 |
Мегамир. Солнечная система.
|
|
|
|
Солнце – желтый карлик, в составе галактики Млечный Путь, представляет собой плазменный шар, плотностью 1,4 г/см3, t (поверхности) = 6 000 С. Имеет корону, в которой находятся факелы – протуберанцы. Солнечная активность имеет цикличность – 11 лет. Возраст Солнечной системы – 4,5-5 млрд. лет.
Солнечная система состоит из 8 планет, включая Землю, которые обращаются вокруг Солнца, на расстояниях нескольких млрд. км.
В Солнечную систему входят также спутники планет, астероиды, кометы, метеорные тела, солнечный ветер.
Планеты делятся на 2 группы по физическим характеристикам:
1) внутренние планеты, земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс),
2) внешние планеты – гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).
Плутон близок к 1 группе.
Планеты расположены в следующем порядке от Солнца:
- Меркурий,
- Венера,
- Земля (1 спутник - Луна),
- Марс (2 спутника – Фобос и Деймос),
- Юпитер (15 спутников),
- Сатурн (16),
- Уран (5),
- Нептун (2),
- Плутон (1). По последним данным не является планетой!!!
Расстояние от Солнца до Земли = 149,6 млн. км (астрономическая единица).
Свет от Солнца до Земли доходит за время = 8 мин. 19 сек.
Все планеты движутся в одном направлении, в одной плоскости (кроме Плутона). Движение планет вокруг Солнца описывается законами Кеплера.
Строение планет.
В настоящее время изучены атмосфера и поверхность Венеры, Марса, сфотографированы поверхность Меркурия, Венеры, Юпитера, Сатурна, Луны и др. спутников, колец Сатурна и Юпитера. Исследованы физические и химические свойства пород планет.
Строение планет слоистое, выделяют несколько сферических оболочек, различных по хим. составу, фазовому состоянию, плотности и др.
Планеты земной группы имеют твердые оболочки и газовую атмосферу (кроме Меркурия). Земля имеет водную оболочку – гидросферу и биосферу. На Марсе – криосфера – лед в грунте (вечная мерзлота).
|
|
|
В твердых оболочках планет выделяется:
1. кора – самая внешняя, твердая тонкая оболочка (10-100 км),
2. мантия – твердая толстая (1000-3000 км),
3. ядро – наиболее плотная часть недр.
Ядро планет (кроме Марса), состоящее из Fe, Ni (у Земли), подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твердое). Т0 в центре Земли = 4000-5000 К.
Планеты-гиганты по химическому составу различны: Юпитер и Сатурн содержат Н и Не (как и Солнце), Уран и Нептун – тяжелые элементы.
Недра Юпитера и Сатурна находятся в жидком состоянии (Т0 в центре Юпитера = 30 000 К), Урана и Нептуна – каменистом.
Эволюция вселенной
Первая релятивистская модель Вселенной, основанная на новой теории тяготения, была предложена А. Эйнштейном в 1917 году. Модель эта описывала статическую Вселенную.
В 1922-1924 годах советским математиком А. Фридманом, а позже и другими учеными были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени. Из них следовало, что звездные системы не могут находиться в среднем на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться – это результат сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах.
1929 г. Э. Хаббл установил, что свет от далеких галактик смещается в сторону красного конца спектра. Это явление получило название «явления красного смещения». Оно свидетельствует об удалении (разбегании) галактик от наблюдателя
Согласно современной концепции «горячей Вселенной», «вещественная» Вселенная появилась из физического вакуума в результате «Большого взрыва» около 13 млрд. 700 млн. лет назад. В первоначальный момент своего существования Вселенная находилась в состоянии «ядерной капли», размеры которой были сопоставимы с размером атомного ядра, а плотность ее была равной 1093 г/см3 – эра хаоса (от 0 до 10-33 с).
|
|
|
Вещество Вселенной начало быстро расширяться и остывать. Нуклоны получили возможность связываться, образуя атомные ядра – адронная эра (от10-33 с до 10-5 с). Через доли секунды после ее начала все нейтроны оказались связанными с частью протонов, образовав ядра гелия и дейтерия. Вселенная продолжала расширяться и остывать. Еще через некоторое время температура Вселенной снизилась до 3000 К. Электроны теперь смогли прочно соединиться с ядрами. Образовались атомы водорода и гелия – лептонная эра (10-5 до 10 с).
Свободные электроны быстро исчезли, прекратилось их взаимодействие с фотонами, барионное вещество Вселенной стало прозрачным. Излучение отделилось от атомарного вещества и образовало то, что в нашу эпоху назвали «реликтовым излучением» - радиационная (фотонная 10 с до 1 млн. лет) эра. Реликтовое излучение экспериментально было обнаружено в 1964 г. Это выдающееся открытие и серьезное подтверждение концепции горячей Вселенной.
Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые сближались, сливались, образуя громадные комплексы. Это современная – звездная эра.
Строение и эволюция звёзд
Большинство звезд находится в стационарном состоянии (т.е. без изменений физических характеристик). Однако существуют звезды переменные и нестационарные (молодые).
Процесс звездообразования идет непрерывно, он происходит и сейчас.
1 этап – гравитационное сжатие (молодые звезды образуются в результате гравитационной конденсации вещества из межзвездной среды).
1. Под действием гравитации протозвезда сжимается и разогревается. Начинается термоядерная реакция превращения Н в Не. Возрастает давление
2. Наступает гидростатическое равновесие между действием гравитационных сил и внутренним давлением.
3. Когда почти весь Н израсходован, Т снижается. Размер звезды и ее светимость увеличиваются, она превращается в красный гигант
2 этап - дальнейшая эволюция звезды зависит от ее массы:
если масса (звезды) < 1,4 массы (Солнца)
Внешние слои звезды отделяются и рассеиваются в пространстве. Внутренние - (плотные и горячие) образуют белый карлик. Звезда остывает, излучает все меньше и переходит в желтый, красный, а затем в невидимый черный карлик.
|
|
|
если масса (звезды) > 1,4 массы (Солнца),
1. После прекращения термоядерной реакции в ядре, огромные гравитационные силы приводят к гравитационному коллапсу – очень быстрому сжатию.
2. Центральная область звезды становится сверхплотной нейтронной звездой, электроны вдавливаются в протоны с образованием нейтронов, t = 1 млрд С), а периферические сферы звезды сбрасываются под действием внутреннего давления. Происходит вспышка сверхновой звезды. Выделяется чудовищная Е, на месте вспышки остается газовая туманность.
Если центральная область звезды будет сжата до величины гравитационного радиуса r = 2GM / c 2 (для Солнца - 3 км, для Земли – 0,9 см), то образуется черная дыра – область, в которой огромное поле тяготения не позволяет выйти из нее ни частицам, ни излучению (превышение скорости света, искривление пространства, замедление времени).
Происхождение планет.
Существуют различные гипотезы происхождения Солнечной системы.
Предполагается, что планеты возникли одновременно около 4,6 млрд. лет назад из газово-пылевой туманности с молодым Солнцем в центре.
Произошла конденсация облака межзвездного вещества в силу его гравитационной неустойчивости. По некоторым данным, уплотнение произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды, ускорившей процесс конденсации и обеспечившей содержание тяжелых элементов в составе газовой туманности.
Протопланетное облако было неустойчивым, плоским, в форме диска из газовых колец, которые превратились в 9 планет.
В настоящее время превалирует идея холодного, а не горячего начального состояния планет, возникших из частиц газово-пылевого облака (идея гетерогенной аккреции).
Астероиды, кометы, метеориты, вероятно, являются остатками протопланетного вещества (астероиды движутся между орбитами Марса и Юпитера, некоторые присоединились к планетам, некоторые - разрушились).
Происхождение систем регулярных спутников (т.е. движущихся в направлении вращения планеты по почти круговым орбитам Юпитера, Сатурна, Урана) объясняется повторением процесса образования планет Солнечной системы в малом масштабе.
Происхождение иррегулярных спутников (т.е. обладающих обратным движением) объясняются захватом их планетами.
Происхождение Луны (образование на околоземной орбите из нескольких крупных спутников, возможен захват Землей готовой Луны или отделение Луны от Земли).
|
|
|
