Номер 3, страница 147 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

3. Как объясняются существенные различия по химическому составу и по массе между планетами земной группы и планетами-гигантами?

3. Существенные различия в массе и химическом составе между планетами земной группы и планетами-гигантами объясняются условиями, которые существовали в протопланетном диске на заре формирования Солнечной системы.

Ключевым фактором является градиент температуры в зависимости от расстояния до молодого Солнца. Вблизи Солнца, где формировались планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), температура была очень высокой. Из-за этого в твердое состояние могли перейти только тугоплавкие вещества: металлы (железо, никель) и силикаты (соединения кремния), из которых состоят скальные породы. Легкие и летучие элементы и соединения, такие как водород, гелий, вода, метан и аммиак, оставались в газообразном состоянии и уносились давлением света и солнечным ветром во внешние области системы. В результате, планеты земной группы формировались из относительно малого количества доступного твердого материала, что привело к их небольшой массе и высокой плотности. Их гравитация была недостаточной, чтобы удержать значительные объемы легких газов.

Во внешней части Солнечной системы, за так называемой «линией льда» (или «снеговой линией»), температура была достаточно низкой (ниже точки замерзания воды, около $150–170$ K). Это позволило не только металлам и силикатам, но и летучим соединениям — водяному льду, аммиаку, метану — конденсироваться в твердые частицы. Таким образом, общее количество твердого материала, доступного для образования планет, было здесь в разы больше. Это позволило сформироваться очень массивным твердым ядрам (примерно в 10 раз массивнее Земли). Достигнув такой критической массы, эти ядра своей мощной гравитацией начали активно захватывать и удерживать огромные объемы окружающего газа, в первую очередь самые распространенные во Вселенной элементы — водород и гелий. Этот процесс лавинообразной аккреции газа привел к формированию планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) с их колоссальной массой и преимущественно газовым или газово-ледяным составом.

Таким образом, различие в начальных условиях — высокая температура вблизи Солнца и низкая на удалении от него — предопределило разделение планет на два четко выраженных класса: маленькие, плотные, каменистые планеты во внутренней Солнечной системе и огромные, массивные гиганты во внешней.

Ответ: Различия в массе и химическом составе планет земной группы и планет-гигантов объясняются температурными условиями в протопланетном диске на раннем этапе формирования Солнечной системы. Во внутренней, горячей части диска могли конденсироваться только тугоплавкие металлы и силикаты, что привело к образованию небольших каменистых планет. Во внешней, холодной части за «линией льда» конденсировались также и льды (вода, аммиак, метан), что позволило сформироваться массивным ядрам, которые затем своей гравитацией притянули огромные объемы водорода и гелия, став газовыми и ледяными гигантами.