Номер 3, страница 296 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

3. Чем отличаются планеты земной группы от планет-гигантов? Чем эти отличия обусловлены?

Чем отличаются планеты земной группы от планет-гигантов?

Планеты земной группы и планеты-гиганты представляют собой два фундаментально разных класса планет в Солнечной системе, различающихся по множеству ключевых характеристик:

1. Состав и строение.

Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) состоят в основном из тяжелых элементов: силикатных пород и металлов (железо, никель). Они имеют четко выраженную твердую поверхность и высокую среднюю плотность.

Планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) состоят преимущественно из легких элементов. Юпитер и Сатурн — это газовые гиганты, состоящие в основном из водорода и гелия. Уран и Нептун — ледяные гиганты, содержащие, помимо водорода и гелия, значительное количество замерзших летучих веществ (воды, аммиака, метана), которые называют "льдами". У них нет твердой поверхности, а их средняя плотность низкая (у Сатурна она даже меньше плотности воды).

2. Размер и масса.

Планеты земной группы имеют относительно небольшие размеры и массу.

Планеты-гиганты значительно превосходят их по этим параметрам. Масса одного лишь Юпитера в 2,5 раза больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых.

3. Расположение в Солнечной системе.

Планеты земной группы находятся во внутренней части Солнечной системы, близко к Солнцу.

Планеты-гиганты расположены во внешней части Солнечной системы, далеко от Солнца.

4. Спутники и кольца.

У планет земной группы мало спутников (у Земли — 1, у Марса — 2, у Меркурия и Венеры их нет) и отсутствуют кольца.

Все планеты-гиганты обладают большим количеством спутников и имеют системы колец, состоящие из частиц льда и пыли (наиболее известны кольца Сатурна).

5. Вращение и атмосфера.

Планеты-гиганты вращаются очень быстро (период вращения от 10 до 17 часов), что приводит к их заметному сжатию у полюсов. Их атмосферы очень мощные и плотные, состоят в основном из водорода и гелия.

Планеты земной группы вращаются медленнее, а их атмосферы (если есть) значительно менее массивны.

Ответ: Планеты земной группы — это небольшие, плотные, каменисто-металлические тела с твердой поверхностью, малым числом спутников и без колец, расположенные близко к Солнцу. Планеты-гиганты — это огромные, массивные тела с низкой плотностью, состоящие в основном из газов и льдов, без твердой поверхности, с мощными атмосферами, многочисленными спутниками и системами колец, расположенные далеко от Солнца.

Чем эти отличия обусловлены?

Ключевая причина различий между двумя группами планет кроется в условиях, которые существовали в протопланетном диске на заре формирования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад. Основным фактором является температурный градиент в диске: чем ближе к молодому Солнцу, тем выше была температура.

Существовала условная граница, называемая "линией замерзания" или "снеговой линией". Она находилась примерно между орбитами Марса и Юпитера.

– Внутри снеговой линии (внутренняя часть Солнечной системы) температура была слишком высокой, чтобы летучие соединения, такие как вода ($H_2O$), аммиак ($NH_3$) и метан ($CH_4$), могли сконденсироваться в твердые частицы (лед). Здесь могли существовать в твердом виде только тугоплавкие вещества — металлы и силикатные породы. Поскольку этих веществ в протопланетном диске было относительно мало, из них смогли сформироваться лишь небольшие по массе планеты — планеты земной группы.

– За снеговой линией (внешняя часть Солнечной системы) температура была достаточно низкой для конденсации не только металлов и пород, но и огромного количества летучих соединений (льдов). Это привело к тому, что твердого строительного материала здесь было на порядок больше. Из-за этого зародыши планет смогли быстро набрать большую массу.

Достигнув критической массы (порядка $10$ масс Земли, или $10 M_{⊕}$), эти массивные ядра получили возможность своим мощным гравитационным полем захватывать и удерживать легчайшие и самые распространенные газы в туманности — водород и гелий. Этот процесс, называемый аккрецией газа, привел к формированию огромных газовых и ледяных гигантов.

Планеты земной группы, не набрав достаточной массы, не смогли удержать значительные объемы водорода и гелия, которые впоследствии были "сдуты" из внутренней части Солнечной системы мощным солнечным ветром молодого Солнца.

Ответ: Отличия обусловлены условиями формирования планет в протопланетном диске. Во внутренней, горячей части диска могли конденсироваться только тугоплавкие металлы и породы, из которых сформировались небольшие планеты земной группы. Во внешней, холодной части за "линией замерзания" конденсировались также многочисленные льды, что позволило сформироваться массивным ядрам, которые затем притянули к себе огромные объемы газа (водорода и гелия), став планетами-гигантами.