Солнечная система – система небесных тел, состоящая из Солнца, 9 больших планет и их спутников, десятков тысяч малых планет и их спутников, десятков тысяч малых планет (астероидов), множества комет, мелких метеорных тел и межпланетного газа и пыли. Всё в солнечной системе определяется Солнцем, которое является самым массивным телом и единственным, обладающим собственным свечением. Солнце – обычная звезда главной последовательности с абсолютной звёздной величиной +5. Его объём в миллион раз превышает объём Земли, однако по сравнению со звёздами-гигантами Солнце очень мало. Остальные члены Солнечной системы светят отражённым солнечным светом и выглядят такими яркими на небе, что не трудно и забыть, что для вселенной в целом они даже отдалённо не являются столь важными объектами, какими представляются нам. Девять планет обращаются вокруг Солнца по эллипсам (мало отличающимся от окружностей) почти в одной плоскости в порядке удаления от Солнца: Меркурий, Венера, Земля (с Луной), Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.
Планеты делятся на две отчётливо различающиеся группы. В первую входят относительно небольшие планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс, с диаметрами от 12756 км (Земля) до 4880 км (Меркурий). Эти планеты имеют некоторые общие характеристики. Все они, например, имеют твёрдую поверхность и, по-видимому, состоят из сходного по составу вещества, хотя Земля и Меркурий более плотные чем Марс и Венера. Их орбиты в общем не отличаются от круговых, только орбиты Меркурия и Марса более вытянуты чем у Земли и Венеры. Меркурий и Венеру называют внутренними планетами, поскольку их орбиты лежат внутри земной; они, как и Луна, бывают в разных фазах – от новой до полной – и остаются в той же части неба, что и Солнце. У Меркурия и Венеры нет спутников, Земля имеет один спутник (известную нам Луну), у Марса два спутника – Фобос и Деймос, оба очень маленькие и явно отличаются по своей природе от Луны.
За Марсом находится широкий провал, в котором движутся тысячи небольших тел, называемых астероидами, планетоидами или малыми планетами. Диаметр даже самого большого из них – Цереры – составляет лишь около 1000 – 1200 км.
Далеко за основной зоной астероидов находятся четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Эти планеты совершенно отличны от планет земной Группы: они скорее газовые и жидкие чем твёрдые, с очень плотными атмосферами. Их масса настолько велика, что они были способны удержать большую часть первоначального водорода. Так, скорость убегания для Юпитера составляет 60 км/с, тогда как для Земли она равна 11,2 км/с. Их среднее расстояния от Солнца составляют от 778 млн. км (Юпитер) до 4497 млн. км (Нептун). Планеты-гиганты имеют много общего, но сильно отличаются в деталях. Их плотности относительно низки, а плотность Сатурна даже меньше плотности воды. Хотя Юпитер виден исключительно благодаря отражённому от него солнечному свету, планета имеет также собственные источники тепла. Однако, несмотря на то, что температура его ядра должна быть высокой, она далеко недостаточна, чтобы там начались ядерные реакции, поэтому Юпитер нельзя сравнивать со звездой вроде Солнца.
Пять планет – Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн – известны с древних времён, поскольку все они хорошо видны невооружённым глазом. Уран, который находится на пределе видимости невооружённым глазом, был случайно открыт в 1781г. Все гиганты сопровождаются свитами спутников: Юпитер имеет 14 спутников, Сатурн – 15, Уран – 5 и Нептун – 2. Некоторый из спутников имеют размеры планет с диаметрами, по крайней мере равными диаметру Меркурия. Самая удалённая из известных планет – Плутон – была открыта в 1930 г. Это отнюдь не гигант, по размерам он меньше Земли, и его обычно относят к планетам земной группы, хотя известно о нём очень мало.
Чем ближе планета к Солнцу, тем больше её линейная и угловая скорости и короче период обращения вокруг Солнца. В то время как плоскости орбит большинства планет близки к плоскости земной орбиты (разница составляет 7 градусов для Меркурия и много меньше для других планет), орбита Плутона наклонена к ней относительно сильно – на 17 градусов и настолько вытянута, что при наибольшем сближении с Солнцем Плутон подходит к нему ближе чем Нептун. По всей вероятности, Плутон образует свой собственный класс планет; возможно даже, что некогда он был спутником Нептуна и лишь позднее обрёл независимость.
Кометы также являются членами Солнечной системы. Это большие образования из разреженного газа и пылевых частиц с очень малым твёрдым ядром, они также обращаются вокруг Солнца. Большинство из них имеет эллиптические орбиты, выходящие за орбиту Плутона, так что диаметр последней лишь условно принимается за диаметр Солнечной системы. Кроме того, вокруг Солнца обращаются по эллипсам бесчисленные метеорные тела (их можно рассматривать как своеобразный мусор в Солнечной системе, некоторые метеорные тела определённо связаны с кометами) размером от песчинки до мелкого астероида. Вместе с астероидами и кометами они относятся к малым телам Солнечной системы. Пространство между планетами заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Его пронизывают электромагнитные излучения; оно носитель магнитных и гравитационных полей.
Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и примерно в 333000 раз массивнее Земли. Масса всех планет составляет всего лишь около 0,1% от массы Солнца, поэтому оно силой своего притяжения управляет движением всех членов Солнечной системы.
Законы Кеплера. Первый закон Кеплера: орбита каждой планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй закон Кеплера (закон площадей): радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади. Третий закон Кеплера: квадраты сидерических периодов обращения двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.
Методы изучения физической природы тел Солнечной системы.
1. Применение спектрального анализа. Важнейшим источником информации о большинстве небесных объектов является их изучение. Наиболее ценные и разнообразные сведения о телах позволяет получить спектральный анализ их изучения. Он позволяет установить из анализа излучения качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое.