11

Планета Земля в Планета Земля в Солнечной системе и Солнечной системе и

космосекосмосе1.1. Гипотезы происхождения Вселенной и Гипотезы происхождения Вселенной и

Солнечной системы.Солнечной системы.

2.2. Основные представления о Солнечной Основные представления о Солнечной системе и планетах. системе и планетах.

3.3. Солнце Солнце –– одна из звезд нашей одна из звезд нашей Галактики. Происхождение, состав, Галактики. Происхождение, состав, физические свойства. физические свойства.

4.4. Солнечно-земные связи.Солнечно-земные связи.

Лекция 2.

22

1. Гипотезы происхождения 1. Гипотезы происхождения ВселеннойВселенной

Гипотезы происхождения Вселенной

Теория Большого взрыва

Гиперболическая Вселенная

Пульсирующая Вселенная

Альтернативная Вселенная

Жорж Эдуард Жорж Эдуард ЛемэтрЛемэтр, , Артур Стэнли Артур Стэнли ЭддингтонЭддингтон, ,

Джордж Джордж ГамовГамов

t

Аллан Рекс Аллан Рекс СендейджСендейдж

Сжатие Вселенной стало убыстряться и постепенно нагревать космическое пространство, тем самым создавая все более высокие температуры в сжимавшемся веществе. сжалось до предела. вещество стало выталкиваться наружу.

большие взрывы происходят каждые 82 миллиарда лет

Вселенная состояла из очень разреженного газа. Газ под действием сил тяготения начал постепенно стягиваться к центру. Одновременно происходила местная концентрация вещества, которая привела к образованию галактик. Однако состояния илема гигантское облако так и не достигло.

33

Общие сведения о Общие сведения о закономерностях строения и закономерностях строения и

структуре Вселеннойструктуре ВселеннойКосмос Космос (Вселенная) (Вселенная) –– весь существующий материальный мир. Он вечен во времени весь существующий материальный мир. Он вечен во времени

и бесконечен в пространстве. Материя во Вселенной сосредоточена в звездах, планетах, и бесконечен в пространстве. Материя во Вселенной сосредоточена в звездах, планетах, астероидах, спутниках, кометах и других небесных телах; 98% всей видимой массы астероидах, спутниках, кометах и других небесных телах; 98% всей видимой массы сосредоточено в звездах. Вселенная является иерархической организацией.сосредоточено в звездах. Вселенная является иерархической организацией.

Во Вселенной небесные тела образуют системы различной сложности.Во Вселенной небесные тела образуют системы различной сложности.

З Л

Галактика

Скопление галактик

Метагалактика

44

ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫСОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

КАТАСТРОФИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА БЮФФОНА

КОСМОГОНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА КАНТА

НЕБУЛЯРНАЯ ГИПОТЕЗА ЛАПЛАСА

«ПЛАНЕТЕЗИМАЛИ» МУЛЬТОНА И ЧЕМБЕРЛИНА

ГИПОТЕЗА ДЖИНСА

СОВРЕМЕННЫЕ ГИПОТЕЗЫ

2. Гипотезы происхождения Солнечной системы

55

КАТАСТРОФИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА КАТАСТРОФИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА БЮФФОНАБЮФФОНА

В середине 40-х годов XVIII века Парижская академия наук – Сорбонна – предприняла В середине 40-х годов XVIII века Парижская академия наук – Сорбонна – предприняла перевод на французский язык трудов великого Ньютона. Среди прочих переводчиков был перевод на французский язык трудов великого Ньютона. Среди прочих переводчиков был и естествоиспытатель и естествоиспытатель Жорж БюффонЖорж Бюффон. В то время астрономы уже знали, что планеты . В то время астрономы уже знали, что планеты Солнечной системы (которых тогда было известно шесть: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Солнечной системы (которых тогда было известно шесть: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн) движутся вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной Юпитер, Сатурн) движутся вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Им также было известно, что общая масса планет в 750 раз меньше массы плоскости. Им также было известно, что общая масса планет в 750 раз меньше массы Солнца и что Солнце тоже вращается вокруг своей оси, причем в ту же сторону, что и Солнца и что Солнце тоже вращается вокруг своей оси, причем в ту же сторону, что и планеты. Кроме основных обитателей Солнечной системы существовали еще и планеты. Кроме основных обитателей Солнечной системы существовали еще и кометыкометы – – довольно большие небесные тела, которые могли двигаться в любых направлениях. Их довольно большие небесные тела, которые могли двигаться в любых направлениях. Их «хвосты» протягивались на десятки миллионов километров, а «головы» могли превышать «хвосты» протягивались на десятки миллионов километров, а «головы» могли превышать по размерам любую планету. Внимание Бюффона привлекли именно кометы. по размерам любую планету. Внимание Бюффона привлекли именно кометы. Проанализировав все известные данные, он положил их в основу своей гипотезы о Проанализировав все известные данные, он положил их в основу своей гипотезы о происхождении Солнечной системы. Суть ее заключалась в следующем:происхождении Солнечной системы. Суть ее заключалась в следующем:

когда-то Солнце испытало удар огромной кометы; когда-то Солнце испытало удар огромной кометы; в результате такого удара от Солнца отделилось несколько сгустков в результате такого удара от Солнца отделилось несколько сгустков

раскаленного вещества, превратившегося потом в планеты, раскаленного вещества, превратившегося потом в планеты, Солнце, ранее неподвижное, под действием удара стало вращаться вокруг Солнце, ранее неподвижное, под действием удара стало вращаться вокруг

своей оси.своей оси.

66

КОСМОГОНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА КОСМОГОНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА КАНТАКАНТА

В В 17551755 году, то есть через шесть лет после «отречения» Бюффона, появилась книга году, то есть через шесть лет после «отречения» Бюффона, появилась книга тогда еще молодого ученого, а впоследствии известного немецкого философа тогда еще молодого ученого, а впоследствии известного немецкого философа Иммануила Иммануила КантаКанта (1724-1804). Книга называлась (1724-1804). Книга называлась «Общая естественная история и теория неба»«Общая естественная история и теория неба», а , а подзаголовок к ней гласил: «Опыт об устройстве и механическом происхождении всего подзаголовок к ней гласил: «Опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов». мироздания на основании ньютоновских законов».

Первоначальным состоянием мира был Первоначальным состоянием мира был «хаос».«хаос». На месте Солнечной На месте Солнечной системы роились пылевые частицы, беспорядочно двигавшиеся в различных системы роились пылевые частицы, беспорядочно двигавшиеся в различных направлениях. «Частицы сталкивались друг с другом, обмениваясь энергией направлениях. «Частицы сталкивались друг с другом, обмениваясь энергией и импульсом, притягивались друг к другу, объединялись в более крупные и импульсом, притягивались друг к другу, объединялись в более крупные сгустки. Большая часть из них устремлялась к центру туманности: именно сгустки. Большая часть из них устремлялась к центру туманности: именно туда была направлена равнодействующая всех сил притяжения, влияющая на туда была направлена равнодействующая всех сил притяжения, влияющая на каждую частицу. Там, в центральной части, сформировалось ядро каждую частицу. Там, в центральной части, сформировалось ядро туманности – туманности – будущее Солнцебудущее Солнце. Другие частицы и их сгустки, продолжая . Другие частицы и их сгустки, продолжая двигаться, понемногу переходили от беспорядочного движения к двигаться, понемногу переходили от беспорядочного движения к упорядоченному – в том направлении, в каком двигалось большинство упорядоченному – в том направлении, в каком двигалось большинство частиц. Из них сформировались частиц. Из них сформировались планетыпланеты». Свое сочинение Кант заканчивает ». Свое сочинение Кант заканчивает пророческими словами: «...Перед нами лежит обширное поле для открытий, и пророческими словами: «...Перед нами лежит обширное поле для открытий, и наблюдение одно только даст ключ к ним». наблюдение одно только даст ключ к ним».

77

НЕБУЛЯРНАЯ ГИПОТЕЗА НЕБУЛЯРНАЯ ГИПОТЕЗА ЛАПЛАСАЛАПЛАСА

Пьер Симон ЛапласПьер Симон Лаплас (1749-1827) будучи блестящим математиком, механиком и (1749-1827) будучи блестящим математиком, механиком и астрономом написал книгу астрономом написал книгу «Изложение системы мира»«Изложение системы мира» (1796 г.). В ней, наряду с (1796 г.). В ней, наряду с описанием различных увлекательнейших для того времени вещей (начиная с законов, описанием различных увлекательнейших для того времени вещей (начиная с законов, управляющих движениями небесных тел, и заканчивая историей астрономии) и управляющих движениями небесных тел, и заканчивая историей астрономии) и изложена в популярной форме знаменитая изложена в популярной форме знаменитая небулярная космогоническая небулярная космогоническая гипотезагипотеза о возможном образовании – прежде всего о возможном образовании – прежде всего под действием закона под действием закона всемирного тяготениявсемирного тяготения – системы планет и спутников – системы планет и спутников из первоначальной из первоначальной обширной горячей и разреженной атмосферы Солнцаобширной горячей и разреженной атмосферы Солнца, вращавшейся , вращавшейся вместе с ним. По мысли Лапласа, вместе с ним. По мысли Лапласа, при охлаждении и сжатиипри охлаждении и сжатии такой такой атмосферы она должна была в соответствии с известными тогда законами атмосферы она должна была в соответствии с известными тогда законами механики разделиться механики разделиться на ряд колецна ряд колец, вещество которых, в свою очередь, , вещество которых, в свою очередь, постепенно должно было сгуститься в планеты. Аналогично представлялся постепенно должно было сгуститься в планеты. Аналогично представлялся процесс образования спутников – из обширных сгущающихся атмосфер процесс образования спутников – из обширных сгущающихся атмосфер планет. планет.

Однако до полной победы небулярной гипотезе Лапласа было далековато. Еще при Однако до полной победы небулярной гипотезе Лапласа было далековато. Еще при жизни автора обнаружились явления, явно ей противоречившие (к примеру, обратное жизни автора обнаружились явления, явно ей противоречившие (к примеру, обратное движение Урана). В дальнейшем выявились ее расхождения с новыми открытиями как в движение Урана). В дальнейшем выявились ее расхождения с новыми открытиями как в астрономии, так и в теоретической механике.астрономии, так и в теоретической механике.

88

«ПЛАНЕТЕЗИМАЛИ» МУЛЬТОНА И ЧЕМБЕРЛИНА«ПЛАНЕТЕЗИМАЛИ» МУЛЬТОНА И ЧЕМБЕРЛИНА

Английский астроном А. Английский астроном А. БиккертонБиккертон заменил комету странствующей звездой. О прямом заменил комету странствующей звездой. О прямом столкновении звезд, как причине формирования планет, писали многие, пока в начале XX века столкновении звезд, как причине формирования планет, писали многие, пока в начале XX века американский астроном Форест Рей американский астроном Форест Рей МультонМультон и американский геолог Томас Краудер и американский геолог Томас Краудер ЧемберлинЧемберлин не опубликовали свою собственную гипотезу, в которой впервые рассматривалась возможность не опубликовали свою собственную гипотезу, в которой впервые рассматривалась возможность воздействия на Солнце звезды без непосредственного контакта с неювоздействия на Солнце звезды без непосредственного контакта с нею , но траектория которой , но траектория которой каким-то образом пересеклась с траекторией нашего светила. При этом они исходили из каким-то образом пересеклась с траекторией нашего светила. При этом они исходили из предпосылки, что звезды в принципе могут сближаться и проходить на не очень большом предпосылки, что звезды в принципе могут сближаться и проходить на не очень большом расстоянии друг от друга. А если так, то приблизившаяся звезда вполне могла вызвать на расстоянии друг от друга. А если так, то приблизившаяся звезда вполне могла вызвать на поверхности Солнца поверхности Солнца приливы, столь мощные, что часть вещества была выброшена из приливы, столь мощные, что часть вещества была выброшена из Солнца по направлению к звездеСолнца по направлению к звезде. По мысли Мультона и Чемберлина, дальнейшие события . По мысли Мультона и Чемберлина, дальнейшие события должны были развиваться следующим образом. Возмущающая сила звезды (продолжавшей должны были развиваться следующим образом. Возмущающая сила звезды (продолжавшей двигаться) двигаться) придавалапридавала выброшенным массам выброшенным массам движение в сторону за собойдвижение в сторону за собой. В зависимости от . В зависимости от скоростей этих масс и их направлений часть из них должна была упасть обратно на Солнце, скоростей этих масс и их направлений часть из них должна была упасть обратно на Солнце, другая часть – другая часть – разлететься по гиперболическим орбитамразлететься по гиперболическим орбитам , а третья – , а третья – приобрести приобрести вращательное движение в одной плоскости и в одном направлениивращательное движение в одной плоскости и в одном направлении . Ну а дальше, согласно . Ну а дальше, согласно Мильтону и Чемберлину, вступал в действие аппарат небулярной гипотезы: первоначально Мильтону и Чемберлину, вступал в действие аппарат небулярной гипотезы: первоначально выброшенное вещество представляло собой рой небольших, сравнительно плотных частиц, выброшенное вещество представляло собой рой небольших, сравнительно плотных частиц, сгустившихся из масс газа – сгустившихся из масс газа – зародышей планетзародышей планет, которые они назвали , которые они назвали планетезималямипланетезималями. Путем . Путем объединения планетезималей и образовались современные планеты. При этом все планеты (за объединения планетезималей и образовались современные планеты. При этом все планеты (за исключением Юпитера) с самого начала были твердыми. исключением Юпитера) с самого начала были твердыми.

99

ГИПОТЕЗА ДЖИНСАГИПОТЕЗА ДЖИНСА

Джеймс Хопвуд ДжинсДжеймс Хопвуд Джинс (1877-1946), 24-летний астроном, а впоследствии известный ученый (1877-1946), 24-летний астроном, а впоследствии известный ученый и популяризатор науки, ознакомившись с катастрофической гипотезой Бюффона еще в 1901 году, и популяризатор науки, ознакомившись с катастрофической гипотезой Бюффона еще в 1901 году, пришел к выводу, что второе тело (в данном случае не комета, а звезда) не столкнулось с пришел к выводу, что второе тело (в данном случае не комета, а звезда) не столкнулось с Солнцем, а образовало планеты приливным воздействием. Солнцем, а образовало планеты приливным воздействием. Мультон и Чемберлин об идее Джинса, Мультон и Чемберлин об идее Джинса, высказанной несколько ранее, ничего не знали, хотя и рассмотрели ту же возможность, причем высказанной несколько ранее, ничего не знали, хотя и рассмотрели ту же возможность, причем развили ее гораздо дальше. Однако предложенная ими схема его не устроила, и он разработал развили ее гораздо дальше. Однако предложенная ими схема его не устроила, и он разработал свою.свою. Отбросив все предположения, касавшиеся солнечных извержений и планетезималей, Отбросив все предположения, касавшиеся солнечных извержений и планетезималей, ученый нашел, что приливные явления сами по себе, без каких-либо добавочных допущений ученый нашел, что приливные явления сами по себе, без каких-либо добавочных допущений могли объяснить происхождение Солнечной системы. могли объяснить происхождение Солнечной системы.

В 1916 г. Джинс предложил новую гипотезу. Он считал, что В 1916 г. Джинс предложил новую гипотезу. Он считал, что планеты планеты образовались из длинной струи вещества, вырванного из Солнца образовались из длинной струи вещества, вырванного из Солнца притяжением пролетавшей мимо звездыпритяжением пролетавшей мимо звезды. Любопытна форма струи, по . Любопытна форма струи, по мнению Джинса, она должна мнению Джинса, она должна была напоминать сигару, поскольку в начале была напоминать сигару, поскольку в начале и в конце истечение вещества происходило слабо, а в середине, когда и в конце истечение вещества происходило слабо, а в середине, когда звезда была близка, – наиболее сильнозвезда была близка, – наиболее сильно. Это, в частности, объясняло, почему . Это, в частности, объясняло, почему самые массивные планеты – Юпитер и Сатурн – расположены в середине, а самые массивные планеты – Юпитер и Сатурн – расположены в середине, а менее массивные – на краях планетного ряда. Открытие маленького Плутона в менее массивные – на краях планетного ряда. Открытие маленького Плутона в 1930 году еще больше убедило ученых в справедливости гипотезы Джинса.1930 году еще больше убедило ученых в справедливости гипотезы Джинса.

1010

Фиаско гипотезы ДжинсаФиаско гипотезы ДжинсаВ 1917 году была опубликована книга Джинса «Движение масс, находящихся под В 1917 году была опубликована книга Джинса «Движение масс, находящихся под

действием приливных сил, с дальнейшим приложением к космогоническим теориям» действием приливных сил, с дальнейшим приложением к космогоническим теориям» с изложением его гипотезы. с изложением его гипотезы.

А уже в 1919-м вышло в свет фундаментальное сочинение ученого, названное А уже в 1919-м вышло в свет фундаментальное сочинение ученого, названное «Проблемы космогонии и звездной динамики», в котором отражался весь прогресс «Проблемы космогонии и звездной динамики», в котором отражался весь прогресс астрофизики, небесной механики и математического анализа со времен Лапласа до астрофизики, небесной механики и математического анализа со времен Лапласа до второго десятилетия XX века. второго десятилетия XX века.

Гипотеза Джинса об образовании Солнечной системы пользовалась широкой Гипотеза Джинса об образовании Солнечной системы пользовалась широкой популярностью в 20-30-е годы XX века, но позже была доказана ее популярностью в 20-30-е годы XX века, но позже была доказана ее несостоятельность.несостоятельность.

Американский астроном Генри Норрис Американский астроном Генри Норрис РасселРассел (1877-1957), советский астроном (1877-1957), советский астроном Н.Н. ПарийскийН.Н. Парийский и другие доказали, что и другие доказали, что вырванное из Солнца вещество стало бы вырванное из Солнца вещество стало бы обращаться вокруг него на расстоянии нескольких солнечных радиусов, тогда обращаться вокруг него на расстоянии нескольких солнечных радиусов, тогда как радиусы планетных орбит составляют сотни и тысячи радиусов Солнцакак радиусы планетных орбит составляют сотни и тысячи радиусов Солнца . . Кроме того, вырванное вещество, имея Кроме того, вырванное вещество, имея температуру в миллионы градусов, температуру в миллионы градусов, рассеялось бы в пространстверассеялось бы в пространстве. Окончательно эта гипотеза рухнула в конце 30-х . Окончательно эта гипотеза рухнула в конце 30-х годов, не выдержав математической проверки в основном пункте – том самом, годов, не выдержав математической проверки в основном пункте – том самом, который оказался «роковым» и для классических гипотез Канта и Лапласа. А именно, который оказался «роковым» и для классических гипотез Канта и Лапласа. А именно, все эти концепции не могли объяснить, как могло случиться, что все эти концепции не могли объяснить, как могло случиться, что 98 % момента 98 % момента количества движения Солнечной системы сосредоточено в планетах, суммарная количества движения Солнечной системы сосредоточено в планетах, суммарная масса которых составляет меньше одного процента массы системымасса которых составляет меньше одного процента массы системы ......

1111

О СОВРЕМЕННЫХ ГИПОТЕЗАХО СОВРЕМЕННЫХ ГИПОТЕЗАХОдна из таких гипотез была высказана в 1944 году Одна из таких гипотез была высказана в 1944 году Отто Юлъевичем Шмидтом.Отто Юлъевичем Шмидтом. Согласно Согласно

этой гипотезе, планетные тела возникли этой гипотезе, планетные тела возникли из гигантского газопылевого облакаиз гигантского газопылевого облака , некогда , некогда окружавшего Солнце. В ходе окружавшего Солнце. В ходе эволюции облака в нем возникли многочисленные сгущенияэволюции облака в нем возникли многочисленные сгущения , , наиболее крупные из которых стали наиболее крупные из которых стали «зародышами»«зародышами» будущих планет. Двигаясь в облаке, будущих планет. Двигаясь в облаке, «зародыши» постепенно «вычерпывали» это вещество и быстро росли до планетных размеров. «зародыши» постепенно «вычерпывали» это вещество и быстро росли до планетных размеров. Таким образом, Земля и другие планеты Таким образом, Земля и другие планеты первоначально были холоднымипервоначально были холодными и лишь и лишь впоследствии впоследствии разогрелисьразогрелись за счет выделившегося в их недрах радиоактивного тепла. за счет выделившегося в их недрах радиоактивного тепла.

Немецкий астроном Карл Фридрих Немецкий астроном Карл Фридрих ВайцзеккерВайцзеккер еще в 1943 году высказал предположение, еще в 1943 году высказал предположение, что что туманность,туманность, из которой возникла Солнечная система, из которой возникла Солнечная система, не вращалась как единое целоене вращалась как единое целое. По . По мнению ученого, в ее наружных слоях должны были образоваться мнению ученого, в ее наружных слоях должны были образоваться вихревые движениявихревые движения с с меньшими вихрями внутри больших. В тех местах, где соседние вихри встречались, меньшими вихрями внутри больших. В тех местах, где соседние вихри встречались, происходило столкновение частиц и слияние их во все более крупные частицы. В гипотезе происходило столкновение частиц и слияние их во все более крупные частицы. В гипотезе Вайцзеккера учтены многие первоначальные возражения против примитивных форм теории, Вайцзеккера учтены многие первоначальные возражения против примитивных форм теории, выдвинутой Кантом и Лапласом. Тем не менее ее частности вызвали большие споры, выдвинутой Кантом и Лапласом. Тем не менее ее частности вызвали большие споры, продолжающиеся до сих пор. продолжающиеся до сих пор.

Многие астрономы предлагают свои собственные версии, однако ни одна из них не Многие астрономы предлагают свои собственные версии, однако ни одна из них не получила всеобщего признания. Но, как бы то ни было, все они единодушны в одном: получила всеобщего признания. Но, как бы то ни было, все они единодушны в одном:

Солнечная система образовалась в результате одного общего процесса. Другими Солнечная система образовалась в результате одного общего процесса. Другими словами, если Земля в ее нынешней форме существует 4,5–5 млрд. лет, то из словами, если Земля в ее нынешней форме существует 4,5–5 млрд. лет, то из

этого следует, что и Солнечная система в целом (включая Солнце) существует этого следует, что и Солнечная система в целом (включая Солнце) существует 4,5–5 млрд. лет... 4,5–5 млрд. лет...

1212

Солнечная система состоит из Солнечная система состоит из центральной звездыцентральной звезды

Солнца, Солнца, восьми планет,восьми планет, более 60 (100) спутников,более 60 (100) спутников, более 40 000 астероидов,более 40 000 астероидов, около 1 000 000 комет.около 1 000 000 комет.

Радиус Солнечной системы до орбиты Радиус Солнечной системы до орбиты Нептуна составляет 4,5 млрд км. Нептуна составляет 4,5 млрд км.

Если определять границу Солнечной системы по Если определять границу Солнечной системы по орбитам комет, вращающихся вокруг Солнца, то орбитам комет, вращающихся вокруг Солнца, то

радиус Солнечной системы намного больше.радиус Солнечной системы намного больше.

1313

Планеты расположены от Солнца Планеты расположены от Солнца в такой последовательностив такой последовательности

Венера

Меркурий

Земля

Марс

Юпитер

Сатурн

Уран

Нептун

1414

Все планеты имеют общие свойства и особенностиВсе планеты имеют общие свойства и особенности все планеты имеют все планеты имеют шарообразную формушарообразную форму;;

все планеты все планеты обращаются вокруг Солнцаобращаются вокруг Солнца в одном направлении против часовой стрелки в одном направлении против часовой стрелки для наблюдателя, смотрящего со стороны Северного полюса Мира. Это направление для наблюдателя, смотрящего со стороны Северного полюса Мира. Это направление называется прямым. В таком же направлении движутся почти все спутники и астероиды;называется прямым. В таком же направлении движутся почти все спутники и астероиды;

осевое вращениеосевое вращение большинства планет происходит в том же направлении – большинства планет происходит в том же направлении – против часовой против часовой стрелкистрелки. Исключение составляют Венера и Уран, они вращаются по часовой стрелке;. Исключение составляют Венера и Уран, они вращаются по часовой стрелке;

орбитыорбиты большинства планет большинства планет близки по форме к окружностиблизки по форме к окружности, эксцентриситет их мал. , эксцентриситет их мал. Поэтому планеты не подходят близко друг к другу, их гравитационное воздействие мало. Поэтому планеты не подходят близко друг к другу, их гравитационное воздействие мало. Только у Меркурия орбиты сильно вытянуты;Только у Меркурия орбиты сильно вытянуты;

орбитыорбиты всех планет находятся примерно всех планет находятся примерно в одной плоскостив одной плоскости, близкой к плоскости , близкой к плоскости эклиптики. Причем каждая следующая планета – примерно в два раза дальше от Солнца, эклиптики. Причем каждая следующая планета – примерно в два раза дальше от Солнца, чем предыдущая.чем предыдущая.

Эту закономерность установили два ученых: И. Тициус (1729 – 1796) и И. Боде (1747– 1826). Эту закономерность установили два ученых: И. Тициус (1729 – 1796) и И. Боде (1747– 1826). По правилу Тициуса–Боде, расстояние от Солнца до планеты По правилу Тициуса–Боде, расстояние от Солнца до планеты r r [а.е.] можно определить по [а.е.] можно определить по

формуле: формуле: rr =0,4 + =0,4 + 0,3-20,3-2nn,,где где п = п = 0 для Венеры; 0 для Венеры; п = 1 п = 1 для Земли; для Земли; п = п = 2 для Марса; 2 для Марса; п = п = 4 для Юпитера.4 для Юпитера.

1515

небольшие размерынебольшие размеры, диаметр , диаметр Земли –составляет 12735 км. Земли –составляет 12735 км.

большая плотностьбольшая плотность (плотность (плотность Земли – 5,5 г/смЗемли – 5,5 г/см33). Основными их ). Основными их составляющими являются составляющими являются силикатысиликаты и и железожелезо. Следовательно, планеты земной . Следовательно, планеты земной группы – группы – твердые телатвердые тела..

медленно вращаются вокруг медленно вращаются вокруг своей осисвоей оси. У Меркурия период вращения . У Меркурия период вращения равен 58,7 земных суток. Из-за равен 58,7 земных суток. Из-за медленного вращения медленного вращения полярное сжатие у полярное сжатие у планет небольшоепланет небольшое, т.е. они имеют , т.е. они имеют близкую к шару форму.близкую к шару форму.

обладают обладают значительной скоростью значительной скоростью орбитального движенияорбитального движения. Самая большая . Самая большая скорость у Меркурия – 48 км/с.скорость у Меркурия – 48 км/с.

всего три спутникавсего три спутника: у Земли – : у Земли – Луна, у Марса – Фобос и Деймос. Луна, у Марса – Фобос и Деймос.

огромные размерыогромные размеры: диаметр Юпитера : диаметр Юпитера равен 142 800 км. равен 142 800 км.

плотность планет небольшаяплотность планет небольшая, у Юпитера , у Юпитера она составляет 1,3 г/смона составляет 1,3 г/см33. Наиболее . Наиболее распространенными элементами являются распространенными элементами являются водород и гелийводород и гелий, Следовательно, это , Следовательно, это газовые газовые шарышары..

большая скорость вращения вокруг своей большая скорость вращения вокруг своей осиоси, период осевого вращения планет колеблется , период осевого вращения планет колеблется от 10 ч – у Юпитера, до 17 ч – у Урана. Благодаря от 10 ч – у Юпитера, до 17 ч – у Урана. Благодаря быстрому вращению планеты имеют быстрому вращению планеты имеют большое большое полярное сжатиеполярное сжатие (у Сатурна – 1/10). (у Сатурна – 1/10).

скорость орбитального движения у скорость орбитального движения у планет небольшаяпланет небольшая, полный оборот вокруг Солнца , полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,86 года, а Нептун – за 165 Юпитер совершает за 11,86 года, а Нептун – за 165 лет.лет.

все планеты-гиганты все планеты-гиганты имеют кольца и имеют кольца и большое количество спутниковбольшое количество спутников. С каждым . С каждым новым полетом космических аппаратов число новым полетом космических аппаратов число вновь открытых спутников увеличивается, сейчас вновь открытых спутников увеличивается, сейчас их известно более 60 (100).их известно более 60 (100).

ПланетыПланеты

Планеты земной группыПланеты земной группы Планеты-гигантыПланеты-гиганты

1616

Звездные аналоги Солнечной системыЗвездные аналоги Солнечной системы 55 55 CanceriCanceri,,

HDHD 114762, 114762,

70 70 VirginisVirginis,,

47 47 Ursae MajorisUrsae Majoris,,

т т BootisBootis,,

p Coronae Borealisp Coronae Borealis,,

и и AndromedaeAndromedae,,

16 16 Cygni BCygni B,,

51 51 PegasiPegasi..

К середине 2002 г. было известно К середине 2002 г. было известно

о более чем 30 планетных системах о более чем 30 планетных системах

на расстоянии от 65 до 192 световых лет от Земли на расстоянии от 65 до 192 световых лет от Земли

1717

Законы КеплераЗаконы Кеплера1.1. Первый законПервый закон: : Каждая Каждая

планета движется по планета движется по эллипсу, в одном из эллипсу, в одном из фокусов которого фокусов которого находится Солнце.находится Солнце.

2.2. Второй законВторой закон: : радиус-радиус-вектор планеты за вектор планеты за равное время равное время описывает описывает равновеликие равновеликие площади.площади.

3.3. Третий законТретий закон: : квадраты периодов квадраты периодов обращения планет обращения планет относятся как кубы относятся как кубы больших полуосей их больших полуосей их орбит.орбит.

Рисунок 1 - К объяснению законов И.Кеплера

1818

Закон НьютонаЗакон Ньютона

сила тяготения прямо пропорциональна сила тяготения прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел и обратно массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния пропорциональна квадрату расстояния между нимимежду ними

где где mm11, , mm22 – – массы тел; массы тел; rr – – расстояние между расстояние между телами; телами; γγ – гравитационная постоянная. – гравитационная постоянная.

221

r

mmF

1919

Солнце: происхождение, Солнце: происхождение, состав, физические состав, физические

свойствасвойстваСолнце Солнце – – центральная звезда Солнечной системы. Это ближайшая к Земле центральная звезда Солнечной системы. Это ближайшая к Земле

звезда. звезда.

диаметр Солнца составляет диаметр Солнца составляет 1,39 млн км1,39 млн км, ,

масса – масса – 1,989 * 101,989 * 103030 кг кг. .

спектральный класс Солнца спектральный класс Солнца GG22, т.е. Солнце является желтым карликом, , т.е. Солнце является желтым карликом, лежит на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга – Ресселла.лежит на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга – Ресселла.

видимая звездная величина Солнца – видимая звездная величина Солнца – 26,5826,58тт. .

возраст Солнца оценивается в возраст Солнца оценивается в 5 – 4,6 млрд лет5 – 4,6 млрд лет..

Солнце вращается вокруг своей оси против часовой стрелки.Солнце вращается вокруг своей оси против часовой стрелки.

Солнце вращается не как твердое тело: один оборот вокруг оси Солнце вращается не как твердое тело: один оборот вокруг оси экваториальные области делают за 25 земных суток, области вблизи полюсов – за экваториальные области делают за 25 земных суток, области вблизи полюсов – за 30 суток.30 суток.

Основное вещество, образующее Солнце, – Основное вещество, образующее Солнце, – водородводород. На его долю приходится . На его долю приходится 71 % массы светила. Почти 27% принадлежит 71 % массы светила. Почти 27% принадлежит гелиюгелию, остальные 2 % приходятся , остальные 2 % приходятся на более тяжелые элементы: углерод, азот, кислород, металлы. на более тяжелые элементы: углерод, азот, кислород, металлы.

2020

Строение СолнцаСтроение Солнца Ядро – центральная область Солнца. T = 10–15 млн К, p = 300*1014 Па. Сочетание сверхвысоких температур и давлений обусловливает течение ядерных реакций с выделением энергии.

Зона лучевого переноса энергии находится над ядром (на расстоянии около 0,2-0,7 радиуса Солнца от его центра). В этой области гамма-лучи преобразуются в рентгеновские.

Конвективная область располагается еще выше. Она образована невидимым раскаленным газом, находящимся в состоянии конвективного перемешивания.

2121

Строение СолнцаСтроение СолнцаФотосфера – первая оболочка

атмосферы Солнца, ее воспринимают как поверхность Солнца. Tср = 6000 К.

Хромосфера – вторая оболочка атмосферы Солнца. Общая протяженность хромосферы 10–15 тыс. км. В хромосфере наблюдается повышение температуры от 6000 до 10000 К. Скорость тепловых движений частиц возрастает, учащаются столкновения между ними и атомы теряют свои электроны. Вещество становится горячей ионизированной плазмой.

Солнечная корона – внешняя атмосфера Солнца. Она образована наиболее разреженным ионизированным газом. Простирается на расстояние 5 диаметров Солнца, слабо светится. Корональные газы имеют температуру около 1 млн К.

2222

2323

Солнечная корона

Протуберанец

2424

Солнце излучает два Солнце излучает два основных потока энергииосновных потока энергии

– – электромагнитноеэлектромагнитное (солнечная (солнечная радиация) излучениерадиация) излучение. . Тепловое поле Тепловое поле поверхности планет Солнечной системы поверхности планет Солнечной системы создается солнечной радиацией. создается солнечной радиацией. Электромагнитное излучение Электромагнитное излучение распространяется со скоростью света и за распространяется со скоростью света и за 8,4 мин достигает поверхности Земли. В 8,4 мин достигает поверхности Земли. В спектре излучения выделяют невидимую спектре излучения выделяют невидимую ультрафиолетовую радиацию (около 7%), ультрафиолетовую радиацию (около 7%), видимую световую радиацию (47%), видимую световую радиацию (47%), невидимую инфракрасную радиацию невидимую инфракрасную радиацию (около 46%). Доля самых коротких волн и (около 46%). Доля самых коротких волн и радиоволн составляет менее 1% излучения.радиоволн составляет менее 1% излучения.

На верхнюю границу атмосферы На верхнюю границу атмосферы подходит определенное количество подходит определенное количество солнечной радиации. Эта величина солнечной радиации. Эта величина называется называется солнечной постоянной.солнечной постоянной.

- - корпускулярноекорпускулярное (солнечный (солнечный ветер) излучение. ветер) излучение. Корпускулярное Корпускулярное излучениеизлучение – поток заряженных – поток заряженных частиц (электронов и протонов), частиц (электронов и протонов), идущий от Солнца. Скорость его идущий от Солнца. Скорость его 1500 – 3000 км/с, он достигает 1500 – 3000 км/с, он достигает магнитосферы за несколько суток. магнитосферы за несколько суток. Магнитное поле Земли задерживает Магнитное поле Земли задерживает корпускулярное излучение и корпускулярное излучение и заряженные частицы начинают заряженные частицы начинают двигаться по магнитным силовым двигаться по магнитным силовым линиям.линиям.

2525

Полярное сияниеПолярное сияние

Полярное сияние (северное сияние, аврора – лат. aurora borealis, южное – aurora australis – свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

2626

Солнце

Электромагнитное излучение

Корпускулярное излучение

Межпланетная среда

Нейтральная сфера

Ионосфера Геомагнитное

поле

Метеорологические эффекты

Биологические эффекты

Процессы внутри Земли

Схема солнечно-земных связей (по Л. И. Мирошниченко, 1981)Схема солнечно-земных связей (по Л. И. Мирошниченко, 1981)