Рассматривая размеры планет Солнечной системы, основное внимание обычно уделяют их радиусу и массе. В данной статье, чтобы показать размеры планет более наглядно, за единицу сравнения мы будем использовать массу и объём Земли.
Таблица основных характеристик планет Солнечной системы
Планеты солнечной системы возникли примерно в одно время ~ 4,5-4,55 млрд. лет назад, приблизительно через 100 млн. лет после Солнца.
Выделяя диаметр и плотность, астрономы разделили 8 планет Солнечной системы на газовых гигантов и земную группу. К отличиям земной группы можно отнести более медленную скорость вращения вокруг собственной оси (венерианские сутки и вовсе длятся 243 земных дня). Зато они быстрее совершают оборот вокруг Солнца – из-за близости к светилу. Газовые гиганты имеют значительно большие размеры и, как правило, не имеют твёрдой поверхности.
Планетарные радиусы и массы лишь частично передают габариты планет. Поэтому в таблицу внесены удалённость от Солнца и показатель плотности. На первый взгляд показатель плотности не влияет на размеры планет, но на самом деле – это одна из важнейших планетарных характеристик.
| Планеты | Радиус | Объём | Масса | Расстояние до Солнца | Плотность | |||
| км | по отношению. к земному | 1010 км3 | по отношению к земному | 1024 кг | по отношению к земной | млн. км | г/см3 | |
| Меркурий | 2439,7 | 0,382 | 6,08 | 0,056 | 0,33 | 0,055 | 58 | 5,43 |
| Марс | 3389,5 | 0,532 | 16,32 | 0,151 | 0,642 | 0,108 | 228 | 3,93 |
| Венера | 6052 | 0,950 | 92,84 | 0,857 | 4,868 | 0,815 | 108 | 5,24 |
| Земля | 6371 | 1 | 108,32 | 1 | 5,972 | 1 | 150 | 5,51 |
| Нептун | 24622 | 3,865 | 6254 | 57,74 | 102,4 | 17,15 | 4500 | 1,64 |
| Уран | 25362 | 3,981 | 6834 | 63,09 | 86,8 | 14,53 | 2860 | 1,27 |
| Сатурн | 58232 | 9,153 | 82713 | 763,6 | 568,3 | 95,16 | 1427 | 0,69 |
| Юпитер | 69911 | 10,973 | 143128 | 1321 | 1898,1 | 317,8 | 778,5 | 1,33 |
Ниже приведены планеты Солнечной системы по размеру в порядке возрастания.
Меркурий
Самая маленькая планета (немногим больше Луны, но меньше Титана и Ганимеда – спутников Сатурна и Юпитера). Меркурий почти лишён атмосферы. Поскольку он находится ближе всех планет к Солнцу, то имеет самый большой суточный перепад температур: днём +430 оC, ночью -190 оC.
Средний радиус ~ 2320 км (0,364 диаметра Земли) в то время как у Луны ~ 1737 км (или 0,273 от земного). Меркурий отличается высоким показателем плотности, влияющим на размеры планеты. Его плотность немного меньше земной (5,43 г/см3 – у Меркурия против 5,51 г/см3 – у Земли). Высокой плотностью Меркурий обязан железному ядру, занимающему 83% его объёма. Такие размеры ядра пока не имеют удовлетворительного научного объяснения.
Из-за близости к Солнцу меркурианский год заметно короче земного – всего 88 земных суток. В свою очередь близость к Земле делает такую небольшую планету одной из самых ярких на небосводе.
Меркурий считается наименьшей планетой в Солнечной системе и имеет одни из самых маленьких габаритов в известной астрономам Вселенной. Его диаметр лишь на 20% больше диаметра планеты Kepler-37 b – самой маленькой из известных.
Марс
Любимый объект фантастов, которые считают его ещё одним местом разумной жизни. Астрономам он интересен другим. Радиус Марса (3390 км) вдвое меньше земного, но масса (0,642 *1024 кг) уступает земной уже в 9,3 раза. Ускорение свободного падения на экваторе составляет 38% от земного, что практически равно меркурианскому, при том, что Марс почти вдвое тяжелее Меркурия.
Главная отличительная особенность с соседями по земной группе – их плотность заметно выше: 5,43 г/см3 – у Меркурия, 5,51 г/см3 – у Земли, 5,24 г/см3 – у Венеры против 3,93 г/см3 у Марса.
На Марсе расположена крупнейшая гора в Солнечной системе – Олимп. Её высота составляет 27 км.
Венера
Специалисты считают Венеру младшей сестрой (иногда называют близнецом) Земли, она близка к ней по многим характеристикам: масса – 4,868 * 1024кг (0,82 от земной), объём – 92,84 * 1010 км3 (0,86 от земного), плотность – 5,24 г/см3 (0,95 от земной). Но давление на поверхности Венеры равно земному на глубине 900 метров, то есть в 92 раза превосходит земное на поверхности.
Из всех планет Венера ближе всех к Земле – максимальное расстояние 42 млн. км. Из особенностей можно также отметить, что периоды обращения вокруг Солнца 225 дней, а вокруг собственной оси 243 дня, то есть год почти равен суткам. К тому же Венера единственная из планет Солнечной системы, которая вращается по часовой стрелке (с востока на запад). Она почти не имеет магнитного поля. Показатели температуры на поверхности достигают рекордных +475 оC.
Земля
Наша планета обладает самой высокой плотностью в Солнечной системе. Это по-настоящему удивительный факт, который мало кто знает.
Размеры и форма Земли
Первым определил размеры Земли грек Эратосфен в конце III века до н.э. Широты и меридианы были уже известны, и он решил измерить длину земной дуги в 1о. Это давало длину окружности земного шара, а затем – его диаметр и радиус.
Способ вычисления земного радиуса Эратосфеном
Длину дуги в градусах он посчитал как разность географических широт городов Александрия и Сиена: φB — φA. В Сиенский полдень Солнце находилось в зените, его высота составляла hA=90о. Эратосфен измерил высоту Солнца в Александрии – оно отстояло от зенита на 7,2о.
Поскольку расстояние между городами составляло 5000 стадий или 800 км (1 стадия равнялась 160 м), дальше не составляло проблем найти длину окружности Земли Lз: Lз/5000=360/7,2 = 250 000 стадий = 40 тыс. км, что почти полностью совпадает с современной цифрой (40075,7 км). Для получения радиуса Земли Rз оставалось только воспользоваться формулой:
Lз= 2πRз.
Определение формы Земли
В XVIII веке для сравнительного эксперимента французской академией наук было снаряжено 2 экспедиции – одна проводила измерения в Перу, другая – в северной Финляндии. Выяснилось, что длина 1о меридианной дуги на севере больше, чем в районе экватора. Более того – чем дальше к северу, тем длина дуги становилась больше. Это объяснялось одним – земной шар оказался сплюснут на полюсах. Радиус до Северного полюса был короче экваториального радиуса на 21 км.
Много лет Землю считали сплюснутым шаром. Но в 20-м веке выяснилось, что сплюснут и экватор, только в 100 раз меньше, чем полюса. И форма Земли – пусть и почти сферический, но эллипсоид.
Как впервые посчитали массу Земли
Это стало возможным после открытия Ньютоном двух законов – закона всемирного тяготения и закона силы. Из них вытекало, что масса Земли равна:
Мз = (gRз2)/G
Ускорение свободного падения g посчитали, сбросив шар (барометр) с высокой башни. Замеренное время и высота башни дали: g = 9,8 м/с2. Земной радиус Rз ещё до нашей эры измерил грек Эратосфен – 6371 км. Гравитационную постоянную посчитали, измерив силу притяжения двух тел с известной массой. Подставив полученные данные в формулу, получили массу Земли:
Мз = 6*1024 кг.
Эксперимент с нейтрино позволил уточнить земную массу. Испанские учёные в лаборатории на Южном полюсе сумели поймать нейтрино от Солнца в момент, когда оно оказалось у Северного полюса, измерили скорость неуловимой частицы и получили плотность среды, то есть земную плотность и следом: Мз = 5,972*1024 кг.
Массы других планет получали по орбитам планет и их спутников (где они были), и гравитационным силам между ними.
Нептун
Нептун имеет наибольшую удалённость от Солнца среди всех планет Солнечной системы, поэтому он был открыт позже других. Невидимый невооружённым глазом, он проявлялся гравитационным воздействием на орбиту Урана. Аномалии в орбите могли объясняться только наличием ещё одного большого космического тела, и в середине 19 века всё подтвердилось.
Размеры Нептуна были определены в конце 60-х годов прошлого века. Из-за дальности планеты в измерениях присутствовала погрешность. По массе он оказался больше, чем Земля в 17,15 раз, а не в 17,27 как считалось изначально – 102,4 * 1024 кг.
Радиус планеты составляет 3,89 земных радиусов – 24622 км.
Наибольшей особенностью Нептуна считается его отнесение к подгруппе ледяных гигантов (вместе с Ураном) – в них заметно меньше летучих газов и больше ледяных компонентов. Плотность Нептуна самая высокая среди всех планет-гигантов – 1,64 г/см3.
Уран
Уран – это первая планета, открытая с помощью телескопа, но иногда он виден и невооружённым глазом. Как и Нептун, заполнен не металлическим водородом (подобно ядрам Юпитера и Сатурна), зато содержит много высокотемпературного льда.
Радиус планеты составляет 25362 км. Среди всех планет-гигантов Уран имеет наименьшую массу – 86,8 * 1024 кг. По объёму он совсем немного превосходит Нептун – 6834 * 1010 км3. Также Уран из всех планет-гигантов имеет меньше всего внутреннего тепла.
Сатурн
Это вторая по величине планета Солнечной системы и шестая планета от Солнца. Он знаменит своими кольцами из льда и пыли, занимающими огромную площадь. Несмотря на отсутствие твёрдой поверхности (состав в основном газообразный), это самая сжатая в полюсах планета – радиус на экваторе 60,3 тыс. км, полярный – 54,4 тыс. км.
К его отличительным особенностям можно отнести низкую плотность – всего 0,69 г/см3.
Сатурн – единственная из планет Солнечной системы, которая легче воды (если его поместить в достаточно большой океан, то он мог бы в нем плавать). Поэтому, несмотря на схожесть с Юпитером по экваториальному радиусу, масса Сатурна меньше в 3,34 раза – 568,3 * 1024 кг.
Другое его отличие от остальных планет – скорость вращения вокруг своей оси. Она выше скорости вращения вокруг Солнца (9,87 км/с против 9,69 км/с).
Юпитер
Масса Юпитера – 1898,1*1024 кг, это в 2 раза больше чем масса остальных планет Солнечной системы вместе взятых. Масса ядра гиганта равна 10 массам Земли.
Также Юпитер является самой большой по размерам планетой – его радиус составляет 69911 км.
На Юпитере самое большое ускорение свободного падения у поверхности – 24,6 м/с2. Из всех планет Солнечной системы больше всего человек весил бы на Юпитере – в 2,36 больше чем на Земле.
