Солнечная система

Солнечная система входит в состав галактики Млечный путь и представляет собой группу небесных тел, различных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, восемь больших планет, десятки спутников планет, 5 карликовых планет, примерно 100 тысяч малых планет (астероидов), около 10¹¹ комет, бесчисленное множество метеороидов и космическая пыль. Все пространство пронизано межгалактическими лучами.

Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела – Солнца и она удерживает планеты на околосолнечных орбитах.

Фундаментальной особенностью строения Солнечной системы является то, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, совпадающем с направлением осевого вращения Солнца, и в том же направлении они обращаются вокруг своей оси. Исключение составляют Венера, Уран и Плутон, их осевое вращение противоположно солнечному. Самая большая скорость вращения у Меркурия, он совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток, а скорость его осевого вращения составляет около 59 земных суток; у самой удалённой планеты Нептуна орбитальный период составляет 165 лет, а скорость осевого вращения – 16 часов, у Земли 365 дней и 24 часа, интересное вращение у Венеры, имеющей массу примерно равную земной 225 з. суток и 243 з. сутки противоположно солнечному.

Закономерно и строение Солнечной системы: каждая следующая планета удалена от Солнца примерно в два раза дальше, чем предыдущая.

8 больших планет расположены следующим образом (отсчет от Солнца): Меркурий;

Венера;

Земля имеет 1 спутник;

Марс – 2 (Деймос и Фобос);

Юпитер – 63 (Ио, где бушуют мощные вулканы, Европа имеет жидкий океан и может существовать жизнь, Ганимед по размеру больше Меркурия, Каллисто – крупнейшие спутники открыты впервые Галилеем. Систему Юпитера и систему Сатурна с их спутниками иногда называют «Солнечной системой в миниатюре»;

Сатурн – 61 (Титан, Феба,...);

Уран – 27 (Титания, Офелия,...);

Нептун – 13 (Тритон, Нереида,...);

Карликовые планеты тоже имеют спутники: Церера; Плутон – 3 (Харон и Плутон двойная система планет, Гидра, Никта); Хаумеа – 2; Макемаке; Эрида – 1 спутник.

У всех планет-гигантов есть кольца: у Юпитера они состоят из сравнительно мелких каменных частиц, вращающихся вокруг него; у Сатурна – система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в его экваториальной плоскости; Уран имеет 13 колец, состоящих из водяного льда с включениями органики; Нептун имеет 5 колец, состоящих из ледяных частиц, покрытых силикатами.

По физическим характеристикам большие планеты разделяются на:

- внутренние (Меркурий, Венера, Земля, Марс – это планеты земной группы);

- внешние (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун – планеты-гиганты), вокруг которых группируется около 90% естественных спутников. Промежуточное положение между внешними и внутренними планетами занимает пояс астероидов, в котором сосредоточена большая часть малых планет. Планеты-гиганты имеют значительные размеры и массу, низкую среднюю плотность, характерную для газового состава, а Юпитер и Сатурн близки с Солнцем по химическому составу (водород и гелий). Юпитер массивнее всех остальных планет в 2 раза. Из планет земной группы Земля и Венера почти не отличаются по размерам, массе и средней плотности, Марс и Меркурий меньше их.

Планеты земной группы, астероиды и отдельные спутники (например, Луна) образованы из так называемого «земного вещества».

«Земное вещество» состоит кремния, железа, алюминия, магния и титана в окисленном состоянии. Средняя температура плавления этих материалов достигает около 2000 К. «Солнеч ное вещество» – водород и гелий с небольшими примесями неона, аргона и других элементов. Температура кипения подобной смеси составляет около 15 К. Летучие вещества –углерод, азот, кислород и в меньшем количестве водород. Летучие компоненты вещества Солнечной системы существуют при температурах ниже 273 К в твердом состоянии, то есть в виде льда.

Юпитер и Сатурн в основном состоят из «солнечного вещества» с примесями летучих веществ и «земного вещества». Для Урана и Нептуна основным веществом являются летучие вещества. Большая часть спутников планет-гигантов состоит в основном из летучих веществ с некоторой примесью «земного вещества». Те же составляющие, но в другой пропорции, характерны для комет.

Плане́та (с греч. блуждающая звезда) – массивное небесное тело, имеющее сфероидальную форму, движущееся по орбите вокруг звезды, в нем не протекают термоядерные реакции. А также вблизи орбит планеты имеется «пространство, свободное от других тел», которое появляется в процессе формирования планет.

В 2006 году на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза (МАС) принято решение, согласно которому, Плутон не является планетой.

Солнце – единственная звезда в этой системе и находится на расстоянии 26-30 тыс. свет. лет от центра Млечного Пути, оно совершает вокруг центра Галактики полный оборот за 225-250 млн. лет со скоростью вращения 220 км/с (это и есть галактический год). Масса Солнца 2·10²⁷ тонн и составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Его диаметр 1,392×10⁹ м или 109 диаметров Земли. Текущий возраст Солнца вычислен при помощи компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 млрд. лет. По спектральной классификации Солнце относится к «жёлтым карликам». Солнце состоит из водорода (~73 % от m и ~92 % от V), гелия (~25 % от m и ~7 % от V) и других химических элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома.

Звёзды

На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звездном (плазменном) состоянии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры, с разной характеристикой движения. У многих других галактик, если не у большинства, «звездная субстанция» составляет более чем 99,9% их массы.

Проксима Центавра самая близкая звезда из всех известных на сегодня и находится на расстоянии 4, 22 свет. года от Солнца, глядя на нее мы видим ее такой какой она была более 4 лет назад.

Возраст звезд меняется в достаточно большом диапазоне значений: от 15 млрд лет, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч лет – самых молодых. Есть звезды, которые образуются в настоящее время и находятся в протозвездной стадии, т.е. они еще не стали настоящими звездами.

Звезды не существуют изолированно, а образуют системы. Простейшие звездные системы – так называемые кратные системы – состоят из двух, трех, четырех, пяти и больше звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Компоненты некоторых кратных систем окружены общей оболочкой диффузной материи, источником которой, по-видимому, являются сами звезды, выбрасывающие ее в пространство в виде мощного потока газа.

Звезды объединены также в еще большие группы – звездные скопления, которые могут иметь «рассеянную» или «шаровую» структуру. Рассеянные звездные скопления – насчитывают несколько сотен отдельных звезд, шаровые скопления –многие сотни тысяч. И ассоциации, или скопления звезд, также не являются неизменными и вечно существующими. Через определенное количество времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеиваются силами галактического вращения.

Относительно размеров звезды бывают: - сверхгиганты с очень малой плотностью, Антарес его диаметр больше Солнца в 350 раз (1392 млн. м. у Солнца);

- гиганты их плотность также мала, но больше чем у сверхгигантов, диаметр больше солнечного в 10-100 раз;

- средние (Солнце - средняя звезда) их диаметр в 10 раз больше или меньше солнечного;

- красные карлики;

- белые карлики размеров с Землю, очень тусклые, очень плотные, их плотность выше плотности воды в 100 тыс. – 20 млн. раз.

Огромное значение имеет исследование взаимосвязи между звездами и межзвездной средой, включая проблему непрерывного образования звезд из конденсирующейся диффузной (рассеянной) материи.

Рождение звезд происходит в газово-пылевых туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил, благодаря которым идет формирование неустойчивых однородностей и диффузная материя распадается на ряд сгущений. Если такие сгущения сохраняются достаточно долго, то с течением времени они превращаются в звезды. Важно отметить, что происходит процесс рождения не отдельной изолированной звезды, а звездных ассоциаций. Образовавшиеся газовые тела притягиваются друг к другу, но не обязательно объединяются в одно громадное тело. Как правило, они начинают вращаться относительно друг друга, и центробежная сила этого движения противодействует силе притяжения, ведущей к дальнейшей концентрации.

Звезды эволюционируют от протозвезд, гигантских газовых шаров, слабо светящихся и с низкой температурой, к звездам – плотным плазменным телам с температурой внутри в миллионы градусов. Затем начинается процесс ядерных превращений, описываемый в ядерной физике. Основная эволюция вещества во Вселенной происходила и происходит в недрах звезд. Именно там находится тот «плавильный тигель», который обусловил химическую эволюцию вещества во Вселенной. В недрах звезд при температуре порядка 10 млн. градусов и при очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии: электроны почти полностью или абсолютно все отделены от своих атомов. Оставшиеся ядра вступают во взаимодействие друг с другом, благодаря чему водород, имеющийся в изобилии в большинстве звезд, превращается при участии углерода в гелий. Эти и подобные ядерные превращения являются источником колоссального количества энергии, уносимой излучением звезд. Огромная энергия, излучаемая звездами, образуется в результате ядерных процессов, происходящих внутри них. Те же силы, которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы, образуют внутри звезды энергию, позволяющую ей излучать свет и тепло в течение миллионов и миллиардов лет за счет превращения водорода в более тяжелые элементы, и прежде всего в гелий.

Судьба звезды во многом зависит от ее массы. Когда звезда вроде нашего Солнца использует все свое водородное «топливо», ее гелиевая оболочка сжимается, а ее внешние слои расширяются, звезда превращается в красный гигант.

Со временем внешние слои красного гиганта резко отходят, оставляя малое яркое ядро звезды, и она превращается в белый карлик из-за нехватки ядерного топлива. Постепенно звезда охладится, превратившись в черного карлика (в огромную массу углерода). Такая судьба ожидает Солнце через 7-8 млрд. лет.

Звезды, масса которых больше массы Солнца в несколько раз, израсходовав свое ядерное топливо, расширяются и превращаются в сверхгигантов (они крупнее красных гигантов), далее под воздействием тяготения происходит резкое сжатие их ядер. Высвобожденная энергия разносит звезду на части, то есть звезда взрывается и превращается в сверхновую звезду (взорвавшаяся звезда), имеющую яркость 10 млрд. Солнц. После сверхновой в зависимости от исходной массы звезды может остаться небольшое тело, называемое нейтронной звездой с диаметром не больше нескольких десятков км, состоящее из твердых нейтронов с очень большой плотностью больше чем плотность белых карликов. Астрономы считают, что пульсары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды, излучающие свет (или звуковые волны, или радиоактивные волны) маленькими пучками, так что мы можем видеть их каждый раз, когда они направлены к Земле.

Звезда также может превратиться в черную дыру, места сосредоточения материи столь высокой плотности и со столь высокой гравитацией, что ничто материальное, свет или радиация не могут покинуть его.

Существуют еще красные карлики сильно отличающиеся от других звёзд, их диаметр и масса не превышает 1/3 Солнца. Температура поверхности красного карлика достигает 3500 К. Они испускают очень мало света, иногда в 10,000 раз меньше Солнца. Из-за медленной скорости сгорания водорода, красные карлики имеют очень большую продолжительность жизни от десятков миллиардов до нескольких триллионов лет. В красных карликах невозможны термоядерные реакции с участием гелия, поэтому они не могут превратиться в красные гиганты. Со временем они постепенно сжимаются и всё больше нагреваются, пока не израсходуют весь запас водородного топлива. Когда звезда достигает нижнего предела массы меньше 0,08 солнечной, то она считается коричневым карликом.

В итоге на завершающем этапе эволюции звезды превращаются в инертные («мертвые») звезды.

Поиск по сайту: