Освіта і розвиток сонячної системи - студопедія

Сонячна система включає Сонце, дев'ять планет з супутниками, а також пояс астероїдів, комети і метеорити.

Сонце - зірка середнього розміру, його радіус становить близько 700 тис. Км, температура на поверхні - близько 6000 ° С. Сонце відноситься до числа рядових зірок нашої Галактики (жовтий карлик) і розташоване ближче до її краю в одному з спіралеподібних рукавів. Сонячна система обертається навколо Галактики зі швидкістю близько 220 км / с. При цьому одночасно воно робить один оборот навколо центру Галактики за 250 млн. Років. Даний період називають галактичним роком.

Сонце являє собою плазмова куля із середньою щільністю 1,4 г / см 3. оточений так званої короною, яку можна спостерігати. Активність Сонця циклічна, періодичність циклів становить 11 років. Джерелом сонячної енергії є термоядерні реакції перетворення водню в гелій, які відбуваються в його надрах. Сонце складається з водню, гелію і інших елементів, співвідношення яких змінюється від поверхні до ядра. У верхніх шарах міститься близько 90% водню і близько 10% гелію. Ядро складається з водню лише на 37%. Співвідношення між воднем і гелієм з плином часу змінюється на користь гелію, оскільки вже протягом 4,5 млрд. Років на Сонці протікають термоядерні реакції, що перетворюють ядра водню в ядра гелію. Щомиті при температурі близько 15 млн. Градусів 600 млн. Т ядер водню, зливаючись, утворюють ядра гелію, при цьому 4,3 млн. Т трансформуються в променисту енергію, яка висвітлює всю Сонячну систему. При збереженні таких темпів вигоряння водню Сонце буде світити з тією ж інтенсивністю ще 5-6 млрд. Років, після чого воно перетвориться на червоного гіганта, а потім в білого карлика. Після цього знову можливий спалах термоядерного синтезу, після якого зірка перетвориться в холодне темне тіло - чорний карлик.

Планети Сонячної сістеми.Крупнейшімі після Сонця об'єктами Сонячної системи є планети і їх супутники. Вважається, що всі планети Сонячної системи виникли одночасно приблизно 4,6 млрд. Років тому. У сучасній космогонії домінує концепція холодного початкового стану планет, які під впливом електромагнітних і гравітаційних сил утворилися в результаті об'єднання твердих частинок газопилової хмари, що оточував Сонце.

Всі планети Сонячної системи можна розділити на дві групи: 1) планети-гіганти (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун) і 2) планети земного типу (Меркурій, Венера, Земля, Марс, Плутон). Обидва типи планет відрізняються один від одного за хімічним складом. Так, у складі твердих оболонок Юпітера і Сатурна переважають водень і гелій, ці планети за хімічним складом близькі до Сонця. Планети земної групи в цьому сенсі різко відрізняються від Сонця, оскільки найбільш поширеними елементами в їх складі є залізо, кисень, кремній і магній.

Будова всіх планет Сонячної системи шарувату. Шари розрізняються по щільності, хімічним складом та іншим фізичним характеристикам. У надрах планет відбувається радіоактивний розпад елементів. Поверхня планет формується під дією двох типів факторів: ендогенних і екзогенних. Ендогенні фактори - це процеси, що відбуваються в ядрі планети і змінюють її зовнішній вигляд: переміщення ділянок кори, вулканічні виверження, горотворення і т.п. Екзогенні фактори пов'язані із зовнішніми впливами: хімічні реакції при зіткненні з атмосферою, зміни під впливом вітру, падіння метеоритів і т.п.

Розміри планет значно менше Сонця. Деякі планети Сонячної системи мають власні супутники: Земля і Плутон - по одному, Марс і Нептун - по два, Уран - п'ять, у Сатурна, за останніми даними, - 32 супутника, а у Юпітера - 39. Всі планети Сонячної системи, а також їх супутники висвітлюються сонячним світлом і саме тому можуть спостерігатися вченими.

У сучасному природознавстві кожна з планет характеризується дев'ятьма основними параметрами. До них відносяться відстань від Сонця, період обертання навколо Сонця, період обертання навколо своєї осі, середня щільність, діаметр екватора в кілометрах, відносна маса, температура поверхні, число супутників, переважання газу в атмосфері, і, в кінцевому рахунку, чи стосується планета до земної групи або до планет-гігантів.

Питання про походження Сонячної системи до теперішнього часу не отримав свого точного наукового опису. Проте достеменно відомо, що Сонячна система утворилася приблизно 5 млрд. Років тому, причому Сонце - зірка другого (або ще більш пізнього) покоління. Так що Сонячна система виникла на продуктах життєдіяльності зірок попереднього покоління, скапливавшихся в газопилових хмарах.

Шведські астрономи X. Альвен і С. Арреніус виходили з припущення, що в природі існує єдиний механізм планетообразования, дія якого проявляється і в разі утворення планет біля зірки, і в разі появи планет-супутників близько планети. Для пояснення - цього механізму вони залучають сукупність різних сил - гравітацію, магнітогідродинаміка, електромагнетизм, плазмові процеси. Вони вважають, що спочатку з газопилової хмари виникло первинне тіло - зірка, а потім до нього з іншого газопилової хмари, через яке по своїй орбіті рухалося Сонце, надійшов матеріал для утворення вторинних тел. Таким чином, до моменту, коли почали утворюватися планети, центральне тіло системи вже існувало. До такого висновку дослідники прийшли в результаті багаторічного вивчення ізотопного складу речовини метеоритів, Сонця і Землі. При цьому були виявлені відхилення в ізотопний склад ряду елементів, що містяться в метеоритах і земних породах, від ізотопного складу тих же елементів на Сонце. Це говорить про різний походження цих елементів. Звідси випливає, що основна маса речовини Сонячної системи надійшла з одного газопилової хмари, і з нього утворилося Сонце. Значно менша частина речовини, що не перевищує 0,15 маси Сонця, з іншим ізотопним складом надійшла з іншого газопилової хмари, і вона послужила матеріалом для формування планет і метеоритів. Якби маса цієї хмари була більше, воно акумулювалось б не в систему планет, а в зіркоподібний супутник Сонця.

Щоб утворити планетну систему, зірка повинна володіти рядом ознак:

• потужним магнітним полем, величина якого перевищує певний критичне значення;

• простір в околицях зірки повинно бути заповнене розрідженій плазмою, що створює сонячний вітер.

Молоде Сонце, імовірно володіло значним магнітним моментом, мало розміри, перевищували нинішні, але не доходили до орбіти Меркурія. Його оточувала гігантська сверхкорона, яка представляла собою розріджену намагнічену плазму. Як і в наші дні, з поверхні Сонця виривалися протуберанці, але викид тих років мали довжину в сотні мільйонів кілометрів і досягали орбіти сучасного Плутона. Токи в них оцінювалися в сотні мільйонів ампер і більше. Це сприяло стягання плазми у вузькі канали. У них виникали розриви, пробої, звідки розбігалися потужні ударні хвилі, ущільнюють плазму на шляху їх слідування. Плазма сверхкорони швидко ставала неоднорідною і нерівномірною.

Коли молоде Сонце почало своє проходження через газопилову хмара, потужне гравітаційне вплив зірки початок притягувати потік газових і пилових частинок, що послужили матеріалом для утворення вторинних тел. Надходили з зовнішнього резервуара нейтральні частинки речовини під дією гравітації падали до центрального тіла. Але при цьому вони потрапляли в сверхкорону Сонця. Там вони іонізованого, і в залежності від хімічного складу гальмувалися на різних відстанях від центрального тіла. Таким чином, з самого початку мала місце диференціація допланетного хмари за хімічним і вагового складу. В кінцевому рахунку, виділилися три-чотири концентричні області, щільність частинок в яких приблизно на сім порядків перевищувала їх щільності в проміжках. Це пояснює той факт, що поблизу Сонця розташовуються планети земної групи. які при відносно малих розмірах мають високу щільність (від 3 до 5,5 г / см 3), а планети-гіганти - набагато менші щільності (1-2 г / см 3).

Сверхкорона, у міру накопичення в ній випадає речовини, починала відставати в своєму обертанні від обертання центрального тіла. Прагнення вирівняти кутові швидкості тіла і корони змушували плазму обертатися швидше. Але це відбувалося за рахунок уповільнення обертання центрального тіла. Прискорення плазми збільшувало відцентрові сили, відтісняючи їх від зірки. Між центральним тілом і плазмою утворилася область з дуже низькою щільністю речовини. Таким чином, склалася сприятлива обстановка для конденсації нелетких речовин шляхом їх випадання з плазми у вигляді окремих зерен. Ці зерна отримували від плазми імпульс і, рухаючись по орбітах майбутніх планет, несли з собою частину моменту кількості руху в Сонячній системі. Сьогодні на долю планет, сумарна маса яких становить лише 0,1% маси всієї системи, припадає 99% сумарного моменту кількості руху.