Файл: Солнечная система.pdf

Введение.

Давным-давно люди смотрели в небо и видели звезды, только звезды, россыпи сверкающих алмазов. И каждую ночь они собирались вместе под необъятных размеров лоскутом черного бархата, усеянном миллионами звезд. Вся их жизнь была наполнена сказкой... Сказкой, которой нет конца, ибо все бесконечно. И каждый день в одно и тоже время тускнели алмазы, скрываясь под пеленой Нового Дня. Темные краски Ночи сменялись переливающейся симфонией пламени, пришествие Дня ознаменовывалось появлением яркого огня. "Бог Огня вернулся..." - говорили древние. Огонь... Люди поклонялись Ему вечно, со времен своего появления на этой земле. Он дал нам жизнь, пищу, все вокруг. Он дал нам Землю, на которой мы живем. Да будет Он вечен...

Огонь, имя которому Солнце, действительно, дал нам свет, чтобы мы жили, дал нам тепло, чтобы мы чувствовали себя комфортно. Все вокруг возникло благодаря ему, Солнцу. Захватив из внешней среды газово-пылевое облако, Солнце обладает достаточной гравитационной силой, чтобы удержать вблизи не только нашу Землю, но и еще восемь планет и пояс астероидов. Периодически пролетают кометы, также движимые солнечной гравитацией. Все это вместе: Солнце, планеты, астероиды, кометы - в совокупности образует Солнечную систему.

Общие сведения о Солнечной системе.

Солнечная система состоит из Солнца, планет, спутников планет, астероидов и их осколков, комет и межпланетной среды. Внешняя граница, по-видимому, находится на расстоянии около 200 тыс. а.е. от Солнца. Возраст Солнечной системы около 5 млрд. лет. Расположена вблизи плоскости галактики на расстоянии около 26 тыс. световых лет (около 250 тыс. млрд. км) от галактического центра и вращается вокруг него с линейной скоростью около 220 км/с.

Солнечная система вместе с миллионами других звезд и звездных систем образует Млечный путь. Так как Солнце находится на окраине Млечного Пути, то в ясную ночь мы видим его в виде широкого раскинувшегося слабо мерцающего "пояса".

В последнее время человечество узнало о планетах и звездах достаточно много: нам стали известны их размеры и вес, состав и приблизительные расстояния от них до Солнца, скорости их вращения. Помимо всего прочего, современная аппаратура, приборы позволили выяснить, как возникла Вселенная, звезды (в частности, и наша Солнечная система).

Наше Солнце и планеты возникли приблизительно пять миллиардов лет назад из частиц газа и пыли, которых и в настоящее время во Вселенной предостаточно. Частицы эти взаимно притягиваются, со временем собираясь в разнообразных местах Вселенной в своего рода облака высокой плотности. Далее возросшая сила тяготения привела к дальнейшему сжатию облака, в котором при этом повышалась температура (и давление тоже). В конце концов облако начинает пылать - так, возможно, возникло наше Солнце. Остальные частицы собирались вместе и дальше уплотнялись, начиная все быстрее вращаться вокруг нового светила. Увеличивающаяся скорость вращения увеличивала и центробежную силу остальных частиц, которая не позволяла веществу упасть на светило (Солнце), заставляя определенную часть собираться вокруг центрального светила.

Оставшиеся частицы сформировали кольцо, подобное кольцам Сатурна, но больших, естественно. В кольце возникли вихри (более или менее упорядоченные), в которых вещество под воздействием силы тяготения стало концентрироваться. Причем все зависело от величины образовавшегося вихря. Позднее из вихрей разного размера и сформировались разные планеты.

Общая структура Солнечной системы была раскрыта в середине 16 в. Н. Коперником, который обосновал представление о движении планет вокруг Солнца. Такая модель Солнечной системы получила название гелиоцентрической. В 17 в. И. Кеплер открыл законы движения планет, а И. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Изучение физических характеристик космических тел, входящих в состав Солнечной системы, стало возможным только после изобретения Г. Галилеем в 1609 телескопа. Так, наблюдая солнечные пятна, Галилей впервые обнаружил вращение Солнца вокруг своей оси.

Давно установлено, что Вселенная состоит на 98% из простейших газов (на 73% из водорода, и на 25% из гелия; более тяжелые элементы - азот, углерод, металлы - вместе составляют незначительную часть - всего приблизительно 2%.)

Из вихрей, находящихся вблизи Солнца, водород и гелий испарился в глубины Вселенной. Так возникли планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они строили свои тела из оставшихся 2% тяжелых веществ. Более отдаленные вихри сохранили в своем составе газы. Так образовались планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, которые представляют собой газовые шары.

Объекты солнечной системы.

Меркурий.

Меркурий - ближайшая к Солнцу планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн. км), средний диаметр 4880 км, масса 3,3 * 10^23 кг (0,055 массы Земли). Меркурий практически лишен атмосферы, поверхность подобна лунной. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), меркурианские солнечные сутки (например, промежуток времени между двумя последовательными восходами Солнца) равны 176 суткам, т.е двум меркурианским годам.

Разница температур:

днем 750 градусов по Фаренгейту,

ночью - минус 320 по Фаренгейту.

Как и остальные планеты земной группы: Венера, Земля и Марс, - Меркурий состоит преимущественно из камня и металла. Этот своеобразный маленький мир "изрыт" кратерами, причем сама планета внешне похожа на соседку Земли - Луну.

А если сравнить с Землей:

- масса: 5,6% земной массы;

- диаметр: 38% земного.

Венера.

Венера - вторая по удаленности от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а.е. (108,2 млн. км), средний диаметр 12100 км, масса - 4,9 * 10^24 кг (0,82 массы Земли). Плотная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, давление у поверхности около 94 атмосфер, температура около 479 Цельсия. Поверхность в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Период обращения вокруг Солнца 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси 243 сутки.

Температура днем достигает 895 градусов по Фаренгейту (480 градусов Цельсия). Из-за плотной атмосферы и неблагоприятного состава газа планета не подходит для жизни человека.

После Луны Венера - самый яркий объект на земном небе.

Состав - преобладают каменисто-пустынные ландшафты. Планета состоит также преимущественно из камня и металла.

А если сравнить с Землей:

- масса: 82% земной;

- диаметр: 95% земного.

Интересные сведения: в то время как остальные планеты Солнечной системы движутся по эллиптической орбите (орбите в форме эллипса), орбита Венеры - почти идеальная окружность. Кроме того, это единственная планета Солнечной системы, на которой год (225 земных дней) длится меньше, чем день (241 земной день).

Земля.

Земля, третья планета от Солнца, является крупнейшей из 4-х внутренних планет, имеющих схожую с земной внутреннюю структуру. В процессе движения нашей планеты по орбите вокруг Солнца плоскость земного экватора (наклоненная к плоскости орбиты на угол 23^o45') перемещается параллельно самой себе таким образом, что в одних участках орбиты земной шар наклонен к Солнцу своим северным полушарием, а в других- южным, именно это и является причиной смены времён года. Кроме того расстояние от Земли до Солнца в различных точках орбиты неодинаковые, в перигелии (3 января) оно приблизительно на 2.5 млн. км. меньше, а в афелии (3 июля)- на столько же больше среднего расстояния, составляющего 149, 6 млн. км.
Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (361 млн. км.², или 71%), суша составляет 149 млн.км.² (29%). Средняя глубина Мирового океана- 3 900 м. Существование осадочных пород, возраст которых (по данным радиоизотопного анализа) превосходит 3,7 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую эпоху, когда, предположительно появились первые живые организмы . 

Форма Земли, как известно близкая к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами и течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли. Такая поверхность называется геоидом. Геоид (с точностью порядка сотен метров) совпадает с эллипсоидом вращения, экваториальный радиус которого 6 378 км., а полярный радиус на 21,38 км. меньше экваториального. Разница этих радиусов возникла за счет центробежной силы, создаваемой суточным вращением Земли.

Одна из особенностей Земли как планеты - ее магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом, а находится в пункте с координатами приблизительно 76^o с.ш. 101^o з.д. Магнитный полюс, расположенный в южном полушарии Земли, имеет координаты 66^o ю.ш. и 140^o в.д. (в Антарктиде).Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Земли несимметрично. Под действием исходящего от Солнца течения плазмы (солнечного ветра) магнитное поле Земли искажается и приобретает "шлейф" в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров.

Наша планета окружена обширной атмосферой, которая благодаря присутствию небольшого озонового слоя, нейтрализует опасное для жизни коротковолновое солнечное и космическое излучение. Из-за содержащегося в атмосфере углекислого газа на нашей планете имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но все же поднимает среднюю (равновесную) температуру на Земле с теоретических минус 23 до плюс 15. Действуя подобно хорошей одежде, атмосфера оберегает земную поверхность и от температурных перепадов. В отсутствие атмосферы в некоторых точках Земли температура в течение суток колебалась бы между 160-ю тепла и 100 градусами мороза.

Основными газами, входящими в состав нижних слоев атмосферы Земли, являются азот (~78%), кислород (~21%) и аргон (~1%). Других газов в атмосфере Земли очень мало, например, углекислого газа около 0,03%. Атмосферное давление на уровне поверхности океана составляет при нормальных условиях ~0,1 MПа. Полагают, что земная атмосфера сильно изменилась в процессе эволюции: обогатилась кислородом и приобрела современный состав в результате длительного химического взаимодействия с горными породами и при участии биосферы, то есть растительных и живых организмов.

Доказательством того, что такие изменения действительно произошли, служат, например, залежи каменного угля и мощные пласты отложений карбонатов в осадочных породах. Они содержат громадное количество углерода, который раньше входил в состав земной атмосферы в виде углекислого газа и окиси углерода.

Ученые считают, что древняя атмосфера произошла из газообразных продуктов вулканических извержений; о ее составе судят по химическому анализу образцов газа, "замурованных" в полостях древних горных пород. В исследованных образцах, возраст которых более 3,5 млрд. лет, содержится приблизительно 60% углекислого газа, а остальные 40% - это соединения серы (сероводород и сернистый газ), аммиак, а также хлористый и фтористый водород. В небольшом количестве были найдены азот и инертные газы.