Пурклова Наталья Сергеевна
Проект по физике «Планеты Солнечной системы и их спутники»
Содержание
ВВЕДЕНИЕ….…. ….
ГЛАВА 1. Общие сведения о планетах Солнечной системы….
ГЛАВА 2. Планеты и их спутники
ГЛАВА 3. Расчеты центростремительного ускорения и …
силы гравитации Титана
Глава 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…
Глава 5. СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ
ИСТОЧНИКОВ ….
Введение
Тема моего индивидуального проекта : «Планеты Солнечной системы и их спутники».
Цели и задачи:
Публикация «Проект по физике „Планеты Солнечной системы и их спутники“» размещена в разделах
- Космос. Все о космосе для детей
- Космос. Проекты
- Планеты солнечной системы
- Проекты. Проектная деятельность
- Физика
- Темочки
- Конкурс для воспитателей и педагогов «Лучший проект» февраль 2020
- расширить свои знания о планетах Солнечной системы и их спутниках;
- анализировать и оценивать достоверную информацию о планетах и спутниках;
- составить презентацию об основных спутниках планет Солнечной системы;
- представить результаты своей работы.
На уроках математики я узнал, что есть единицы измерения длины. Длину небольших предметов измеряют в миллиметрах, сантиметрах и дециметрах. Длину более крупных в метрах, а для измерения расстояний используют такую единицу измерения как километр. На уроках физики мы говорили о планетах Солнечной системы. Солнечная система состоит из центрального светила Солнца и 8 больших планет, обращающих вокруг него, их спутников, множества малых планет, комет и межпланетной среды. Я узнал, что расстояния до планет составляют миллионы километров. В ходе своей исследовательской работы я изучал информацию о массах планет и спутников, периодах обращения. А вот с каким центростремительным ускорением движутся спутники и какой силой гравитационного взаимодействия они обладают, я вам представлю данные в методическом пособии. Для того, чтобы это пособие создать я использовал интернет-ресурсы, теоретические сведения, направленные на нахождение центростремительного ускорения спутников и силы гравитационного взаимодействия планеты и спутника.
Данный проект направлен на популяризацию изучения астрономии. В данном проекте собрана информация о нескольких, наиболее известных спутников планет. Все спутники не описываются из - за их большого количества и невозможности дать все описания в рамках данного проекта. Информация изучалась, анализировалась, отбиралась, излагалась в виде наглядности в презентации. Для реализации данного проекта использовались учебники астрономии, а так же научно – популярные, энциклопедические и публицистические сайты сети Интернет.
1. Общие сведения о планетах Солнечной системы
Солнечная система – это 8 планет и более 165 их спутника, которые открываются все чаще, несколько десятков комет и большое количество астероидов. Все космические тела движутся по своим четким направленным траекториям вокруг Солнца, которое тяжелее в 1000 раз, чем все тела в солнечной системе вместе
взятые.
Центром солнечной системы является Солнце – звезда, вокруг которой по орбитам обращаются планеты. Они не выделяют тепла и не светятся, а лишь отражают свет Солнца. В солнечной системе сейчас официально признано 8 планет. По порядку удаленности от солнца перечислим их все. А сейчас несколько определений.
Планета - это небесное тело, которое должно удовлетворять четырем условиям:
1. тело должно обращаться вокруг звезды (например, вокруг Солнца);
2. тело должно обладать достаточной гравитацией, чтобы иметь сферическую или близкую к ней форму;
3. тело не должно иметь вблизи своей орбиты других крупных тел;
4. тело не должно быть звездой
Звезда – это космическое тело, которое излучает свет и является мощным источником энергии. Это объясняется, во–первых, происходящими в нем термоядерными реакциями, а во–вторых, процессами гравитационного сжатия, в результате которых выделяется огромное количество энергии.
В солнечную систему входят также Луна и естественные спутники других планет, которые есть у всех них, кроме Меркурия и Венеры. Известно свыше 60 спутников. Большинство спутников внешних планет обнаружили, когда получили фотографии, сделанные автоматическими космическими аппаратами. Наименьший спутник Юпитера – Леда – в поперечнике всего 10 км.
Солнце – это звезда, без которой не могло бы существовать жизни на Земле. Она дает нам энергию и тепло. Согласно классификации звезд, Солнце – желтый карлик. Возраст около 5 млрд. лет. Имеет диаметр на экваторе равный 1 392 000 км, в 109 раз больше земного. Период вращения на экваторе – 25,4 дня и 34 дня у полюсов. Масса Солнца 2х10 в 27 степени тонн, примерно в 332950 раз больше массы Земли. Температура внутри ядра примерно 15 млн. градусов Цельсия. Температура на поверхности около 5500 градусов Цельсия. По химическому составу Солнце состоит из 75% водорода, а из прочих 25% элементов больше всего гелия. Теперь по порядку разберемся сколько планет вокруг солнца вращается, в Солнечной системе и характеристики планет.
Меркурий Четыре внутренние планеты (ближайшие к Солнцу) – Меркурий, Венера, Земля и Марс – имеют твердую поверхность. Они меньше, чем четыре планеты гиганта. Меркурий движется быстрее других планет, обжигаясь солнечными лучами днем и замерзая ночью.
Венера больше похожа на Землю размерами и яркостью. Наблюдение за нею затруднено из–за окутывающих ее облаков. Поверхность – раскаленная каменистая пустыня.
Земля по всей видимости, Земля сформировалась из газопылевого облака, как и другие планеты. Частички газа и пыли сталкиваясь, постепенно "растили" планету. Температура на поверхности достигла 5000 градусов Цельсия. Затем Земля остыла и покрылась твердой каменной корой. Но температура в недрах и по сей день довольно высока – 4500 градусов. Горные породы в недрах расплавлены и при извержении вулканов выливаются на поверхность. Только на земле есть вода. Поэтому тут и существует жизнь. Она расположена сравнительно близко к Солнцу, чтоб получать необходимые тепло и свет, но достаточно далеко, чтоб не сгореть.
Марс Из – за сходства с Землей полагали, что здесь существует жизнь. Но опустившийся на поверхность Марса космический аппарат признаков жизни не обнаружил. Это четвертая по порядку планета.
Юпитер Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун состоят из водорода и других газов. Юпитер превосходит Землю более чем в 10 раз по диаметру, в 300 раз по массе и в 1300 раз по объему. Он более чем вдвое массивнее всех планет Солнечной системы вместе взятых. Сколько планете Юпитер нужно, чтобы стать звездой? Нужно его массу увеличить в 75 раз!
Сатурн Номер 2, по величине из планет солнечной системы. Сатурн привлекает к себе взгляды благодаря системе колец, образованную из льда, камней и пыли, которые обращаются вокруг планеты. Существует три главных кольца с внешним диаметром 270000 км, но толщина их около 30 метров.
Уран Уникальная планета Солнечной системы. Ее особенность в том, что она вращается вокруг Солнца не как все, а "лежа на боку". Уран тоже имеет кольца, хотя их труднее увидеть. В 1986 г. "Вояжер –2" пролетел на расстоянии 64 000 км, у него было шесть часов на фотосъемку, которые он с успехом реализовал.
Нептун На данный момент, Нептун считается последней планетой Солнечной системы. Его открытие происходило способом математических расчетов, а потом уже увидели в телескоп. В 1989 году, "Вояжер–2" пролетел мимо. Он сделал поразительные фотоснимки голубой поверхности Нептуна и его самого крупного спутника Тритона.
24 августа 2006 года Плутон потерял статус планеты. Международный астрономический союз вынес решение о том, какое небесное тело следует считать планетой. Плутон не удовлетворяет требованиям новой формулировки и теряет свой «планетарный статус», в то же время Плутон переходит в новое качество и становится прообразом отдельного класса карликовых планет.
Ориентировочно 5–6 миллиардов лет назад одно из газопылевых облаков нашей большой Галактики (Млечного пути, имеющее форму диска, начало сжиматься к центру, понемногу формируя нынешнее Солнце. Дальше, по одной из теорий, под действием мощных сил притяжения, большое количество частиц пыли и газа, вращающихся вокруг Солнца, стали слипаться в шары – образуя будущие планеты. Как гласит другая теория, газопылевое облако сразу распалось на раздельные скопления частиц, которые, сжимались и уплотнялись, образовав нынешние планеты. Теперь 8 планет вокруг Солнца вращается постоянно.
2. Планеты и их спутники
Спутники планет – это небольшие тела Солнечной системы, обращающиеся вокруг планет под действием их притяжения. В настоящее время открыто 165 спутников планет. Ближайшие к Солнцу планеты – Меркурий и Венера не имеют естественных спутников. Земля имеет единственный естественный спутник – Луну.
Марс имеет два спутника - Фобос и Деймос, открытые Холлом в 1877 году. Эти спутники известны своей близостью к планете и весьма быстрым движением. В течение марсианских суток Фобос дважды восходит и дважды заходит. Деймос перемещается по небосводу медленнее: с момента его восхода над горизонтом до захода проходит более двух с половиной суток. Оба спутника Марса движутся почти точно в плоскости его экватора. С помощью космических аппаратов установлено, что Фобос и Деймос имеют неправильную форму и в своем орбитальном движении остаются повернутыми к планете всегда одной и той же стороной.
Система спутников Юпитера в настоящее время содержит 63 спутника. До 1999 года были известны 16 спутников Юпитера, которые подразделяются на 4 группы. Это галилеевы спутники, названные по имени их первооткрывателя Галилео Галилея, - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Названия для этих спутников предложены немецким астрономом Симоном Мариусом, который наблюдал эти спутники одновременно с Галилео Галилеем. Они отличаются большими размерами, Ио и Европа имеют размер Луны, Каллисто по размеру равна Меркурию, а Ганимед - крупнейший спутник солнечной системы, его диаметр равен 5262 км. По сравнению с другими спутниками галилеевские исследованы более детально. В очень хороших атмосферных условиях можно различить диски этих спутников и даже заметить некоторые детали на поверхности. Из всех лун наиболее живописна Ио, которая вращается в наибольшей близости к Юпитеру. Цвет Ио совершенно необыкновенный — это смесь черного, красного и желтого. Такая удивительная окраска объясняется тем, что из недр Ио было извергнуто большое количество серы. Съемочные камеры «Вояджера» показали на Ио несколько действующих вулканов; они выбрасывают фонтаны серы на 200 км ввысь над поверхностью. Серная лава вылетает наружу со скоростью 1000 м в секунду. Некоторое количество этого лавового вещества вырывается из поля тяготения Ио и образует кольцо, опоясывающее Юпитер. Поверхность Ио молода. Мы можем судить об этом по тому, что на ней почти нет метеоритных кратеров. Орбита Ио проходит менее чем в 400 000 км от Юпитера. Поэтому Ио подвергается возмущающему действию огромных приливных сил. Постоянное чередование растягивающих и сжимающих приливов внутри Ио порождает интенсивное внутреннее трение. Благодаря этому внутренние области остаются горячими и расплавленными, несмотря на огромное удаление Ио от Солнца. У Европы самая светлая поверхность. На одну пятую Европа состоит из воды, которая образует на ней ледяной панцирь толщиной в 100 км. Это ледяное покрытие так же сильно отражает свет, как облака Венеры.
Система Сатурна содержит 59 спутников. Первый спутник был открыт Гюйгенсом в 1655 году. Это самый большой спутник Сатурна Титан. Самый большой спутник Сатурна – Титан – один из величайших спутников в Солнечной системе по размерам и по массе. Его диаметр приблизительно такой же, как диаметр Ганимеда. Титан окружен атмосферой. В ней движутся непрозрачные облака. Титан, по своей величине превосходит планету Меркурий. Астрономы считают, что эта луна состоит из равных количеств камня и водяного льда. Но самым замечательным представляется тот факт, что у Титана есть толстый слой атмосферы, состоящей главным образом из азота с некоторой примесью метана. Никакая другая луна во всей Солнечной системе не имеет атмосферы. Атмосферное давление на Титане не намного больше, чем на Земле, зато температура - всего -180°С. При такой температуре метан существует как в виде газа, так и в виде жидкости, а также как твердое вещество - в зависимости от конкретных местных условий. Так что Титан в некотором смысле похож на Землю: там может быть дождь, и снег, и океаны, и реки. Разница лишь в том, что все это состоит не из воды, а из метана. Все спутники Сатурна, кроме Фебы, обращаются в прямом направлении. Феба движется по орбите с довольно большим эксцентриситетом в обратном направлении.
Система спутников Урана включает 27 спутников. Система спутников Урана состоит из 15 регулярных спутников, движущихся в плоскости экватора Урана на почти круговых орбитах и 5 далеких нерегулярных спутников, открытых в 1997 и 1999 годах, движущихся на орбитах с большими наклонами и эксцентриситетами. Пять больших спутников Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон и Миранда были открыты при наземных наблюдениях Ласселом, Гершелем и Койпером. Они вращаются по орбитам плоскости которых практически совпадают между собой. Самый удивительный из них - Миранда, около 500 км в поперечнике. Его поверхность поражает разнообразием долин, ущелий и крутых скал. Кажется, что эта луна сплавлена из трех или четырех огромных каменных обломков. Возможно, они представляют собой остатки прежней луны, некогда столкнувшейся с астероидом, а теперь сумевшей вновь собрать воедино свои обломки. Девять спутников открыты при пролете Вояджера в 1986 году. Они были названы именами действующих лиц пьес Шекспира - Корделия, Афелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда и Белинда. Пятнадцатый спутник Пак был открыт Синнотом в 1985 году. В 1997 году были открыты два далеких нерегулярных спутника Урана - Калибан и Сикоракса. В 1999 г. найдены еще три далеких спутника, которые также получили имена действующих лиц пьесы Шекспира "Буря" - Просперо, Сетебос и Стефано. В 1999 году на снимках, сделанных 13 лет назад Вояджером 2, был открыт еще один спутник на орбите Белинды, который имеет предварительное обозначение S/1986 U10. В 2001 г. открыт еще один далекий спутник Урана S/2001 U1.
Система спутников Нептуна содержит 13 спутников, два из которых были открыты наземными наблюдениями - Тритон и Нереида, а шесть спутников открыты при пролете Вояджера - Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса и Протей. Тритон был открыт в 1846 г., через две недели после открытия самого Нептуна. По размерам и массе он больше Луны. Имеет обратное направление орбитального движения. Подобно Земле, Тритон имеет азотную атмосферу, а состоит он на семь десятых из твердой породы и на три десятых из воды. Вблизи южного полюса Тритона "Вояджер-2" сделал снимки красного льда, а на экваторе он сфотографировал голубой лед из замершего метана. На Тритоне имеются громадные скалы, изрезанные водяным льдом, а также бесчисленное количество кратеров. Нептун изменяет направление движения комет, попадающих в Солнечную систему извне. Возможно, некоторые из них сталкивались с Тритоном, и в результате этих соударений возникли его кратеры. На Тритоне есть темные полосы вулканического происхождения. Ученые полагают, что лед, состоящий из замерзшей воды, метана и азота, был извергнут из глубин Тритона через вулканы.
Вопрос о происхождении наблюдаемых систем спутников очень важен, он является одним из узловых вопросов современной космогонии.
3. Расчёт центростремительного ускорения Титана, силы гравитационного взаимодействия Сатурна и Титана
Планета Сатурн : m=5,683•10 кг
Спутник Титан : m=1,3452•10 кг
Расстояние до планеты : 1,2•10 м
F = G•m•m
R
F = 6,67•10• 5,683•10•1,3452•10 = 3,5•10 Н
(1,2•10)
а (Центростремительное ускорение, м/с)
а=2,6•10 м/с
Аналогичные расчеты проведены и на примерах других планет и их спутниках (см. приложение).
4. Заключение
Работая над данным проектом я узнал, как велики масштабы Солнечной системы. Убедился, что все тела во Вселенной состоят из одних и тех же химических элементов, что подтверждает происхождение и развитие космических тел. Описание взаимодействия планет и спутников подтверждает законы гравитации. Я получил знания о количестве и названиях основных спутников планет и их кратких характеристик. Не всегда можно объяснить цель исследования космоса, несмотря на большие затраты на космические исследования. Не все положительно воспринимают эти затраты. Но история подтверждает, что большинство открытий оспаривалось и не принималось в первые годы, но позже эти открытия становились неотъемлимой частью жизни человека. Наше Солнце стареющая звезда. И примерно через 5 млрд лет оно переродится в другую звезду. Старея, Солнце будет раздуваться и превращаться в Красный гигант. Увеличившись в размерах оно поглотит Землю. Может быть тогда, найденные планеты и их спутники с хорошими условиями и пригодится человечеству.
5. Используемые источники:
Рисунки и фото планет https://droplak.ru/?p=8267 , https://obvaldefoltovi4.livejournal.com/3711812.html
Картинка с телескопом https://app.sm-news.ru/news/obrazovanie/v-smolenske-shkolniki-soydutsya-v-finale-olimpiady-po-astronomii/
Галилей https://neobychno.com/10083/znamenitye-innovatory-nepojmannye-vory-top-5/
Солнечная система https://fonwall.ru/wallpaper/planetyi-orbityi-koltsa-tumannost-3680.html
Планеты https://perekop.org/5983
Юпитер https://observer-msk.ru/info/articles/yupiter_tsar_sredi_planet/
Спутники Юпитера https://vovachi.livejournal.com/3299166.html, https://spacegid.com/sputniki-yupitera.html#ixzz5FLOEIWp4, https://spacegid.com/sputniki-yupitera.html#ixzz5FLfhb626
Сатурн https://multiurok.ru/files/priezientatsiia-planiety-ghighanty.htm
https://obvaldefoltovi4.livejournal.com/3711812.html
Европа https://photo-fact.ru/index.php/v-mire/7929-na-sputnike-yupitera-evrope-vozmozhna-zhizn-uchenie
Спутники Нептуна https://v-kosmose.com/neptun/sputniki/
Юпитер https://v-kosmose.com/planeta-yupiter-2/
спутники https://pics-about-space.com/all-the-planets-in-space-in-order
Спутники Сатурна : https://fb.ru/article/119694/interesnyie-faktyi-o-saturne-ego-koltsah-i-sputnikah
