Общие сведения о планете
Земля – одна из планет Солнечной системы, которая относится к планетам земной группы. Кроме Земли к этой группе относятся Меркурий, Венера, Марс. Именно Земля занимает самое оптимальное положение относительно Солнца, поэтому на ней зародилась и сегодня существует жизнь.
Однако Землю нельзя считать единственным обитаемым космическим телом Вселенной, потому что сама жизнь является естественным этапом развития материи, также как земные формы жизни не обязательно единственно возможные.
Занимая третью орбиту от Солнца, она находится от светила на расстоянии $1$ а.е. (астрономическая единица), имеет собственное магнитное поле и естественный спутник – Луну, которая находится на расстоянии $384400$ км.
Площадь поверхности Земли составляет $510$ млн. кв. км, из которых $361$ млн. – ($71\%$) занимает Мировой океан и 149 млн. – ($29\%$) приходится на сушу.
Таким образом, Земля – это единственная планета, которая занимает в Солнечной системе совершенно особое место.
О происхождении Земли известно несколько гипотез – гипотезы Канта-Лапласа, О.Ю.Шмидта. Почти все они сводятся к тому, что Земля образовалась из холодного газово-пылевого облака приблизительно $4,5$ млрд. лет назад, но никто пока не может объяснить, почему в ее составе полный набор химических элементов таблицы Менделеева и что заставило газ и космическую пыль конденсироваться в протосолнечную туманность.
Существует гипотеза о хаотическом движении нашей планеты, которая под действием гравитации, попала в Солнечную систему. Есть и гипотеза огромного всплеска термодинамических реакций на Юпитере или образование твердых планет вдали от Солнца.
Гипотеза о хаотическом движении возникла в $XIX$ веке и рассказывала о том, что Земля появилась за пределами Солнечной системы. С точки зрения состава планеты гипотеза мало что объясняет, поэтому не имеет большого успеха.
В основе гипотезы об искусственном происхождении Земли была положена мысль, что ни в одной другой системе нет такой расположенности планет, как в солнечной системе. Этому расположению способствовал взрыв на планете-гиганте Юпитере.
Форма и размеры Земли
Сегодня любой человек, немного знакомый с географией, может сказать, какую форму имеет Земля. Современное представление было достигнуто не сразу. Так, например, греческому поэту Гомеру ($IX-VIII$ вв. до н.э.) Земля представлялась в виде круга, окруженного океаном. Философ Фалес ($VI$ в. до н.э.) видел её в виде шара, а Анаксимандр – его ученик – изображал Землю в виде цилиндра. Истина пробивала себе путь через дебри схоластики и религии средневековья.
Используя градусные измерения, немецкий астроном Ф. Бессель в $1841$ г. вычислил радиус Земли и получил цифры, которые характеризуют эллипсоид. Эти цифры были настолько точными, что на протяжении целого столетия использовались при различных геодезических исследованиях. Со временем появилась возможность уточнить прежние данные о форме Земли и её размерах. Работу по уточнению выполнил советский ученый Ф.Н Красовский и в $1936$ г. были опубликованы новые цифры. Размеры земного эллипсоида стали точнее.
По подсчетам Ф.Н. Красовского большая полуось эллипсоида – расстояние от центра Земли до экватора – составляет $6378$ км, малая полуось – расстояние от центра Земли до одного из полюсов – равна $6356,8$ км. Становится очевидным, что полярный радиус короче экваториального на $21$ км и Земля действительно представляет собой эллипсоид вращения или шар, сплюснутый у полюсов. В масштабе глобуса эта разница практически незаметна.
Что касается размеров планеты, то их сегодня знает каждый школьник:
- Диаметр экватора – $12756,5$ км;
- Полярный диаметр составляет – $12713,7$ км;
- Длина окружности меридиана – $40008,6$ км;
- Окружность экватора – $40075,7$ км;
- Поверхность Земли – $510$ млн. кв. км;
- Объем Земли – $1080$ млрд. куб. км.
Планеты Солнечной системы
В нашей Солнечной системе помимо Земли вращается еще семь планет. Девятую планету Плутон в $2006$ г. причислили к планетам-карликам, понизив её в статусе. В Солнечной системе это единственный карлик, стоявший в ряду основных планет.
Понятие «планета» в прошлом применялось к девяти космическим объектам, вращающимся вокруг Солнца, а сегодня астрономы уверены, что такие небесные тела есть и за пределами Солнечной системы.
Международный Астрономический Союз в $2006$ г. дал четкое определение, что планеты Солнечной системы – это шаровидные космические тела, вращающиеся вокруг звезды (Солнца).
Планеты исследуются специалистами в течение длительного времени и о них собрана обширная информация, несмотря на которую они по-прежнему остаются большой загадкой. Планеты Солнечной системы делятся на планеты земной группы и газовые гиганты:
-
Планеты земной группы. Они, как правило, состоят из камня и металла, имеют высокую плотность, слабое магнитное поле, небольшие размеры и вращаются вокруг своей оси с небольшой скоростью. Таких планет четыре – Меркурий, Венера, Земля, Марс. Спутники есть только у двух из них – у Земли и Марса. У всех планет этой группы отсутствуют планетарные кольца, а атмосфера может варьироваться от мощной как у Венеры, представленной диоксидом углерода до полного её отсутствия как у Меркурия;
-
Газовые гиганты. Это планеты самые удаленные от Солнца. Их тоже четыре – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они, в отличие от планет земной группы, имеют огромные размеры и состоят из водорода и гелия. Планеты имеют относительно низкую плотность, но, зато чрезвычайно большую скорость вращения, имеют много спутников и астероидные кольца вокруг себя. Наличие спутников объясняется мощным гравитационным полем, способным притянуть большое количество космических объектов. Астероидные кольца, как предполагают ученые, являются остатками лун, размельченных гравитационными силами этих планет.
Движение планет
Древние люди, наблюдая за годичным перемещением Солнца среди звезд, научились определять наступление того или иного времени года. С этой целью они разделили эклиптику на $12$ созвездий. В каждом из этих созвездий Солнце задерживается примерно месяц. Созвездия были названы зодиакальными и получили названия животных.
С названиями созвездий люди связывали свою хозяйственную деятельность. Например, на скорое половодье указывало появляющееся на небе созвездие Водолея, уборка хлеба на полях начиналась с появлением созвездия Девы, а через месяц, когда на небе было видно созвездие Весов, люди подсчитывали собранный урожай.
Ученые того времени, наблюдая за созвездиями начинали понимать, что все видимые небесные тела вращаются вокруг Солнца и точка в этом спорном вопросе была поставлена Николаем Коперником.
Создав свою гелиоцентрическую систему польский ученый убедительно доказал, что центром Вселенной является вовсе не Земля, а все планеты вращаются вокруг Солнца по своим орбитам.
Труды Н. Коперника продолжил датский астроном Тихо Браге. Наблюдая за небесными телами, он получил результаты, которые помогли немецкому математику И. Кеплеру сформулировать три знаменитых закона о движении планет. Ему удалось доказать, что движение вокруг Солнца известных в то время планет, а их было шесть, происходит по эллипсам.
Первый закон И. Кеплера гласит. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй закон Кеплера. Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. Это закон равных площадей. Третий закон Кеплера. Квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит.
Полный оборот вокруг Солнца у каждой планеты свой. Так, например, у Меркурия он составляет всего 88 земных суток, а у нашей Земли, как всем известно, этот цикл длится $365$ дней и $6$ часов. Юпитер свой оборот совершает за $11,9$ земных лет, а самая далекая планета-карлик – Плутон оборачивается за $247,7$ года.
Говоря о движении планет, важно иметь в виду, что все планеты Солнечной системы движутся не вокруг светила, а вокруг так называемого центра масс.
