Номер 4, страница 261 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 71. Эволюция планет земной группы. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 4, страница 261.

4. В чём особенность образования планет земной группы?

Решение

Особенности образования планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) определяются их положением во внутренней части протопланетного диска, близко к молодому Солнцу. Процесс их формирования можно разделить на несколько ключевых этапов, отличающих их от планет-гигантов.

1. Температурные условия и «линия инея» (снеговая линия):

В ранней Солнечной системе существовал сильный градиент температур: чем ближе к прото-Солнцу, тем выше была температура. Существует условная граница, называемая «линией инея» или снеговой линией, которая находилась примерно между орбитами Марса и Юпитера.

• Внутри снеговой линии (где формировались планеты земной группы) температура была слишком высокой для того, чтобы летучие соединения, такие как вода ($H_2O$), аммиак ($NH_3$) и метан ($CH_4$), могли конденсироваться в твердые частицы (лед). Здесь в твердом состоянии могли существовать только тугоплавкие вещества: металлы (железо, никель) и силикаты (каменные породы).
• За снеговой линией температура была достаточно низкой, чтобы летучие соединения замерзали. Это привело к тому, что общее количество твердого вещества, доступного для формирования планет, было там в несколько раз больше.

2. Состав и процесс аккреции:

Из-за ограниченного набора строительных материалов (только металлы и силикаты) протопланеты в этой зоне росли медленнее. Процесс формирования шел путем аккреции:

• Мельчайшие пылинки слипались, образуя более крупные тела — планетезимали (размером в несколько километров).
• Планетезимали, в свою очередь, сталкивались и объединялись под действием гравитации, формируя более крупные протопланеты.
• На финальной стадии произошла серия гигантских столкновений между несколькими десятками протопланет, в результате которых и сформировались четыре планеты земной группы с их нынешними массами и орбитами.

3. Размер и атмосфера:

Так как тугоплавкие вещества составляли лишь малую долю (около 0.6%) от общей массы протопланетного диска, планеты земной группы не смогли набрать большую массу. Их гравитация оказалась недостаточной для захвата и удержания значительных объемов легких газов — водорода и гелия, которые составляли основную массу туманности. Кроме того, мощный солнечный ветер молодого Солнца быстро «сдул» остатки этих газов из внутренней части системы.

В результате планеты земной группы получились небольшими, плотными, каменистыми телами с твердой поверхностью. Их современные (вторичные) атмосферы образовались значительно позже за счет вулканической дегазации недр и частичной доставки летучих веществ кометами и астероидами из внешних областей Солнечной системы.

В отличие от них, за снеговой линией ядра планет-гигантов быстро росли за счет аккреции не только камня и металлов, но и льдов. Достигнув массы в несколько масс Земли, они смогли своей мощной гравитацией захватить огромные объемы водорода и гелия, превратившись в газовых гигантов.

Ответ: Главная особенность образования планет земной группы заключается в том, что они формировались во внутренней, горячей части протопланетного диска (внутри «снеговой линии»). Это привело к тому, что их строительным материалом могли быть только тугоплавкие вещества (металлы и силикаты). Из-за относительного дефицита этого материала планеты выросли небольшими по размеру и массе, получились плотными и каменистыми, и не смогли удержать первичную атмосферу из водорода и гелия.