разнообразных составов и размеров. Оказывается, существуют совсем миниатюрные планетные системы, сравнимые по размерам с Юпитером и четырьмя из крупнейших его спутников. В других системах плоскость обращения планет находится под большим углом к плоскости вращения звезд. Некоторые планеты обращаются вокруг двух звезд сразу — наподобие планеты Татуин с двумя солнцами из фильма «Звездные войны».
В нашей Солнечной системе есть два типа планет — маленькие каменистые и крупные газообразные. Но астрономы пришли к выводу, что большинство экзопланет не вписывается ни в одну из этих категорий. По размерам они, чаще всего, представляют собой нечто среднее: меньше Нептуна, но крупнее Земли.
Самые маленькие из обнаруженных экзопланет могут быть каменистыми – их иногда называют сверхземлями (не совсем корректный термин, поскольку сверхземля вовсе необязательно схожа с Землей — это всего лишь планета чуть большего размера). Более крупные экзопланеты, известные как горячие нептуны, в основном состоят из газов.
Удивительно то, что многие из этих планет находятся на очень малом удалении от своих звезд — меньшем, чем расстояние между Меркурием и Солнцем. В 2009 г., когда астрономы впервые обнаружили такие близкие к звезде орбиты, большинство ученых были настроены скептически. «Это казалось совершенно невероятным, люди просто не могли поверить, что такое бывает», — говорит Лафлин. Однако впоследствии при помощи обсерватории «Кеплер», запущенной в том же году, удалось подтвердить, что такой феномен не просто существует, а и весьма распространен. По всей видимости, в нашей Галактике суперземли вращаются на близких к звездам орбитах чуть ли не половине случаев.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,
Юпитер и одна из его лун
В этом, говорит Лафлин, заключается одно из самых важных отличий Солнечной системы: «Внутри орбиты Меркурия (между Меркурием и Солнцем – Ред.) нет вообще ничего. Даже астероидов».
Еще одна странность Солнечной системы — это Юпитер. Крупные экзопланеты встречаются не так часто, и по большей части они обращаются по орбитам, сравнимым с земной или венерианской. Только примерно у двух процентов изученных звезд есть планеты размером с Юпитер на орбитах, сравнимых с юпитерианской.
«Полное отсутствие каких-либо небесных тел внутри орбиты Меркурия и массивный Юпитер на значительном удалении от Солнца — вот те два фактора, которые отличают Солнечную систему», — отмечает Лафлин.
Никто точно не знает почему это так, но у Лафлина есть одна сложная теория — он считает, что Юпитер в свое время «блуждал» по Солнечной системе, уничтожая нарождающиеся планеты и, в конечном итоге, создав условия для формирования Земли.
Блуждающий Юпитер
Планеты рождаются вслед за своими звездами. Звезда возникает при схлопывании газового облака в плотный шар. Из остатков газа и пыли вокруг нее формируется диск, который затем и превращается в отдельные планеты.
Раньше астрономы полагали, что планеты Солнечной системы сформировались на своих нынешних орбитах. В непосредственной близости от горячей молодой звезды газ и лед находиться не могли — единственными возможными «строительными материалами» в этом регионе должны были быть силикаты и металлы, поэтому там и сформировались относительно небольшие твердые планеты. Вдали же от Солнца из газов и льдов возникли газовые гиганты, известные нам сегодня.
Автор фото, SPL
Подпись к фото,
Горячие юпитеры могли мигрировать ближе к своим звездам, а потом снова отдаляться от них
Однако в процессе поиска экзопланет астрономы обнаружили газовые гиганты, обращающиеся чрезвычайно близко к своим звездам – и это притом, что температуры на таких орбитах были бы слишком высокими для возникновения этих планет. Ученые пришли к выводу, что такие горячие юпитеры, вероятно, постепенно мигрировали ближе к своим звездам. Более того, планетарная миграция может быть весьма распространенным явлением — не исключено, что газовые гиганты Солнечной системы тоже в прошлом меняли свои орбиты.
«Раньше мы считали, что гигантские планеты находятся на своих нынешних орбитах с момента возникновения. Это был наш основополагающий постулат», — говорит Кевин Уолш, планетолог из Юго-западного научно-исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. Теперь же, по его словам, этого постулата больше не существует.
Уолш — сторонник гипотезы большого отклонения (Grand Tack hypothesis), названной так в честь зигзагообразного маневра в парусном спорте. Согласно ей, Юпитер начал менять орбиту в ранний период истории Солнечной системы, причем сначала планета приближалась к Солнцу, а затем начала удаляться от светила — подобно лавирующей яхте.
В соответствии с этой гипотезой, первоначальная орбита Юпитера была несколько уже нынешней — планета сформировалась на расстоянии примерно в три астрономические единицы от Солнца (одна астрономическая единица соответствует среднему расстоянию между Солнцем и Землей). В то время Солнечной системе было всего несколько миллионов лет — детский возраст в масштабах Вселенной, — и она все еще была наполнена газом.
По мере обращения Юпитера вокруг Солнца газ с внешней стороны орбиты поддталкивал планету ближе к светилу. Когда же за пределами юпитерианской орбиты сформировался Сатурн, это привело к возмущению газового поля, и центростремительное движение Юпитера прекратилось на расстоянии примерно в полторы астрономические единицы от Солнца.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,
Возможно, формирование Сатурна остановило процесс миграции Юпитера
После этого на Юпитер начали оказывать давление газы с внутренней стороны его орбиты, отталкивая планету во внешние регионы Солнечной системы. Поскольку с внешней стороны орбиты давить на Юпитер было уже нечему, он отдрейфовал на свою нынешнюю орбиту на расстоянии в 5,2 астрономической единицы от Солнца.
Предложенная гипотеза пришлась по душе планетологам, поскольку объясняла многие ранее непонятные феномены Солнечной системы. Благодаря «зигзагам» Юпитера регионы Солнечной системы, лежащие далее 1 астрономической единицы от Солнца, очистились от газа — по мнению астрономов, это являлось необходимым условием для формирования Марса. В рамках предыдущих моделей возникновения Солнечной системы выходило, что Марс должен быть крупнее, чем он есть на самом деле , но в гипотезу большого отклонения реальный диаметр планеты как раз вписывается.
Гипотеза также предполагает возникновение пояса астероидов, очень сходного с тем, что мы наблюдаем в Солнечной системе, — со сходными массами, орбитами и составом небесных тел. Хотя новая модель не раскрывает причины возникновения Юпитера (ответа на этот вопрос пока ни у кого нет), она объясняет, каким образом планета оказалась на своей нынешней относительно далекой от светила орбите.
Лафлин признает, что гипотеза большого отклонения представляется излишне заумной и даже несколько маловероятной. «Она вызывает определенный скептицизм; я сам поначалу относился к ней скептически, и в какой-то степени до сих пор в ней сомневаюсь», — говорит ученый. Но, учитывая успех, которым пользуется эта модель, Лафлин и его коллега-планетолог Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене решили ее развить. «Давайте на время оставим наше недоверие, — говорит Лафлин. — Отнесемся к гипотезе серьезно и спросим себя, к каким последствиям могла привести миграция Юпитера».
Уничтоженные в зародыше
Оказывается, что последствия могли быть самыми серьезными. Согласно результатам компьютерных симуляций, Юпитер, добравшись до внутренних регионов Солнечной системы, начал крушить все на своем пути. Эти регионы были заполнены газом, пылью и наполовину сформировавшимися планетами — так называемыми планетезималями диаметром до 1000 км. По мере продвижения к Солнцу Юпитер пролагал дорогу сквозь весь этот материал, запуская цепочку столкновений между планетезималями, которые разбивались друг о друга вдребезги. Обломки нерожденных планет, каждый размером примерно с километр, были настолько легкими, что окружающий газ отталкивал их прямо в горнило Солнца.
Автор фото, Lynette Cook SPL
Подпись к фото,
Некоторые суперземли могут быть похожи на планеты Солнечной системы
Учитывая преобладание суперземель среди обнаруженных экзопланет, велика вероятность, что и в Солнечной системе одновременно с планетезималями могло формироваться несколько таких тел. Однако вследствие блужданий Юпитера между этими суперземлями и нарождающимися планетами происходил гравитационный взаимозахват. Когда осколки планетезималей направились к Солнцу, за ними последовали и суперземли.
После того как Юпитер вернулся во внешние регионы Солнечной системы, из оставшегося после него космического мусора сформировались Земля и другие небольшие каменистые планеты. Из-за хаоса, посеянного Юпитером, у формировавшихся планет вблизи Солнца не было шанса на спасение — именно поэтому внутри орбиты Меркурия сейчас нет никаких небесных тел. Если бы не Юпитер, вместо Земли и других каменистых планет внутренние регионы Солнечной системы были бы сейчас заполнены суперземлями.
По крайней мере — в теории. Мы имеем дело с очень стройной теорией, объясняющей необычность Солнечной системы захватывающей цепью событий. Если так все и произошло на самом деле, нечто подобное, вероятно, могло случиться и с другими планетными системами. Таким образом, согласно этой гипотезе, либо в звездной системе должны присутствовать суперземли, либо же планеты, подобные Юпитеру.
Пока данные космических исследований подтверждают верность гипотезы большого отклонения. «Предварительные результаты выглядят очень хорошо, — говорит Лафлин. — В звездных системах, в которых имеются суперземли, гигантские планеты на далеких от звезды орбитах не обнаружены».
Автор фото, NASA SPL
Подпись к фото,
Мозаичное изображение Меркурия, составленное из отдельных снимков его поверхности
Чтобы удостовериться в этом, астрономам придется ждать по крайней мере до 2017 г., когда НАСА планирует запустить космический телескоп TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). TESS будет искать планеты, обращающиеся вокруг ближайших к Солнцу звезд, яркость которых достаточна велика для проведения точных измерений, необходимых астрономам.
И все же Лафлин не спешит объяснять строение Солнечной системы одной лишь гипотезой большого отклонения: «Пока что мы просто узнали, что Солнечная система необычна. И гипотеза — просто одна из попыток найти этой необычности рациональное объяснение. Я уверен, что в будущем появятся другие теории, звучащие не менее убедительно».
Не такая уж редкость?
Насколько же необычна Солнечная система? «Судя по тем данным, которыми мы располагаем, системы, подобные Солнечной, встречаются нечасто», — говорит Уолш. С другой стороны, по его словам, еще рано делать окончательные выводы, поскольку поиск экзопланет только начинается.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,
Обнаружение крупных экзопланет на далеких от их звезды орбитах требует длительных наблюдений
Тому, что до сих пор астрономам удалось обнаружить лишь несколько экзопланет, похожих на планеты Солнечной системы, есть свое объяснение. «Системы, сходные с нашей, труднее найти при помощи существующих методов обнаружения экзопланет, — говорит Джим Кастинг, планетолог из Университета штата Пенсильвания. — Из того, что мы пока не нашли много систем, похожих на Солнечную, не следует, что они не распространены».
В частности, экзопланеты диаметром меньше земного пока еще находятся вне пределов чувствительности телескопов. Даже TESS не будет способен обнаружить планеты размером с Землю на сходных с земной орбитах вокруг звезд солнечного типа.
Да и задача обнаружения более крупных планет, схожих с газовыми гигантами Солнечной системы, потребует длительных наблюдений. Один из наиболее широко применяемых методов обнаружения экзопланет (он используется в работе «Кеплер» и будет применяться в работе TESS) — метод транзитной фотометрии, при котором по ослаблению блеска звезды во время прохождения планеты на фоне ее диска можно определить параметры планеты. Периоды обращения планет с отдаленными от светила орбитами очень велики (период обращения Сатурна, например, составляет 29 лет), так что астрономам придется ждать несколько десятилетий, прежде чем они смогут обнаружить такой транзит.
Однако в случае с суперземлями на орбитах поуже меркурианской, да и с суперземлями вообще, собранных данных уже достаточно для того, чтобы сделать определенные выводы. «Нам известно, что такие планеты весьма распространены», — говорит Лафлин. Астрономы также знают, что газовые гиганты на орбитах, подобных юпитерианской, встречаются не так часто. А звезды солнечного типа составляют лишь 10% от всех звезд Галактики. Так что по крайней мере в этом смысле Солнечная система довольно редка.
Автор фото, B.A.E. Inc. Alamy
Подпись к фото,
Вероятно, Млечный Путь насчитывает сотни миллиардов планет
Разумеется, «редкость» в данном случае — субъективный термин. По некоторым оценкам, у одной пятой всех звезд солнечного типа в Галактике есть планетные системы, схожие с нашей. Это всего пара процентов от всех звезд Млечного Пути — казалось бы, ничтожно малая величина, но следует помнить, что в Галактике насчитываются сотни миллиардов планетных систем. Один процент от этого числа все равно равен десяткам миллиардов систем, похожих на Солнечную.
«Я бы очень удивился, если бы Солнечная система действительно оказалась уникальной, — говорит Джек Лиссауэр, планетолог из Исследовательского центра Эймса в Калифорнии. — При таком количестве звезд даже один их процент не дает повода назвать это редкостью».
Закон больших чисел
Возможно ли в других звездных системах существование похожих на Землю планет, на которых могла бы зародиться жизнь? Это еще более сложный вопрос. «У нас нет доказательств распространенности планет с условиями, похожими на земные, — говорит Лафлин. — Доказательств тому, что жизнь во Вселенной распространена, не имеется».
Но Лиссауэр верит в закон больших чисел: «Я думаю, что похожие на Землю планеты, на которых могла бы зародиться и развиваться жизнь, существуют».
Автор фото, NASA
Подпись к фото,
Более привычный нам мир на знакомой с детства планете…
Кастинг разделяет его оптимизм: «Я не думаю, что Солнечная система уникальна. Скорее всего, существуют другие планетные системы, не особо отличающиеся от нашей. Разумеется, достоверно мы этого не знаем, вот почему нам нужно строить телескопы и проводить наблюдения».
И тогда вместо необычности мы, возможно, обнаружим что-то очень знакомое.
Объяснение Солнечной системы | HowStuffWorks
Наша планета Земля является частью солнечной системы, состоящей из девяти (а возможно, десяти) планет, вращающихся вокруг гигантской огненной звезды, которую мы называем Солнцем. В течение тысяч лет астрономы, изучающие Солнечную систему, заметили, что эти планеты движутся по небу предсказуемым образом. Они также заметили, что некоторые движутся быстрее, чем другие. . . а некоторые, кажется, отступают.
Солнце: центр нашей солнечной системы
Солнце (которое, кстати, всего лишь звезда среднего размера) больше любой из планет нашей солнечной системы.Его диаметр составляет 1 392 000 километров (864 949 миль). Диаметр Земли составляет всего 12 756 километров (7926 миль). Внутри Солнца могло поместиться более миллиона Земель. Большая масса Солнца создает огромное гравитационное притяжение, которое удерживает все планеты Солнечной системы на своих орбитах. Даже Плутон, который находится на расстоянии шести миллиардов километров (3728 227 153 миль) от Земли, удерживается на орбите Солнцем.
планет в нашей солнечной системе
Каждая планета в нашей солнечной системе уникальна, но все они имеют несколько общих черт.Например, у каждой планеты есть северный и южный полюсы. Эти точки находятся в центре планеты на ее концах. Ось планеты — это воображаемая линия, которая проходит через центр планеты и соединяет северный и южный полюса. Воображаемая линия, проходящая вокруг планеты в ее середине (например, вашей талии), называется ее экватором. В то время как каждая планета вращается вокруг своей оси, некоторые планеты вращаются быстро, а некоторые — медленно. Время, которое требуется планете, чтобы один раз повернуться вокруг своей оси, и есть период ее вращения.Для большинства планет нашей Солнечной системы период вращения близок к длине дня. (Продолжительность дня — это время между восходами в одной и той же точке на планете.) Меркурий и Венера — исключения.
Поскольку каждая планета в нашей солнечной системе вращается вокруг своей оси, она также вращается вокруг Солнца. Время, которое требуется планете, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца, — это год планеты. Путь, по которому планета следует вокруг Солнца, называется его орбитой. У разных планет разные орбиты, и орбиты могут принимать разные формы.Некоторые орбиты почти круглые, а некоторые более эллиптические (яйцевидные).
Что еще есть в нашей солнечной системе?
Хотя мы склонны думать только о Солнце и планетах, когда рассматриваем нашу солнечную систему, существует множество других типов тел, которые сжимаются вокруг Солнца вместе с Землей и ее планетными братьями и сестрами. Солнечная система включает в себя луны (а у некоторых из них есть спутники), взрывы сверхновых, кометы, метеоры, астероиды и простую старую космическую пыль. Безусловно, в нашей Солнечной системе есть и другие объекты, некоторые из которых еще предстоит открыть.
Что такое десятая планета в нашей солнечной системе?
Имя вроде 2003 UB313 звучит не очень интересно, но это обширное тело из скалы и льда потрясло мир астрономии. При ширине около 3000 километров (1864 мили) он немного больше Плутона и, кажется, намного дальше — примерно в три раза дальше. Но он движется по тем же кругам (орбитальным путям), что и другие девять планет Солнечной системы. О его наличии речи не идет. Это было замечено с нескольких точек (Паломарская обсерватория и телескоп Gemini North на Мауна-Кеа, чтобы назвать два).Настоящий вопрос: из чего состоит планета? А соответствует ли 2003 UB313 критериям? Прошло 75 лет с тех пор, как последняя планета была открыта в нашей солнечной системе, и Международный астрономический союз все еще обсуждает, можно ли считать Плутон планетой. С другой стороны, НАСА назвало 2003 UB313 нашей десятой планетой, что является довольно серьезным подтверждением по любым стандартам. Возможно, через 75 лет они все еще будут спорить о его статусе.
Что такое планета? | Планеты — NASA Solar System Exploration
Что такое планета?
Введение
На этот, казалось бы, простой вопрос нет простого ответа.Всем известно, что Земля, Марс и Юпитер — планеты. Но и Плутон, и Церера когда-то считались планетами, пока новые открытия не вызвали научные дебаты о том, как их лучше всего описать, — активные дебаты, которые продолжаются и по сей день. Последнее определение планеты было принято Международным астрономическим союзом в 2006 году. В нем говорится, что планета должна выполнять три функции:
- Он должен вращаться вокруг звезды (в нашем космическом районе Солнца).
- Он должен быть достаточно большим, чтобы иметь достаточную силу тяжести, чтобы придать ему сферическую форму.
- Он должен быть достаточно большим, чтобы его сила тяжести убрала любые другие объекты аналогичного размера вблизи его орбиты вокруг Солнца.
Обсуждения — и дебаты — будут продолжаться по мере того, как наш взгляд на космос продолжает расширяться.
Научный процесс
Научный процесс
Наука — это динамический процесс вопрошания, выдвижения гипотез, открытия и изменения предыдущих идей на основе того, что было изучено. Научные идеи развиваются путем рассуждений и проверяются наблюдениями.Ученые оценивают и ставят под сомнение работу друг друга в критическом процессе, который называется экспертной оценкой.
Наше понимание Вселенной и нашего места в ней со временем изменилось. Новая информация может заставить нас переосмыслить то, что мы знаем, и переоценить то, как мы классифицируем объекты, чтобы лучше понять их. Новые идеи и взгляды могут возникнуть в результате того, чтобы поставить под сомнение теорию или увидеть, где классификация не работает.
Развивающееся определение
Новое определение
Определение термина «планета» важно, потому что такие определения отражают наше понимание происхождения, архитектуры и эволюции нашей солнечной системы.За историческое время объекты, отнесенные к планетам, изменились. Древние греки считали Землю Луной и Солнцем планетами наряду с Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном. Земля не считалась планетой, а скорее считалась центральным объектом, вокруг которого вращались все другие небесные объекты. Первая известная модель, в которой Солнце помещается в центр известной вселенной, а Земля вращается вокруг него, была представлена Аристархом Самосским в третьем веке до нашей эры, но она не была общепринятой.Только в 16 веке эта идея была возрождена Николаем Коперником.
К 17 веку астрономы (с помощью изобретения телескопа) осознали, что Солнце было небесным объектом, вокруг которого вращаются все планеты, включая Землю, и что Луна — не планета, а спутник (луна) Земли. Уран был добавлен как планета в 1781 году, а Нептун был открыт в 1846 году.
Церера была открыта между Марсом и Юпитером в 1801 году и первоначально классифицировалась как планета.Но поскольку впоследствии в том же регионе было обнаружено гораздо больше объектов, стало понятно, что Церера была первым из класса подобных объектов, которые в конечном итоге были названы астероидами (звездообразными) или малыми планетами.
Плутон, открытый в 1930 году, был признан девятой планетой. Но Плутон намного меньше Меркурия и даже меньше некоторых планетных лун. Он не похож на планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), или газовых гигантов (Юпитер, Сатурн), или ледяных гигантов (Уран, Нептун).Харон, его огромный спутник, почти вдвое меньше Плутона и находится на орбите Плутона. Хотя Плутон сохранял свой планетарный статус в течение 1980-х годов, ситуация начала меняться в 1990-х годах с некоторыми новыми открытиями.
Технический прогресс в телескопах позволил улучшить наблюдения и улучшить обнаружение очень маленьких и очень далеких объектов. В начале 1990-х астрономы начали обнаруживать многочисленные ледяные миры, вращающиеся вокруг Солнца в области формы пончика, называемой поясом Койпера, за орбитой Нептуна — в царстве Плутона.С открытием пояса Койпера и его тысяч ледяных тел (известных как объекты пояса Койпера или KBO, также называемые транснептунианцами) было предложено, что более полезно думать о Плутоне как о самом большом KBO вместо планеты.
Планета дебатов
Планета дебатов
Затем, в 2005 году, группа астрономов объявила, что они обнаружили десятую планету — это была КБО, размером с Плутон. Люди начали задаваться вопросом, что на самом деле означает планетарность. В любом случае, что такое планета? Внезапно ответ на этот вопрос стал не таким очевидным, и, как оказалось, по этому поводу возникло множество разногласий.
Международный астрономический союз (МАС), всемирная организация астрономов, взялся за классификацию недавно обнаруженного КБО (позже названного Эрис). В 2006 году МАС принял резолюцию, в которой определил планету и установил новую категорию — карликовые планеты. Эрида, Церера, Плутон и два недавно открытых КБО, названные Хаумеа и Макемаке, являются карликовыми планетами, признанными МАС. В Солнечной системе может быть еще 100 карликовых планет и еще сотни в пределах пояса Койпера и за его пределами.
Новое определение планеты
Новое определение планеты
Вот текст Резолюции МАС B5: Определение планеты в Солнечной системе:
Современные наблюдения меняют наше понимание планетных систем, и важно, чтобы наша номенклатура объектов отражала наше текущее понимание. Это касается, в частности, обозначения «планеты». Слово «планета» первоначально описывало «странников», которые были известны только как движущиеся огни в небе.Недавние открытия побудили нас создать новое определение, которое мы можем дать, используя имеющуюся в настоящее время научную информацию.
Таким образом, IAU решает, что планеты и другие тела, кроме спутников, в нашей Солнечной системе, должны быть определены в три отдельные категории следующим образом:
- Планета — это небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) обладает достаточной массой, чтобы его самогравитация преодолела силы твердого тела, так что оно принимает гидростатическую равновесную (почти круглую) форму, и ( c) очистил окрестности вокруг своей орбиты.
- «Карликовая планета» — это небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) имеет достаточную массу, чтобы его собственная гравитация преодолела силы твердого тела, так что оно принимает гидростатическую равновесную (почти круглую) форму, (c) не очистил окрестности вокруг своей орбиты, и (d) не является спутником.
- Все другие объекты, за исключением спутников, вращающиеся вокруг Солнца, совместно именуются «Малые тела солнечной системы».
Дебаты и открытия — продолжение
Дебаты и открытия — продолжение
Астрономы и планетологи не единодушно согласились с этими определениями.Некоторым казалось, что схема классификации была разработана, чтобы ограничить количество планет; для других он был неполным, а условия — неясными. Некоторые астрономы утверждали, что местоположение (контекст) важно, особенно для понимания формирования и эволюции Солнечной системы.
Одна из идей состоит в том, чтобы просто определить планету как естественный объект в космосе, достаточно массивный, чтобы гравитация сделала его приблизительно сферическим. Но некоторые ученые возражали, что это простое определение не принимает во внимание, какая степень измеримой округлости необходима для того, чтобы объект считался круглым.На самом деле часто бывает сложно точно определить форму некоторых удаленных объектов. Другие утверждают, что то, где расположен объект или из чего он сделан, имеет значение, и не следует беспокоиться о динамике; то есть независимо от того, уносит ли объект или рассеивает своих ближайших соседей, или удерживает их на стабильных орбитах. Споры о жизнеспособности планеты продолжаются.
По мере того, как наши знания углубляются и расширяются, вселенная становится все более сложной и интригующей. Исследователи обнаружили сотни внесолнечных планет или экзопланет, находящихся за пределами нашей солнечной системы; только в Галактике Млечный Путь могут быть миллиарды экзопланет, а некоторые из них могут быть обитаемыми (иметь условия, благоприятные для жизни).Еще неизвестно, можно ли применить наши определения планеты к этим недавно обнаруженным объектам.
планета | Национальное географическое общество
Планета — это большой объект, вращающийся вокруг звезды. Чтобы быть планетой, объект должен быть достаточно массивным, чтобы гравитация сжала его до сферической или круглой формы. Он также должен быть достаточно большим, чтобы сила тяжести смела любые каменистые или ледяные объекты со своего пути или орбиты вокруг звезды.
Ученые считают, что планеты начинают формироваться, когда плотное облако пыли и газа, называемое туманностью, вращается вокруг недавно сформированной звезды.Постепенно гравитация заставляет частицы вещества в туманности слипаться. Медленно эти комки накапливаются и разрастаются. В конце концов, эти сгустки становятся планетами.
Земля — одна из восьми планет, которые вращаются вокруг звезды, которую мы называем Солнцем. Вместе Солнце, планеты и более мелкие объекты, такие как луны, составляют нашу солнечную систему.
Четыре ближайших к Солнцу планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — называются планетами земной группы. Эти планеты твердые и каменистые, как Земля (terra на латыни означает «земля»).Земля — самая большая из четырех планет земной группы, а Меркурий — самая маленькая. Все они окружены слоем газа или атмосферы. Их атмосферы различаются по плотности от чрезвычайно тонкой атмосферы Меркурия до Венеры, которая заполнена облаками серной кислоты.
Четыре планеты, более удаленные от Солнца — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — называются газовыми гигантами. Газовые гиганты огромны по сравнению с Землей, и у них нет твердых поверхностей. Это большие шары газа. Юпитер и Сатурн состоят в основном из водорода и гелия.Уран и Нептун имеют большую долю водяного пара, аммиака и метана. У каждого из четырех газовых гигантов также есть кольцевая система. Кольца планеты состоят из льда, пыли и небольших камней. Кольцевая система Сатурна самая большая.
Каждая планета, кроме Меркурия и Венеры, имеет по крайней мере один естественный спутник или луну. Луна планеты вращается вокруг нее, как и вокруг Солнца. У Юпитера, Сатурна и Урана по несколько десятков лун.
Планеты не только вращаются вокруг звезды, но и вращаются вокруг оси.Ось — это невидимая линия, проходящая через центр планеты. Один полный оборот называется днем. В сутках на Земле около 24 часов. День на Юпитере занимает всего 9,8 часа. У Венеры самый длинный день из всех планет нашей солнечной системы. Венере требуется 243 земных дня, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси.
В отличие от звезд, на планетах не происходит ядерного синтеза — процесса объединения крошечных частиц, называемых атомами, для высвобождения энергии. Ядерный синтез создает излучение (тепло и свет) и заставляет звезды светиться.Поскольку планеты не имеют ядерного синтеза, они не излучают свой собственный свет. Вместо этого они сияют светом, отраженным от звезды. Когда мы видим в ночном небе планеты, такие как Венера, так называемая «Вечерняя звезда», мы видим отраженный солнечный свет.
Экзопланеты
Поскольку во Вселенной есть триллионы звезд, вполне вероятно, что существуют миллиарды планет. Но до начала 1990-х годов единственные известные планеты находились в нашей солнечной системе. Однако с тех пор ученые открыли более 400 планет, вращающихся вокруг других звезд.Их называют внесолнечными планетами или экзопланетами.
Экзопланеты кажутся довольно маленькими с нашей точки зрения на Земле. Телескопы обычно не могут наблюдать экзопланеты напрямую, поэтому астрономам пришлось придумать методы их обнаружения. Один из методов, который используют астрономы, — это искать небольшое колебание в движении звезды. Это колебание является результатом гравитационного притяжения соседней планеты. Большинство открытых к настоящему времени экзопланет — газовые гиганты.
Факты о Солнечной системе: Путеводитель по вещам, вращающимся вокруг нашего Солнца
Солнечная система состоит из Солнца и всего, что вращается вокруг него, включая планеты, луны, астероиды, кометы и метеороиды.Она простирается от Солнца, которое древние римляне называли Солнцем, и проходит мимо четырех внутренних планет, через пояс астероидов к четырем газовым гигантам, далее к поясу Койпера в форме диска и далеко за его пределы до каплевидной гелиопаузы. По оценкам ученых, край Солнечной системы находится на расстоянии около 9 миллиардов миль (15 миллиардов километров) от Солнца. За гелиопаузой находится гигантское сферическое Облако Оорта, которое, как считается, окружает Солнечную систему.
Discovery
На протяжении тысячелетий астрономы следили за светящимися точками, которые, казалось, двигались среди звезд.Древние греки называли их планетами, что означает «странники». Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны в древности, а изобретение телескопа добавило Пояса астероидов, Урана, Нептуна, Плутона и многих спутников этих миров. На заре космической эры были запущены десятки зондов для исследования нашей системы, и это приключение продолжается и сегодня. Пока только один космический корабль, «Вояджер-1», переступил порог межзвездного пространства.
Открытие Эриды положило начало серии новых открытий карликовых планет и в конечном итоге привело к тому, что Международный астрономический союз пересмотрел определение «планеты».«Пересмотр изменил статус Плутона с планеты на карликовую в 2006 году, решение, которое остается спорным, особенно после того, как миссия New Horizons обнаружила огромное геологическое разнообразие в мире в 2015 году. [Инфографика: Структура Солнечной системы]
Сейчас астрономы Охота на другую планету в нашей солнечной системе, настоящую девятую планету, после того, как 20 января 2016 года были обнародованы доказательства ее существования. Так называемая «Девятая планета», как ее называют ученые, примерно в 10 раз превышает массу Земля и в 5000 раз больше массы Плутона.
Formation
Многие ученые считают, что наша Солнечная система образовалась из гигантского вращающегося облака газа и пыли, известного как солнечная туманность. Когда туманность схлопнулась из-за своей силы тяжести, она начала вращаться быстрее и превратилась в диск. Большая часть материала была потянута к центру, чтобы сформировать солнце. Другие частицы в диске столкнулись и слиплись, образуя объекты размером с астероид, названные планетезимали, некоторые из которых вместе стали астероидами, кометами, лунами и планетами.
Солнечный ветер от Солнца был настолько мощным, что унес большинство более легких элементов, таких как водород и гелий, с внутренних планет, оставив после себя небольшие каменистые миры. Однако во внешних областях солнечный ветер был намного слабее, в результате чего газовые гиганты состояли в основном из водорода и гелия.
Солнце
Солнце — безусловно, самый большой объект в нашей солнечной системе, на него приходится 99,8% массы Солнечной системы. Он излучает большую часть тепла и света, которые делают возможной жизнь на Земле и, возможно, в других местах.Планеты вращаются вокруг Солнца по овальным траекториям, называемым эллипсами, при этом Солнце немного смещено от центра каждого эллипса. НАСА имеет флот космических кораблей, наблюдающих за Солнцем, чтобы больше узнать о его составе и сделать более точные прогнозы солнечной активности и ее влияния на Землю.
Внутренняя солнечная система
Четыре внутренних планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — состоят в основном из железа и горных пород. Они известны как планеты земной группы или земные из-за схожего размера и состава.У Земли один естественный спутник — Луна, а у Марса — две луны — Деймос и Фобос.
Между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов. Астероиды — это малые планеты, и, по оценкам ученых, их более 750 000 с диаметром больше трех пятых мили (1 км) и миллионы более мелких астероидов. Здесь находится карликовая планета Церера диаметром около 590 миль (950 км). У ряда астероидов есть орбиты, которые приближают их к Солнечной системе, что иногда приводит к их столкновению с Землей или другими внутренними планетами.
Земля окружена флотилией космических кораблей, и на Марс также побывали многие космические корабли. Некоторые из наиболее известных марсианских миссий включают марсоход Curiosity, марсоходы Opportunity и Spirit, марсианский разведывательный орбитальный аппарат (который делает снимки с орбиты с высоким разрешением), а также посадочные модули и марсоходы Viking. Венеру исследовали американские, европейские и советские космические аппараты на протяжении десятилетий. На Меркурии было совершено несколько облетов и две долгосрочные миссии: MESSENGER (сейчас завершено) и BepiColombo (запуск ожидается в 2018 году).
Внешняя солнечная система
Внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — представляют собой гигантские миры с толстыми внешними слоями газа. Между этими планетами есть десятки лун с разнообразным составом, от каменистого до ледяного и даже вулканического (как в случае с Ио Юпитера). Почти вся масса планет состоит из водорода и гелия, что дает им композиции, подобные солнцу. Под этими внешними слоями у них нет твердых поверхностей — давление их толстой атмосферы разжижает их внутренности, хотя у них могут быть скалистые ядра.Кольца из пыли, камня и льда окружают всех этих гигантов, самым известным из которых является Сатурн.
Кометы часто называют грязными снежками и состоят в основном из льда и камней. Когда орбита кометы приближается к Солнцу, часть льда в ее центральном ядре превращается в газ, который вырывается из освещенной солнцем стороны кометы, который солнечный ветер уносит наружу, образуя длинный хвост. Считается, что короткопериодические кометы, завершающие свой оборот менее чем за 200 лет, происходят из дискообразного пояса Койпера, а долгопериодические кометы, на возвращение которых требуется более 200 лет, как полагают, происходят из сферического Облака Оорта.
Юпитер и Сатурн посещали несколько космических аппаратов, а также принимали долгосрочные миссии, включая Юнону и Галилео на Юпитере и Кассини на Сатурне. Однако Уран и Нептун были замечены только во время одного пролета космического корабля — «Вояджера-2» в 1980-х годах. Некоторые ученые работают над созданием орбитального аппарата Урана или Нептуна, который будет летать туда в 2030-х годах или около того. Ученые также проводят наблюдения с земли, чтобы отслеживать долгосрочные изменения погоды и образования облаков у газовых гигантов.
Дайте мне немного места Плакаты 24 x 36 дюймов. Купить здесь (Изображение предоставлено: Магазин Space.com)
Транснептуновый регион
Астрономы давно подозревали, что полоса ледяного материала, известная как пояс Койпера, существовала за орбитой Нептуна, простираясь примерно от 30 до 55 раз. Земли на Солнце, и с последнего десятилетия ХХ века до наших дней было найдено более тысячи таких объектов. По оценкам ученых, пояс Койпера, вероятно, является домом для сотен тысяч ледяных тел шириной более 60 миль (100 км), а также примерно триллиона или более комет.
Плутон, который теперь считается карликовой планетой, обитает в поясе Койпера. И не только — в последнее время пополнились Макемаке, Хаумеа и Эрис. Другой объект пояса Койпера, получивший название Квавар, вероятно, достаточно массивен, чтобы считаться карликовой планетой, но еще не классифицирован как таковая. Седна, которая составляет примерно три четверти размера Плутона, является первой карликовой планетой, обнаруженной в Облаке Оорта. Миссия NASA New Horizons совершила первый в истории облет системы Плутона 14 июля 2015 года и продолжает исследовать пояс Койпера.New Horizons будет пролетать мимо объекта 2014 MU69 1 января 2019 года. [Связано: Пролет Плутона New Horizons: Последние новости, изображения и видео ]
Если Планета Девять существует, она вращается вокруг Солнца расстояние, которое в 20 раз дальше орбиты Нептуна. (Орбита Нептуна находится в 2,7 миллиарда миль от Солнца в его ближайшей точке.) Орбита странного мира примерно в 600 раз дальше от Солнца, чем орбита Земли от звезды. Ученые на самом деле не видели Девятую планету напрямую, и некоторые астрономы спорят о ее существовании, о чем свидетельствует ее гравитационное воздействие на другие объекты в поясе Койпера.
За поясом Койпера находится самый край солнечной системы, гелиосфера, обширная область пространства в форме капли, содержащая электрически заряженные частицы, испускаемые Солнцем. Многие астрономы считают, что граница гелиосферы, известная как гелиопауза, находится на расстоянии около 9 миллиардов миль (15 миллиардов км) от Солнца.
Облако Оорта лежит далеко за поясом Койпера и теоретически простирается от 5 до 100 000 астрономических единиц (а.е.), расстояние между Солнцем и Землей (около 93 000 000 миль или 150 миллионов километров), и в нем проживает до 2 триллионов. ледяные тела, по данным НАСА.
Дополнительная информация от Нолы Тейлор Редд, участника Space.com
Дополнительный ресурс
Подробнее о солнечной системе:
Новые перспективы формирования планет
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните, как открытия экзопланет изменили наше понимание образования планет.
- Обсудите, как могли возникнуть планетные системы, весьма отличные от нашей Солнечной системы.
Традиционно астрономы предполагали, что планеты в нашей солнечной системе сформировались примерно на их нынешнем расстоянии от Солнца и с тех пор остаются там.Первым шагом в формировании планеты-гиганта является создание твердого ядра, которое происходит, когда планетезимали сталкиваются и прилипают. В конце концов, это ядро становится достаточно массивным, чтобы начать собирать газообразный материал в диске, тем самым создавая газовых гигантов Юпитер и Сатурн.
Как сделать горячий Юпитер
Традиционная модель образования планет работает только в том случае, если планеты-гиганты образуются далеко от центральной звезды (около 5–10 а.е.), где диск достаточно холодный, чтобы иметь довольно высокую плотность твердого вещества.Это не может объяснить горячих юпитеров , которые расположены очень близко к своим звездам, где любое каменистое сырье будет полностью испарено. Он также не может объяснить эллиптические орбиты, которые мы наблюдаем для некоторых экзопланет, потому что орбита протопланеты, какой бы ни была ее первоначальная форма, быстро станет круговой из-за взаимодействия с окружающим диском материала и останется такой же по мере роста планеты за счет захвата дополнительной материи. .
Итак, у нас есть два варианта: либо мы найдем новую модель формирования планет, близких к палящему теплу родительской звезды, либо найдем способ изменить орбиты планет, чтобы холодные Юпитеры могли перемещаться внутрь на после , когда они сформировались.В настоящее время большинство исследований подтверждают последнее объяснение.
Расчеты показывают, что если планета формируется, а в диске остается значительное количество газа, то часть орбитального углового момента планеты может быть передана диску. По мере того как планета теряет импульс (из-за процесса, напоминающего нам о влиянии трения), планета будет двигаться по спирали внутрь. Этот процесс может переносить планеты-гиганты, первоначально сформированные в холодных областях диска, ближе к центральной звезде, тем самым создавая горячие юпитеры.Гравитационные взаимодействия между планетами в ранней хаотической солнечной системе также могут вызывать движение планет внутрь с больших расстояний. Но для этого другая планета должна унести угловой момент и переместиться на более дальнюю орбиту.
В некоторых случаях мы можем использовать комбинацию транзитных измерений и доплеровских измерений, чтобы определить, вращаются ли планеты в той же плоскости и в том же направлении, что и звезда. В первых нескольких случаях казалось, что все работает именно так, как мы и ожидали: как и Солнечная система, газовые планеты-гиганты вращаются в экваториальной плоскости своей звезды и в том же направлении, что и вращающаяся звезда.
Затем были сделаны поразительные открытия газовых планет-гигантов, вращающихся под прямым углом или даже в противоположном смысле вращения звезды. Как такое могло произойти? Опять же, между планетами должно быть взаимодействие. Возможно, что до того, как система успокоилась, две планеты сблизились, так что одна была выброшена на обычную орбиту. Или, возможно, проходящая звезда нарушила систему после того, как планеты образовались заново.
Формирующие планетарные системы
Когда галактика Млечный Путь была молодой, образовавшиеся звезды не содержали много тяжелых элементов, таких как железо.Потребовалось несколько поколений звездообразования и звездной смерти, чтобы обогатить межзвездную среду для последующих поколений звезд. Поскольку кажется, что планеты формируются «наизнанку», начиная с аккреции материалов, которые могут образовывать скалистые ядра, из которых начинаются планеты, астрономы задавались вопросом, когда в истории Галактики начнется формирование планет.
Звезда Кеплер-444 пролила свет на этот вопрос. Это плотно упакованная система из пяти планет — самая маленькая, сопоставимая по размеру с Меркурием, и самая большая, подобная по размеру Венере.Все пять планет были обнаружены космическим кораблем Кеплер, когда они проходили мимо своей родительской звезды. Все пять планет обращаются вокруг своей звезды за меньшее время, чем Меркурий совершает один оборот вокруг Солнца. Примечательно, что главной звезде Кеплер-444 более 11 миллиардов лет, и она образовалась, когда Млечному Пути было всего 2 миллиарда лет. Таким образом, более тяжелые элементы, необходимые для создания каменистых планет, должны были уже тогда быть доступны. Эта древняя планетная система устанавливает часы на начало формирования скалистых планет относительно вскоре после образования нашей Галактики.
Данные Кеплера демонстрируют, что, хотя каменистые планеты внутри орбиты Меркурия отсутствуют в нашей солнечной системе, они обычны вокруг других звезд, таких как Кеплер-444. Когда были обнаружены первые системы, заполненные близко расположенными скалистыми планетами, мы задавались вопросом, почему они так отличаются от нашей Солнечной системы. Когда было открыто много таких систем, мы начали задаваться вопросом, а не отличается ли наша Солнечная система. Это привело к предположению, что в нашей Солнечной системе рядом с Солнцем могли когда-то существовать дополнительные каменистые планеты.
Есть некоторые свидетельства движений во внешней Солнечной системе, что Юпитер мог мигрировать вовнутрь давным-давно. Если это так, то гравитационные возмущения от Юпитера могли сместить орбиты близких скалистых планет, заставив их упасть на Солнце. В соответствии с этой картиной астрономы теперь думают, что Уран и Нептун, вероятно, образовались не на их нынешнем расстоянии от Солнца, а скорее ближе к тому месту, где сейчас находятся Юпитер и Сатурн. Причина этой идеи в том, что плотность вещества в диске, окружающем Солнце, в то время, когда образовались планеты, была настолько низкой за пределами орбиты Сатурна, что для создания Урана и Нептуна потребовалось бы несколько миллиардов лет.Однако ранее в этой главе мы видели, что диски вокруг протозвезд живут всего несколько миллионов лет.
Таким образом, ученые разработали компьютерные модели, демонстрирующие, что Уран и Нептун могли образоваться вблизи нынешних местоположений Юпитера и Сатурна, а затем были выброшены на большие расстояния в результате гравитационного взаимодействия со своими соседями. Все эти замечательные новые наблюдения показывают, насколько опасно делать выводы о явлении в науке (в данном случае о том, как планетные системы формируются и устраиваются), когда вы работаете только с одним примером.
Экзопланеты породили новую картину формирования планетных систем — гораздо более хаотичную, чем мы первоначально думали. Если мы думаем о планетах как о фигуристах на катке, наша первоначальная модель (с использованием только нашей собственной солнечной системы в качестве ориентира) предполагала, что планеты ведут себя как вежливые фигуристы, все подчиняются правилам катка и все движутся почти по в том же направлении, следуя примерно круговым путям. Новая картина больше соответствует роллер-дерби, где фигуристы врезаются друг в друга, меняют направление движения, а иногда и вовсе выбрасываются с катка.
Обитаемые экзопланеты
Хотя за последние два десятилетия были открыты тысячи экзопланет, все методы наблюдений не позволили найти более чем несколько кандидатов, похожих на Землю (рис. 1). Астрономы не уверены, какие именно свойства будут определять другую Землю. Нужно ли нам найти планету, которая на и точно на совпадает по размеру и массе с Землей? Это может быть сложно и не важно с точки зрения обитаемости. В конце концов, у нас нет причин думать, что жизнь не могла бы возникнуть на Земле, если бы наша планета была немного меньше или больше.И помните, что степень обитаемости планеты зависит как от расстояния до звезды, так и от характера ее атмосферы. Парниковый эффект может сделать некоторые планеты теплее (как это было с Венерой и все больше и больше происходит с Землей).
Рисунок 1: Множество планет земного типа . Эта картина, заказанная НАСА, передает идею о том, что может быть много планет, похожих на Землю, поскольку наши методы их поиска улучшаются. (Источник: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC-Caltech))
Мы можем задать другие вопросы, на которые пока не знаем ответов.Нужно ли этому «близнецу» Земли вращаться вокруг звезды солнечного типа, или мы можем рассматривать в качестве кандидатов многочисленные экзопланеты, вращающиеся вокруг звезд K- и M-классов? (Летом 2016 года астрономы сообщили об открытии планеты, масса которой по крайней мере в 1,3 раза больше массы Земли, вокруг ближайшей звезды, Proxima Centauri , которая относится к спектральному классу M и расположена в 4,2 световых годах от нас.) особый интерес к поиску планет, которые могли бы поддерживать жизнь, подобную нашей, и в этом случае нам нужно найти экзопланеты в обитаемой зоне их звезд, где температура поверхности соответствует температуре жидкой воды на поверхности.Это, вероятно, самая важная характеристика, определяющая экзопланету, аналогичную Земле.
Поиск потенциально обитаемых миров — одна из главных движущих сил исследований экзопланет в следующем десятилетии. Астрономы начинают разрабатывать реалистичные планы новых инструментов, которые могут даже искать признаки жизни в далеких мирах (например, исследуя их атмосферу на наличие газов, связанных с жизнью). Если нам нужны телескопы в космосе, чтобы найти такие миры, мы должны признать, что на планирование, строительство и запуск таких космических обсерваторий требуются годы.Открытие экзопланет и знание того, что у большинства звезд есть планетные системы, трансформируют наши представления о жизни за пределами Земли. Мы как никогда близки к пониманию того, являются ли обитаемые (и обитаемые) планеты обычным явлением. Эта работа придает новый дух оптимизма поискам жизни в другом месте, к теме, к которой мы вернемся в «Жизни во Вселенной».
Ключевые концепции и резюме
Ансамбль экзопланет невероятно разнообразен и привел к пересмотру нашего понимания формирования планет, которое включает возможность энергичных, хаотических взаимодействий с миграцией и рассеянием планет.Возможно, что солнечная система необычна (и не репрезентативна) в плане расположения ее планет. У многих систем, например, есть каменистые планеты глубже, чем у нас, а у некоторых даже есть «горячие юпитеры» очень близко к своей звезде. Амбициозные космические эксперименты должны позволить получить изображения планет земного типа за пределами Солнечной системы и даже получить информацию об их обитаемости, когда мы ищем жизнь в других местах.
7 Измерение 3: Основные дисциплинарные идеи — Науки о Земле и космосе | Рамки естественнонаучного образования в K-12: практики, сквозные концепции и основные идеи
Земля изнутри.Передача энергии и движение материи могут вызывать химические и физические изменения в материалах Земли и живых организмах.
Твердые породы, например, могут образовываться в результате охлаждения расплавленной породы, накопления и консолидации отложений или изменения более старых пород под воздействием тепла, давления и жидкостей. Эти процессы происходят в разных обстоятельствах и дают разные типы горных пород. При физическом и химическом взаимодействии горных пород, отложений, воды, воздуха, растений и животных образуется почва.В круговоротах углерода, воды и азота материалы переходят между живыми и неживыми формами, а также между атмосферой, почвой, камнями и океаном.
Погода и климат определяются взаимодействием геосферы, гидросферы и атмосферы с поступлением солнечной энергии. Например, тектонические и вулканические процессы, которые создают и создают горы и плато, а также процессы выветривания и эрозии, разрушающие эти структуры и переносящие продукты, связаны с взаимодействием между геосферой, гидросферой и атмосферой.Образовавшиеся в результате формы рельефа и среды обитания, которые они создают, влияют на биосферу, которая, в свою очередь, изменяет эти среды обитания и влияет на атмосферу, в частности, из-за дисбаланса между захватом углерода и высвобождением кислорода, которые происходят при фотосинтезе, и высвобождением углерода и захватом кислорода, которые происходят при дыхании и в сжигании ископаемого топлива для поддержки деятельности человека.
Земля обменивается массой и энергией с остальной частью солнечной системы. Он получает или теряет энергию из-за приходящего солнечного излучения, теплового излучения в космос и гравитационных сил, создаваемых солнцем, луной и планетами.Земля набирает массу от ударов метеороидов и комет и теряет массу из-за утечки газов в космос.
Системы Земли динамичны; они взаимодействуют в широком диапазоне временных и пространственных масштабов и постоянно реагируют на меняющиеся воздействия, включая деятельность человека. Компоненты земных систем могут казаться стабильными, медленно изменяться в течение длительных периодов времени или внезапно меняться со значительными последствиями для живых организмов. Изменения в части одной системы могут вызвать дальнейшие изменения в этой системе или в других системах, часто неожиданным и сложным образом.
Конечные точки диапазона уклона для ESS2.A
К концу 2 класса . Ветер и вода могут изменить форму земли. Полученные в результате формы рельефа вместе с материалами на земле служат домами для живых существ.
Профессор физики объясняет экзопланеты | Стэнфордские новости
Ученые обнаружили более 4000 планет за пределами нашей Солнечной системы. Здесь эксперт Стэнфордского университета по экзопланетам Брюс Макинтош и руководитель группы разработчиков Gemini Planet Imager объясняет, как ученые находят инопланетные миры, почему мы должны скептически относиться к сообщениям об экзопланетах «размером с Землю» и «обитаемых» экзопланетах и о том, что могут сказать открытия экзопланет. нас о вселенной и нашей собственной планете.
«Одна из самых интересных вещей, которые мы узнали с момента обнаружения первой экзопланеты 30 лет назад, — это то, насколько Вселенная отличается от того, что мы думали — насколько другие солнечные системы отличаются от нашей собственной», — сказал Макинтош, профессор. физики в Школе гуманитарных и естественных наук. «Это заставляет меня думать, что Земля, вероятно, очень особенная планета».
Вот 14 вопросов, на которые Macintosh ответил [щелкните вопрос, чтобы перейти к его ответу]:
- Всего за 30 лет было найдено четыре тысячи экзопланет.Как такое возможно?
- Как открытие, удостоенное Нобелевской премии, перевесило чашу весов?
- Как большинство астрономов «видят» экзопланеты?
- Что еще мы можем узнать об экзопланетах?
- В проекте Gemini Planet Imager, в котором вы участвуете, используется техника, отличная от тех, которые вы упомянули. Как это работает?
- Земля особенная?
- Мы слышим об экзопланетах, похожих на Землю. Что это обозначает?
- А как насчет «обитаемых» экзопланет или «обитаемой зоны»?
- Как мы ищем жизнь на экзопланетах?
- Почему нам должны волновать экзопланеты, не похожие на Землю?
- Какие большие достижения или открытия, по вашему мнению, могут быть не за горами?
- Какие новости о экзопланетах вы бы удивились?
- Какие грядущие события в вашей группе вас волнуют?
- Что ждет астрономию в будущем?
1.Всего за 30 лет было найдено четыре тысячи экзопланет. Как такое возможно?
Краткий ответ: Статья 25-летней давности, получившая Нобелевскую премию в 2019 году, убедила ученых, что у них уже есть инструменты для наблюдения за экзопланетами — тогда открытия продолжались.
Macintosh: Многие люди думали, что другие солнечные системы похожи на нашу собственную — несколько маленьких каменистых планет ближе к Солнцу, а некоторые планеты-гиганты дальше — и поэтому было бы почти невозможно найти экзопланеты, потому что наши инструменты недостаточно чувствительны, чтобы заглянуть в такие системы.Это была настолько популярная идея, что у людей, работающих в этой области, на начальном этапе были проблемы с доступом к телескопам и финансированию.
Были предварительные открытия, но они не оправдали ожиданий, поэтому не сильно изменили сферу деятельности. Затем в статье 1995 года Мишеля Майора и Дидье Келоса, которая привела к получению ими Нобелевской премии в 2019 году, решительно утверждалось, что мы действительно наблюдаем экзопланеты. Еще полдюжины открытий экзопланет произошло сразу после этого, потому что они просто сидели в туалете людей, не проанализированные, в ожидании такого сильного аргумента.
Кроме того, оказывается, что Вселенная предпочитает малые планеты, поэтому по мере того, как методы становились более чувствительными, они находили все больше и больше.
[Вернуться к списку вопросов]
2. Как открытие, удостоенное Нобелевской премии, перевесило чашу весов?
Краткий ответ: Ученые были уверены и очень тщательно исключали другие возможные (не связанные с экзопланетой) объяснения своих открытий.
Macintosh: Это было сочетание действительно тщательного исключения других объяснений и уверенности в том, что они нашли экзопланету.Их измерения потребовали, чтобы коллеги приняли планету — теперь называемую 51 Pegasi b — в отличие от всего, что они себе представляли: горячей, размером с Юпитер, ближе к своему Солнцу, чем Земля к нашему, и с орбитой менее пяти дней.
Попутно мэру и Келозу пришлось исключить другие возможности, такие как предположение, что их измерения на самом деле показывают звезду, которая расширяется и сжимается, или что они нашли что-то большее, вращающееся вокруг звезды, и просто наблюдали ее с странный угол, из-за которого вращающийся объект казался размером с планету.Также помогло то, что многие другие сделали аналогичные измерения, поэтому неожиданные экзопланеты стали более вероятными, чем какое-то странное случайное выравнивание.
[Вернуться к списку вопросов]
3. Как большинство астрономов «видят» экзопланеты?
Краткий ответ: Обычно мы используем косвенные методы, которые позволяют нам увидеть влияние планеты, но не самих планет.
Macintosh: Есть два основных метода, которыми мы сейчас открываем планеты: метод Доплера и метод транзита.Оба эти способа являются косвенными способами «видеть» планеты, что означает, что мы наблюдаем их эффекты, но не сами планеты. Увидеть планеты напрямую очень сложно, потому что они находятся так близко к своим звездам и намного слабее по сравнению с ними.
Метод Доплера измеряет, как сила тяжести планеты притягивает звезду, вокруг которой она вращается день за днем, год за годом. Мы не можем увидеть то, что тянет за звезду, но можем вычислить ее массу. Именно эту технику использовали два исследователя, удостоенных Нобелевской премии в 2019 году.
Метод транзита включает в себя измерение изменений света от звезды. Если планета проходит перед звездой, она блокирует часть света от звезды, заставляя его тускнеть. (Если бы вы смотрели на нашу Солнечную систему издалека в правильном направлении, вы бы увидели, что наше Солнце становится слабее примерно на 1% каждые 12 лет, когда Юпитер становится на пути.) Однако для того, чтобы это сработало, вы должны вам очень повезет — планета и звезда должны совпадать именно так. Если вам не повезло, вам нужно взглянуть на десятки тысяч или сотни тысяч звезд, чтобы найти те, которые выстроились в нужную линию.Благодаря современным большим цифровым камерам и современным компьютерам это возможно. Автоматизированное программное обеспечение находит возможные планеты, а затем астрономы выясняют, какие из них настоящие и интересные. Поскольку он настолько автоматизирован и компьютеризирован, именно таким способом до сих пор было обнаружено большинство планет.
Оба этих метода работают лучше всего, когда планеты находятся близко к своей звезде. Во вселенной, полной солнечных систем, подобных нашей, они почти никогда не сработали бы. Первый удивительный сюрприз экзопланет заключается в том, что существует так много планет всех видов и размеров, расположенных так близко к своим звездам.
[Вернуться к списку вопросов]
4. Что еще мы можем узнать об экзопланетах?
Краткий ответ: Мы можем вычислить их массу или радиус, возможно, их плотность и немного неясной информации об их атмосфере. Мы также можем иногда оценить их возраст.
Macintosh: Когда вы используете эти методы самым простым способом, они сообщают вам массу или радиус планеты. Если вам повезет, и вы сможете узнать и то, и другое, вы можете рассчитать плотность (сколько весит каждый кубический метр планеты), что может быть ключом к пониманию того, из чего она состоит, — но вы не можете точно определить разницу между планета, наполовину каменная, наполовину большая, пухлая атмосфера по сравнению с планетой, сплошной водой.
С помощью современных телескопов и инструментов, если свет от звезды прошел через атмосферу транзитной планеты до того, как попал к вам, вы можете кое-что узнать о ее составе атмосферы. Прямо сейчас, чтобы это сработало, это должна быть большая планета — по крайней мере, размером с Нептун — и вы должны видеть, как она проходит много раз. Анализируя этот свет, мы можем найти свидетельства наличия отдельных молекул в атмосфере планеты, таких как окись углерода, водяной пар или метан, и узнать кое-что о температуре планеты или давлении в ее атмосфере.
Что касается возраста, обычно можно сказать, действительно ли звезда молода, и это означает, что ее планеты (если они есть) также будут молодыми.
[Вернуться к списку вопросов]
5. В проекте Gemini Planet Imager, в котором вы участвуете, используется техника, отличная от тех, которые вы упомянули. Как это работает?
Краткий ответ: В то время как другие методы находят экзопланеты, записывая их эффекты, Gemini Planet Imager делает снимки самих экзопланет.
Macintosh: Gemini Planet Imager, научные исследования которого начались в 2014 году, непосредственно видит экзопланеты. Это не значит, что мы видим континенты и океаны. Мы видим две точки, звезду и планету. Но даже это действительно сложно! Юпитер в миллиард — тысячу миллионов — раз слабее Солнца, и по планетным меркам они очень близки друг к другу, так что это все равно, что искать светлячка рядом с маяком.
Мы применяем множество технологий, чтобы заблокировать «маяк» и увидеть крошечного «светлячка».«Это лучше всего работает для экзопланет, которые далеки от своих звезд — например, где находятся Сатурн, Нептун или Уран в нашей солнечной системе. И мы можем видеть только очень яркие планеты, то есть молодые планеты. (Когда образуется гигантская планета, подобная Юпитеру, выделяется много энергии; поэтому, если вы поймаете маленькую планету, она все равно будет горячей и светящейся.) Оказывается, не так много экзопланет, которые соответствуют этим критериям, так что мы не получаем 4000 из них, но мы рассматриваем экзопланеты, которые не изучаются другими методами.
Прямо сейчас прямая визуализация — с помощью Gemini Planet Imager и других подобных инструментов — вероятно, дает одни из лучших имеющихся у нас измерений состава атмосферы планеты, потому что у вас есть прямой свет, который вы можете анализировать. Мы можем увидеть, какие химические вещества присутствуют в атмосфере планеты, узнать об облаках и химии. На данный момент ограничение состоит в том, что планета должна быть яркой, далекой от своей звезды, молодой и большой — размером примерно в два раза больше Юпитера.
[Вернуться к списку вопросов]
6.Земля особенная?
Краткий ответ: Пока мы не видели ничего подобного.
Macintosh: Проблема сейчас в том, что мы не можем видеть экзопланеты, похожие на Землю, с нашими современными технологиями. Многие из них имеют размер Землю-, но мы можем видеть их только вокруг звезд, которые действительно отличаются от нашего Солнца. И мы можем реально измерить только размер, поэтому мы не знаем, как они образовались, или точных деталей о том, из чего они сделаны.
Итак, вопрос, на который мы сейчас пытаемся ответить, заключается в том, является ли наша солнечная система редкой, потому что в такой солнечной системе, как наша, с большей вероятностью будет Земля. Судя по тому, что мы видели до сих пор, планеты в целом расположены ближе к своим звездам, чем планеты в нашей солнечной системе. Если бы у каждой звезды была солнечная система, подобная нашей, мы, вероятно, знали бы, может быть, о 10 планетах во всей исследуемой Вселенной, но вместо этого мы нашли около 4000.
Означает ли это, что сочетание событий, которые привели к хорошему поведению Солнечной системы с планетой, на которой люди могут развиваться, очень редко? Или эти солнечные системы просто трудно найти?
[Вернуться к списку вопросов]
7.Мы слышим об экзопланетах, похожих на Землю. Что это обозначает?
Короткий ответ: Это просто означает, что они размером с Землю.
Macintosh: Сейчас каждый раз, когда вы видите слово «похожий на Землю», вы должны заменить его словом «размером с Землю», потому что это то, что мы измеряем. Вот почему это важно: Венера — планета размером с Землю, но не похожа на Землю в других отношениях, которые нас волнуют.
Учитывая, что мы не можем измерить состав планеты размером с Землю или планет, вращающихся вокруг звезд, подобных нашему собственному Солнцу, определенно нет доказательств того, что планета действительно похожа на Землю.
Я упомянул, что с помощью метода транзита можно получить некоторые измерения экзопланет, особенно горячих версий Нептуна. В них мы действительно видим те же элементы, которые присутствуют в нашей солнечной системе, такие как вода и углекислый газ. Это может означать, что планеты меньшего размера похожи на Землю, но я думаю, что это оптимистично.
[Вернуться к списку вопросов]
8. Что насчет «обитаемых» экзопланет или «обитаемой зоны»?
Краткий ответ: У нас нет никакого способа узнать, можем ли мы жить на какой-либо из обнаруженных нами экзопланет.
Macintosh: Вы должны думать о «обитаемой зоне» как о «зоне получения нужного количества солнечного света», где вы получаете достаточно энергии от солнца, чтобы на вашей поверхности могла быть жидкая вода.
Итак, вам действительно нужно понять историю планеты, чтобы сказать, могут ли люди выжить на ней. Другой пример Венеры: согласно некоторым определениям, Венера находится в зоне обитания, но у нее температура поверхности около 1000 градусов по Фаренгейту, и идет дождь с серной кислотой, и давление может сокрушить вас.
К сожалению, сейчас у нас нет возможности измерить что-либо, кроме солнечного света и размеров, что говорит о том, что нам даже не следует употреблять слово «пригодный для жилья» в течение длительного времени.
[Вернуться к списку вопросов]
9. Как мы ищем жизнь на экзопланетах?
Краткий ответ: Мы ищем то, что связано с жизнью на Земле, например кислород или жидкую воду.
Macintosh: В телескопы, глядя на что-то в 100 световых годах от нас, мы не можем видеть континенты или океаны.Поэтому мы ищем другие намёки на жизнь, которые нам знакомы, например, жизнь на основе кислорода или углерода, которая включает жидкую воду. Доказательства жизни станут еще сильнее, если мы найдем дополнительные химические вещества, которые, насколько нам известно, существуют вместе только в результате жизни — например, наличие воды, метана и кислорода. Сейчас мы даже не можем полностью увидеть эти химические вещества, но будущие инструменты — космический телескоп Джеймса Уэбба, чрезвычайно большие наземные телескопы и, возможно, будущие очень большие космические телескопы — смогут искать кислород и воду.
Может быть множество других жизненных путей, которые мы еще не поняли. В нашей солнечной системе люди думают, что жизнь может существовать подо льдом некоторых лун внешних планет. Мы летали над этими планетами на космических кораблях, но пока не можем сказать. Есть также люди, которые думают, что на Марсе может существовать жизнь, но мы не знаем наверняка, даже несмотря на то, что у нас есть роботы, движущиеся по поверхности. Так что выяснить, существует ли жизнь на расстоянии 100 световых лет, будет довольно сомнительно!
Мы до смущения сосредоточены на людях в том, что мы выбираем как признак жизни.Но если мы найдем экзопланету с химическим составом, который выглядит невообразимо странно, то люди попытаются понять, есть ли этому биологическое объяснение.
[Вернуться к списку вопросов]
10. Почему нам должны волновать экзопланеты, не похожие на Землю?
Краткий ответ: Чем больше мы знаем о других экзопланетах, тем больше мы можем понять, что делает Землю особенной — или нет.
Macintosh: Экзопланеты могут помочь нам рассказать о процессах, которые заставляют планеты формироваться и развиваться, и понимание этого может быть ключом к поиску экзопланет, действительно похожих на Землю.
Мы уже знаем, что существует, вероятно, изрядное количество планет на правильном расстоянии от Солнца (в обитаемой зоне) и нужного размера (как у Земли), но одна особенность Земли все же заключается в том, что у нее правильное количество атмосферы. . Это связано с тем, как он образовался, и с историей нашей Солнечной системы. Итак, если мы знаем, что другие солнечные системы сформировались с аналогичной историей, то мы могли бы сделать вывод, что планеты, которые сформировались в этих солнечных системах, могли иметь атмосферу, подобную Земле.
Мы также используем все, что наблюдаем сейчас, чтобы улучшить наши телескопы.Моя группа изучает планеты вдвое больше Юпитера, и мы можем измерить, из чего они сделаны. Когда у нас появятся лучшие телескопы в космосе, мы будем использовать то же программное обеспечение, что и при измерении состава такой планеты, как Земля.
[Вернуться к списку вопросов]
11. Какие большие достижения или открытия, по вашему мнению, могут быть не за горами?
Краткий ответ: На планете размером с Землю могло произойти объявление о наличии кислорода, но я сомневаюсь в этом.
Macintosh: Если нам повезет, мы сможем измерить состав экзопланет размером с Землю в обитаемой зоне с помощью транзитов. Недавно у нас был первый действительно хороший спектр планеты, пригодной для обитания, но она была вдвое больше Земли, что делает ее не особенно пригодной для жизни.
Сейчас запущена миссия под названием Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), которая должна обнаруживать планеты в обитаемой зоне малых звезд, которые находятся рядом с Землей.Если мы запустим космический телескоп Джеймса Уэбба, он будет достаточно чувствительным, чтобы измерить их свет или спектр. С обоими этими инструментами в течение следующих шести лет или около того мы перейдем от почти полного понимания состава атмосферы одной или двух малых планет к знанию десятков — некоторые из них будут находиться прямо в этой обитаемой зоне, размером с Землю. . Джеймсу Уэббу очень трудно обнаружить кислород, но, если нам повезет, экзопланета может иметь большую пухлую атмосферу, которую легко увидеть.
Мы также получим первые реальные измерения состава атмосферы с помощью этих странных систем, совсем не похожих на нашу. Из чего на самом деле сделаны эти планеты?
Как пессимист в этой области, я не думаю, что мы увидим кислород с планеты земного типа, но я думаю, что мы узнаем огромное количество информации об атмосферном составе сотен и сотен планет. На данный момент оборудование для этого находится в чистой комнате в Лос-Анджелесе, и скрестив пальцы, оно выберет его оттуда в космос.
[Вернуться к списку вопросов]
12. Какие новости о экзопланетах вы бы удивились?
Краткий ответ: Все, что говорит о том, что мы нашли жизнь, потому что нашли кислород.
Macintosh: Я бы посоветовал людям с осторожностью относиться ко всему, что говорит о том, что мы обнаружили кислород, а это означает, что есть жизнь.
Если мы обнаружим кислород с помощью Джеймса Уэбба, это не будет надежным и значимым измерением. Так что есть вероятность, что это не кислород.Даже если это так, я не думаю, что у нас будет достаточно контекста, чтобы знать наверняка, что биологическое объяснение является наиболее вероятным, не говоря уже об определенном объяснении.
[Вернуться к списку вопросов]
13. Какие грядущие события в вашей группе вас волнуют?
Краткий ответ: Gemini Planet Imager собирается изучить новые виды экзопланет. Мы также надеемся отправить телескоп в космос и разрабатываем «звездный оттенок» для нового вида поиска планет.
Macintosh: Прямо сейчас мы изучаем множество планет с помощью нашего сканера Gemini Planet Imager в Чили. Самая маленькая, которую мы нашли, имеет возраст около 25 миллионов лет, что в два-три раза больше массы Юпитера, и ее орбиты похожи на орбиты Сатурна. Мы собираемся перестроить инструмент, сделать его более чувствительным и перенести в телескоп на Гавайях. Это позволяет нам смотреть на другую часть неба, и в этом месте лучше атмосферные условия.
По данным нашего первого обзора, мы не видели ни одной из этих планет-гигантов во внешних частях солнечных систем, у которых были бы такие звезды, как Солнце.Мы видели несколько вокруг звезд, которые были массивнее Солнца. Теперь мы хотим увеличить чувствительность, чтобы искать планеты, которые даже ближе по размеру к Юпитеру, что на самом деле может быть очень редким. Мы также сможем посмотреть на «сверхмалых детенышей Юпитеров», которые активно увеличиваются до своего полного размера, что может рассказать нам больше о формировании планет.
Чтобы получить экзопланеты меньше Юпитера, нам понадобится космический полет. Отправившись в космос, наши измерения будут в сто или тысячу раз более чувствительными, чем то, что мы делаем сейчас, что довольно впечатляет.Мы работаем над римским космическим телескопом Нэнси Грейс, который должен быть запущен примерно в 2025 году, и он будет переносить в космос некоторые технологии, которые мы используем. На данный момент мы просто пытаемся продемонстрировать технологию, поэтому она все равно будет ограничена более старыми «большими Юпитерами». Но если это будет работать так, как мы надеемся, эта же технология сможет видеть планеты, похожие на Землю, если ее поставить на больший, немного лучший телескоп.
Есть другой подход к обнаружению планет, над которым я работал с Симоной Д’Амико из нашего Департамента аэронавтики и астронавтики.Он называется звездной тенью и использует два космических аппарата: один для блокировки света от звезды, а другой для наблюдения за экзопланетой. У нас есть концепция мини-версии звездного оттенка, в которой можно было бы протестировать технологию до того, как кто-нибудь построит полноразмерную версию за миллиард долларов. Сможем ли мы это сделать, не ясно, но это классная концепция.
[Вернуться к списку вопросов]
14. Что ждет астрономию как отрасль?
Краткий ответ: Пытаемся решить!
Macintosh: Астрономия пытается решить, что мы будем делать в следующие 20 лет, какой будет наша следующая большая космическая миссия.Пытаемся ли мы смотреть на планеты, похожие на Землю? Или мы больше изучаем гравитационные волны? Или мы больше изучаем рентгеновские лучи от черных дыр?
Я участвую в процессе выяснения этого, который называется Decadal Survey.