Солнечная система

В настоящее время является не решенной проблема происхождения Солнечной системы. Гипотезы ее возникновения следующие:

- планеты Солнечной системы сформировались путем объединения твердых, холодных тел и частиц, входящих в сосав туманности, которая когда-то окружала Солнце;

- спутники планет образовались из роя частиц, окружавших планеты.

Орбиты всех планет являются почти круговыми и лежат в одной плоскости, совпадающей с экваториальной плоскостью Солнца. Общая масса всех планет Солнечной системы составляет всего 2% от массы Солнца.

Теории происхождения Солнечной сисемы:

- небулярная гипотеза Канта-Лапласа;

- приливная;

- захват Солнцем облака межзвездного газа;

- кометная.

Небулярная гипотеза Канта-Лапласа. По Канту, орбитальное движение планет возникло «после нецентрального удара частиц как механизма возникновения первичной туманности» (ошибочное предположение, т.к. движение могло начаться только при косом ударе туманностей). Он считал причинами, противодействующими стремлению к «равновесию», химические процессы внутри Земли, которые зависят от космических сил и проявляются в виде землетрясений и вулканической деятельности (1755).

П.Лаплас исходил из горячей медленно вращающейся туманности, которая по мере охлаждения сжималась. По закону сохранения момента импульса при этом росла скорость вращения и центробежные силы отрывали от нее кольца. Материя в этих кольцах сжималась под действием тяготения, формируя компактные тел.

Приливная или планетозимальная гипотеза. В ХХ в. американцы Т.Чемберлен и Ф. Мультон рассмотрели идею встречи Солнца со звездой, вызвавшей приливной выброс солнечного вещества (1906), из которого и образовались планеты. С.Аррениус допустил и прямое столкновение Солнца со звездой (1913). В результате появилось некое волокно, распавшееся при вращении на части – основу планет. Дж. Джинс предположил (1916), что какая-то звезда прошла неподалеку от Солнца и вызвала «приливные выступы», принявшие форму газовых струй, из которых и возникли планеты.

Гипотеза захвата Солнцем межзвездного газа. Ее предположил шведский астрофизик Х.Альфен (1942). Атомы газа ионизировались при падении на Солнце и стали двигаться по орбитам в его магнитном поле, поступая в определенные участки экваториальной плоскости. Академик В.Г.Фесенко (астрофизик) предположил, что образование планет связано с переходом от одного типа ядерных реакций в глубинах Солнца к другому. Дж.Дарвин астроном и математик и математик А.М. Ляпунов рассчитали независимо друг от друга фигуры равновесия вращающейся жидкой несжимаемой массы. Согласно О.Струве, быстро вращающиеся звезды могу выбрасывать вещество в плоскости своих экваторов. В результате этого образуются газовые кольца и оболочки, а звезда теряет массу и момент количества движения.

Кометная гипотеза происхождения планет Солнечной системы. Распространена в настоящее время, предложил ее А.А.Маркушевич (1992). В газопылевой туманности, имеющей вид дискообразного вращающегося облака и состоящей из мелких пылевидных железосиликатных частиц и газов – воды и водорода, при понижении температуры газы намерзали на пылинки, увеличивая их размер. Возникал состав, свойственный составу комет. Частицы сталкивались между собой, большие по объему концентрировались в центре туманности, а меньшие оттеснялись на периферию, дав начало планетам. Шло укрепление и разрастание образующихся тел – астероидов, комет, планет. При образовании планет происходила аккреция (стяжение кометной массы), выделялась теплота, которая разогревала центр сгустка до расплавленного состояния и расслаивала водородную оболочку и железосиликатное ядро, которое позже расслоилось на железоникелевое ядро и силикатную оболочку, которая не позволяла рассеиваться теплоте в космическом пространстве. Так планета приобрела почти сферическую форму. По своим физическим характеристикам планеты Солнечной системы делятся на две группы: планеты земной группы и газовые (или планеты-гиганты).

Планеты Солнечной системы - земная группа. Крупнейшими после Солнца объектами Солнечной сис­темы являются планеты и их спутники. Общая масса пла­нет составляет 448 масс Земли, а спутников -0,12 массы Земли. Суммарная масса планет и спутников составляет лишь 1/750 часть массы Солнца. Планеты Солнечной сис­темы достаточно сильно различаются между собой.

Ближайшие планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - называются твердыми планетами, поскольку име­ют плотность, в 4-5 раз превышающую плотность воды, и твердую поверхность. Плутон представляет собой несформировавшуюся твердую планету, по своим характеристикам напоминающую планеты первой группы. Кроме того, у Плутона есть спутник Харон, лишь в два раза меньший Плутона. Наконец, существуют предположения о большой десятой темной планете.

Каждую из планет можно охарактеризовать по девяти основным параметрам. Это такие параметры, как расстоя­ние от Солнца, период обращения вокруг Солнца, период обращения вокруг своей оси, средняя плотность (г/см³), диаметр экватора в километрах, относительная масса (масса Земли принимается за 1), температура поверхно­сти, число спутников, преобладание газа в атмосфере.

Ближайшей к Солнцу планетой является Меркурий. Он состоит из большого железного ядра, расплавленной каменистой мантии и твердой коры. По внешнему виду Меркурий напоминает Луну. Его поверхность испещрена кратерами и огромными уступами (высотой до 3 км), сформировавшимися в результате остывания и сжатия поверхности планеты. Сила тяжести на Меркурии в два раза меньше земной, поэтому атмосфера практически отсутствует. Царят безмолвие и экстремальные температу­ры - до 350 'С на освещенной Солнцем стороне планеты и до -170 "С на ночной стороне.

Венера по размерам, массе и плотности сходна с Зем­лей. Однако она имеет очень плотную атмосферу, пропускающую солнечное излучение и не выпускающую его обратно. Поэтому на Венере давно действует парниковый эффект, который сейчас отмечается на Земле. В результате этого эффекта температура поверхности Венеры составляет 400-500 "С. Поверхность Венеры сияет так ярко, что Венера занимает 3-е место по яркости (после Солнца и Луны) среди всех видимых с Земли объектов.

Ближайшее к Земле небесное тело - ее спутник. Луна. Луна имеет небольшое ядро из железа и серы, окружен­ное полурасплавленной астеносферой. Над астеносферой расположена литосфера (твердая каменная оболочка), и над ней - кора из минералов, богатых кальцием и алюминием. Поверхность Луны изрыта кратерами, имеет огромные равнины (моря) и горы.

Планеты Солнечной системы (газовые). Вторая четверка планет (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) - газообразные, большие, с плотностью 0,7-1,7 г/см' (т. е. чуть меньше или чуть больше плотности воды). Юпитер является крупнейшей планетой Солнечной системы. Вместе со своими 16 спутниками он составляет Солнечную систему в миниатюре. Масса Юпитера в три раза превосходит массу всех остальных планет Солнечной системы.

В центре Юпитера находится небольшое каменное ядро. Его окружает вначале слой металлического водорода, по свойствам напоминающего жидкий металл, затем слой жидкого водорода. Плотная атмосфера Юпитера состоит из водорода, гелия, метана и аммиака и по толщине в 8-10 раз превосходит земную атмосферу. Если попытаться высадиться на Юпитер, то космический аппарат будет долго тонуть в атмосфере, однако посадки так и не произойдет. Из 16 спутников Юпитера наиболее известны четыре, открытые еще Галилеем. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Ио по размерам чуть больше Луны. Мощные приливные силы Юпитера разогревают ядро Ио, и на этом спутнике идет активная вулканическая деятельность.

Сатурн известен своими кольцами. В начале 1980-х гг. с помощью космического зонда «Вояджер» было выяснено, что кольца состоят из огромного количества кусков льда различного размера - от пылинок до глыб. Помимо колец, Сатурн имеет 17 спутников, из которых Титан имеет плотную атмосферу. Сатурн имеет самую низкую плотность среди планет Солнечной системы. Его небольшое ядро из льда и камня окружено слоями металлического и жидкого водорода. В атмосфере Сатурна бушуют ветры, скорость которых достигает 1800 км/ч. Уран, Нептун и Плутон удалены настолько, что достоверной информации об их составе не удавалось получить до 1986 г. В 1986 г. космический зонд «Вояджер-2» передал фотографии Урана и Нептуна, по которым были установлены состав атмосферы и наличие вихрей, а также обнаружены спутники этих планет.

Кометы, астероиды, метеорное вещество. Помимо девяти крупных спутников (планет), Солнце имеет множество мелких спутников, называемых астероидами. Большинство из них находится в поясе астероидов, между орбитами Марса и Юпитера. Есть также группа астероидов (Троянцы и Греки), движущаяся вдоль орбиты Юпитера, и другие группы. Всего в астрономических ка­талогах зафиксировано более 6000 малых планет.

Помимо астероидов, движущихся по орбитам, подобным орбитам планет, Солнечную систему пересекают ко­меты. Орбиты комет одним фаем приближены к Солнцу, другим удалены от него иногда на очень значительные расстояния. Например, удаленный край орбиты кометы Энке с периодом обращения 3,3 года не достигает орбиты Юпитера. Орбита кометы Галлея с периодом обращения 76 лет не достигает орбиты Плутона. Орбита кометы Когоутека с периодом обращения 75 000 лет выходит далеко за пределы орбиты Плутона.

По современным гипотезам кометы представляют собой огромные глыбы из льда и камня, которые испаряются при подходе к Солнцу и образуют газовый и пылевой хвосты, направленные от Солнца. Со временем кометы рассыпаются, оставляя после себя облака пыли. Ежегодно в августе Земля проходит через полосу пыли, оставшуюся от кометы Свифта-Тутля, и в эти периоды можно наблюдать метеорные дожди, называемые «Персеидами». Землю ежесекундно бомбардируют тысячи метеори­тов - обломков космических тел. Однако большинство из них сгорают в атмосфере, не достигая поверхности Зем­ли. Крупные метеориты могут взрываться, оставляя кра­теры. Средние и мелкие метеориты, закаленные огнем и космическим пространством, часто служат объектами поклонения (священные камни) верующих.