Тема 1.2 : Строение Солнечной системы. План:

1. Понятие о солнечной системы.

2. Гипотезы о происхождении Земли и планет солнечной системы.

Ключевые слова: Солнечная система, Галактика, Млечный путь, Планеты, гипотеза, Галактические облака, силикаты, Орбита,

Солнечная система находится на краю Галактики Млечного Пути, одной из 100 000 галактик в наблюдаемой части Вселенной. Солнце с его планетами входит в систему звёзд, объединяемых под именем Галактики. Основная масса этих звёзд расположена в кольце млечного пути. Диаметр Млечного пути – около 10 ⁵ световых лет. Количество звёзд в Галактике - около 100 миллиардов. Солнце среди них занимает некоторое среднее место: имеется множество звёзд меньше, чем Солнце и множество больших, чем оно. Например, звезда Антарес в 113*10 ⁶ раз больше Солнца.

Солнце лежит не во внешней части Млечного пути, а ближе к его центру. Вместе с остальными звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики: период обращения - около 224*10 ⁶ лет. Другими словами, с начала палеозойской эры Солнце успело сделать лишь два полных оборота вокруг центра Галактики. По своей орбите Солнце движется со скоростью 285 км/сек.

Основные особенности нашей Солнечной системы следующие:

1. Центром системы является Солнце. Вокруг него вращаются девять больших планет, кольцо астероидов между орбитами Марса и Юпитера, большое количество комет и метеорных частиц, массы рассеянного газа и пыли.

2. Почти все вещество Солнечной системы заключено в Солнце (99.86%).

3. Орбиты больших планет – эллипсы, мало отличающиеся от окружностей. Астероиды движутся по вытянутым эллипсам. Особенно сильно вытянуты орбиты комет.

4. Плоскости орбит девяти больших планет и плоскость солнечного экватора почти совпадают между собой. Исключение составляет орбита Плутона, наклоненная к главной плоскости Солнечной системы под углом 17^о.

5. Почти все вращения (вокруг Солнца и вокруг собственной оси) в Солнечной системе происходят в одном направлении.

6. В расстояниях планет от Солнца наблюдается определенная закономерность; каждая последующая планета отстоит от Солнца в два раза дальше, чем предыдущая.

7. Планеты принято подразделять на внутренние, ближайшие к Солнцу (Меркурий, Венера, Земля, Марс), и внешние (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон), расположенные на больших расстояниях. Внутренние планеты отличаются от внешних высокой плотностью, сравнительно небольшими размерами, меньшими скоростями их вращения вокруг осей, меньшим количеством спутников.

8. В Солнце сосредоточено 99.866% всей массы Солнечной системы. На все девять планет и их спутники приходится 0.134% вещества солнечной системы. В то же время 98% момента количества движения сосредоточено в планетах.

Солнце – огромный шар пылающей плазмы, в котором идут ядерные реакции.

Объем С. в 1300 тыс. раз больше Земли, по массе в 330 тыс. раз.

Средняя плотность С. - 1.41 г/см³.

Температура поверхности С. - 6000^о С до 20 000 000^о С в центре.

В наружной оболочке непрерывно протекает ядерная реакция превращения водорода в гелий. 1м² поверхности С. излучает в мировое пространство энергию в 85 тыс. л.с. в сек.

По солнечному спектру определено 66 элементов в составе атмосферы С., водорода – 54%, гелия – 45%, в недрах 50% водорода и 40% гелия.

( Характеристики планет, планетоидов и метеоритов на самостоятельное изучение)

Тщательное изучение физических и химических свойств звёзд, туманностей и других небесных объектов, а также Солнца учёные (В.Г. Фесенков) пришли к следующим выводам:

Химический состав планет Солнечной системы, а также Солнца говорит о том, что для образования планет и Солнца была необходима некоторая общая, единая среда. Планеты и солнце связаны между собой и не могут принадлежать различным исходным материальным системам. Все планеты Солнечной системы образовались примерно в одно и тоже время.

Возраст Земли как планеты , судя по возрасту древнейших минералов и материалов определяется приблизительно в 5 млрд. лет .Изучение Солнца, также как и звёзд, поддерживается ядерными реакциями, протекающими в его центральной части (переход Н в Не). Судя по скорости уменьшения количества Н, возраст Солнца также приблизительно 5 млрд. лет (однако существует мнение, возраст (Солнца значительно больше).

Входе своей эволюции, Солнце проходит ряд стадий характеризующиеся постепенным замедлением вращения и уменьшением массы и светимости, приближаясь в далёкой перспективе, к состоянию «белого карлика».

Земля, а также другие планеты формировались из какого- то общего с Солнцем источника сразу по всей своей массе, а не собиралась в результате длительного процесса из отдельных пылевых частиц (гипотеза О.Ю. Шмидта).

Во Вселенной встречаются различные по своим размерам и плотности Галактические облака достаточно большой массы разряжённой в пространстве материи. Переход такой массы («глобулы») в уплотнённом состоянии в сущности и есть проблема происхождения звёзд и Солнца, а также и планет. Подобные облака состоят в основном из водорода, в меньшей степени из гелия, и ещё в меньших количествах в них содержатся другие элементы.

Протопланетное облако по времени выделения из него планет должно было обладать сложной структурой, оно имело сплюснутую форму. Его плотность располагалась почти в плоскости Солнечного эквивалента. Потому плоскости планетных орбит близки друг к другу.

Г.В. Войкевич рассматривая вопрос о происхождении Земли обратил внимание на следующие обстоятельства.

В Солнце сосредоточено основная масса вещества Солнечной системы.

Главные составные элементы раскалённой массы Солнца Н и Не, с незначительными добавками всех других элементов. Количество последних убывает с увеличением их порядкового номера. Элементный, а также изотопный состав пород Земли, Луны, метеоритов почти одинаков. Материал из которого образовались планеты был выброшен непосредственно Солнцем, а не захвачены с других областей Галактики. Более 85% выпадающих на Землю метеоритов составляют так называемые хондриты, содержащие мелкие округлые зёрна. Хандры, предоставляющие застывшие (при температуре ниже 2000 С) капельки, образовавшиеся из протопланетного газа и состоящие из кремния, железа, магния и др. элементов.

Различия в химическом составе планет (в частности увеличения содержания железа у ближайших к Солнцу планет), а так же в их средней плотности (уменьшающейся по мере удаления от Солнца) объясняется процессами дифференциации вещества, выброшенного из Солнца. Происхождение Солнечной системы связано с происхождением слагающих её химических элементов, и ядерная эволюция вещества Солнца и Земли была одинаковой до определённого момента, после чего вся система была разделена на первичное Солнце, и на околосолнечный протопланетный материал в виде туманности или газового дисков, расположенного в плоскости Солнечного экватора. Хандры, материалов представляют образцы инициального вещества этой туманности, т.е. прямой паток капель; возникших в процессе конденсации Солнечного газа.

Изложенные данные космохимии свидетельствуют о глубоком генетическом единстве вещества всей Солнечной системы.

Земля, после того как она сформировалась как отдельная планета, начала, благодаря распаду ради активных элементов (в начале – Pu ²⁴⁴,Cm ²⁴⁷, позже U ²³⁵, U ²³⁸, Th ²³², K ⁴⁰) разогреваться вплоть до расплавления сначала железа, потом силикатов.

Тяжелое жидкое железо сошло к центру планеты и сформировало ядро Земли, жидкое ( в своей наружной половине) и до настоящего момента.

Из оставшейся силикатной оболочки (мантии) в результате зонной плавки выделилась земная кора, а так же воды океанов и атмосферы. Большую ценность для научной разработки гипотез о происхождении нашей планеты имеют метеориты – пришельцы из дальнего космоса. Изучая, каменные и железные метеориты учёные получают бесценную информацию, которую широко использую в космогонических представлениях.

В настоящее время к этим данным добавились сведения о химическом составе пород Луны, атмосферы и пород Марса и Венеры.

Оказалось, что химический состав материалов близок к среднему земному, а их возраст такой же, как и возраст пород Луны (4-5 млрд. лет).

Таким образом, по крупицам по разрозненным фактам складывалась научная основа современных космических гипотез. Огромная роль в обосновании современной гипотезы о происхождении земли и Солнечной системы, принадлежат учёным: О.Ю. Шмидту, В.Г. Фесенкову, Г.В. Войкевичу.

Планеты Солнечной системы, движущиеся по орбитам вокруг Солнца ( рис. 1) имеют разные размеры и строение . Мелкими среди них являются Плутон и Меркурий, а гигантами Нептун и Юпитер. Одни планеты сложены твёрдым материалом и окружены жидкой или газовой атмосферой, другие – уплотнённым газовым веществом.

Б лижайшие к Солнцу планеты - Меркурий, Венера, Земля, Луна, и Марс имеют небольшие размеры и слагаются твёрдым (каменным или металлическим) веществом.

А Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон состоят из большого количества газов: водорода, гелия, метана, а так же твёрдого аммиака и диоксида углерода.

Газовая оболочка плотным кольцом окружает твёрдое ядро.

Земля – самая крупная из близко расположенных к Солнцу планет. Она обращается вокруг Солнца почти по круговой орбите. Среднее расстояние до Солнца 150 млн. км. Скорость движения Земли по орбите составляет 29,7 км/с. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за 365,26 сут. Период вращения Земли вокруг своей оси равен 23 ч. 56 мин.

Контрольные вопросы:

1. Какое строение имеет Земля?

2. Расположение планет солнечной системы?

3. Какими источниками обеспечивается тепловой режим Земли?