Семья Солнца. Галлактика
Семья Солнца. Галлактика
Галлактика — это, сначала звезда Солнце и девять планет, обращающихся вокруг него. В порядке расстояний от светила, они размещаются последующим образом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Три последние планетки с Земли можно следить исключительно в телескопы. Другие видны как более либо наименее калоритные кружки и известны людям со времен глубочайшей древности.
Солнце служит центром притяжения не только лишь для 9 огромных планет, да и для 10-ов (а может быть, и сотен) тыщ разных галлактических тел: планетных спутников, астероидов, комет, также метеоров, частиц газопылевой материи, рассеянных атомов разных хим частей, потоков атомных частиц и т. д.
Галлактика, таким макаром, очень сложное образование, ряд закономерностей которого стал доступен для исследования только в последние десятилетия. Гигантскую роль в их исследовании приобретает на данный момент астронавтика — более массивное и перспективное средство зания Вселенной.
Один из центральных вопросов, связанных с исследованием нашей планетной системы, — неувязка ее происхождения. Как появилась семья небесных тел, обращающихся вокруг Солнца? Ответ на этот вопрос имеет не только лишь принципиальное естественнонаучное, да и мировоззренческое, философское значение. В протяжении веков ученые пробовали узнать прошедшее, истинное и будущее Вселенной. Часто их представления были в той либо другой степени связаны с господствовавшими религиозными мнениями. Но еще в глубочайшей древности зародилась идея, что мир не был сотворен никем из богов. Он всегда существовал и будет существовать. Одни миры появляются, развиваются, другие — разрушаются и погибают. Земля, как и другие миры, сформировалась в итоге естественных обстоятельств.
Но такие превосходные гипотезы так опережали эру, что не были бы восприняты современниками. В споре о путях происхождения и развития Земли и планет столкнулись два прямо обратных и непримиримых суждения о том, что лежит в базе мироздания — дух либо вечно существующая материя? Сотворен ли мир богом, либо он существует вечно?
В отличие от идеалистов, утверждающих первичность духа и считающих мир продуктом творения бога, материалисты признают первичность материи. Подтверждая свои выводы практикой исследовательских работ и наблюдений, основываясь на ежедневном опыте, материалисты обосновывают, что все небесные тела, в том числе Земля и планетки, могли появиться только из других форм материи, другими словами, сформировались естественным методом. В наше время все сколько-либо значимые космогонические догадки являются поочередно материалистическими.
Принципиальной закономерностью будет то, что все планетки движутся вокруг Солнца в одном направлении, в единой плоскости (кроме Плутона) и практически по радиальным орбитам.
По своим физическим чертам планетки образуют две разные группы, отличающиеся размерами, плотностью, хим составом планет. Одна из их состоит из сравнимо маленьких планет земной группы — Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Их вещество отличается высочайшей плотностью: в среднем около 5, 5 г/см3, что в 5, 5 раза превосходит плотность воды. Другую группу составляют планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планетки владеют большими массами. Так, масса Урана равна 15 земным массам, а Юпитера — 318. Все планетки этой группы сравнимо стремительно крутятся вокруг собственной оси. День на Нептуне продолжаются, к примеру, 15 часов 48 минут, а на Юпитере — всего 9 часов 50 минут. Состоят планетки — гиганты приемущественно из водорода и гелия, а средняя плотность их вещества близка к плотности воды. Судя по всему, у этих планет нет жесткой поверхности, схожей поверхности планет земной группы. Особенное место занимает девятая планетка — Плутон, — открытая в марте 1930 года. По своим размерам она поближе к планеткам земной группы. Не так издавна астрологам удалось найти, что Плутон — двойная планетка: она состоит из центрального тела и очень огромного спутника. Оба небесных тела обращаются вокруг общего центра тяжести. Плутон необычен и в другом отношении. В то время как орбиты всех других планет лежат примерно в одной плоскости, плоскость орбиты Плутона наклонена к ней под углом около 17 градусов.
Согласно современным представлениям, планетки Галлактики образовались из прохладного газопылевого облака, окружавшего Солнце млрд годов назад. Более поочередно такая точка зрения проведена в работах русского ученого академика О. Ю. Шмидта.
В базе теории О. Ю. Шмидта лежит идея об образовании планет методом объединения жестких тел и пылевых частиц. Возникшее около Солнца газопылевое скопление сначала состояло на 98% из водорода и гелия. Другие элементы конденсировались в пылевые частички. Но хаотичное движение газа в облаке стремительно закончилось: оно сменилось размеренным воззванием облака вокруг Солнца.
Пылевые частички сконцентрировались в центральной плоскости, образовав слой завышенной плотности. Когда плотность слоя достигнула некого «критического» значения, его собственное тяготение стало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неуравновешенным и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь вместе, они образовали огромное количество сплошных плотных тел. Более большие из их заполучили практически радиальные орбиты и в собственном росте начали обгонять другие тела, став возможными эмбрионами будущих планет. Как более мощные тела, новообразования присоединили к для себя оставшееся вещество газопылевого облака. В конце концов сформировалось девять огромных планет, движение которых по орбитам остается устойчивым в протяжении млрд лет.
Таким макаром, практически радиальные орбиты планет явились результатом осреднения орбит тел, объединившихся в планетки. Деление планет на две группы связано с тем, что в дальних от Солнца частях облака температура была низкой и все вещества, не считая водорода и гелия, образовали твердые частички. Посреди их преобладали метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В составе самых мощных планет — Юпитера и Сатурна, не считая того, оказалось существенное количество газов. В области планет земной группы температура была существенно выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) остались в газообразном состоянии и, как следует, в состав планет не вошли. Планетки этой группы сформировались в главном из силикатов и металлов.
Научная теория происхождения Галлактики подтверждается бессчетными наблюдениями. Но на данный момент еще нельзя сказать, что процесс образования планет конкретно исследован.
Центральное тело нашей планетной системы — Солнце. Оно могучий источник энергии: раз в секунду наше светило испускает такое количество тепла, которого полностью хватило бы, чтоб растопить слой льда, окружающий земной шар, шириной в тыщу км.
Ученые издавна думали над тем, каким образом Солнце восполняет припасы собственной энергии, настолько щедро излучаемой в мировое место. На первых порах более естественным числилось предположение, что энергия нашего дневного светила не дополняется. Но в таком случае температура Солнца должна была бы приметно снижаться (по расчетам, на 2 процента в год), а как следует, безпрерывно уменьшалось бы количество тепла и света, получаемых Землей. Меж тем измерения, проводившиеся в протяжении ряда лет на особых горных станциях, молвят о том, что поток светового и термического излучения Солнца фактически не изменяется. А это значит, что энергия нашего светила повсевременно дополняется из какого-то источника.
В свое время высказывалось предположение, что таким источником может служить непрерывное сжатие Солнца, происходящее под действием сил тяготения. Так вправду могло бы происходить, но тогда источника тепла и света хватило бы всего на 20 миллионов лет. Меж тем геологические данные внушительно свидетельствуют, что наша планетка существует более 5 млрд лет. Возраст Солнца, как следует, по последней мере не ниже этой числа.
В текущее время можно считать доказанным, что в недрах Солнца при огромных температурах — порядка миллионов градусов — и страшенных давлениях протекают так именуемые термоядерные реакции, которые сопровождаются выделением множества энергии. Термоядерная реакция в недрах Солнца будет происходить до того времени, пока не иссякнут припасы водорода. В текущее время они составляют около 60% массы Солнца. Такового резерва должно хватить само мало на несколько 10-ов млрд лет. Как следует, население земли на долгие времена обеспечено солнечным теплом и светом.
Наше Солнце — источник не только лишь света и тепла: его поверхность испускает потоки невидимых ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, также корпускул — заряженных частиц вещества. Воздействие этих излучений на нрав процессов в земной атмосфере было увидено уже много годов назад. Но исследование их по-настоящему началось только в последние годы. Хотя количество тепла и света, посылаемого на Землю Солнцем, в протяжении многих сотен миллионов лет остается неизменным, интенсивность его невидимых излучений существенно изменяется: она находится в зависимости от уровня так именуемой солнечной активности.
Солнце оказывает приметное воздействие не только лишь на такие природные процессы, как погода, земной магнетизм, да и на биосферу — животный и растительный мир Земли, также на человека.
Воздействие солнечной активности на био процессы отмечалось многими исследователями. В конце прошедшего столетия российский ученый Н. Шведов нашел связь меж шириной годовых колец у деревьев и циклами активности нашего дневного светила. Другие ученые установили связь меж солнечной активностью и ростом морских кораллов, размножением рыб и мышей, набегами саранчи.
Вернемся к нашим соседям по Солнечной системе. Начнем с наиблежайшего к нам небесного тела — естественного спутника Земли Луны.
Подобно тому, как наша Земля обращается вокруг Солнца, вокруг Земли движется Луна. Луна меньше Земли, ее поперечник составляет около одной четверти земного поперечника, а масса в 81 раз меньше массы Земли. Потому сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на нашей планетке. Слабенькая сила притяжения не позволила Луне удержать атмосферу, по той же причине не может быть на ее поверхности и воды. Открытые водоемы стремительно улетучились бы, а водяной пар испарился бы в космос.
Поверхность Луны очень неровная: она покрыта горными хребтами, кольцевыми горами — кратерами и темными пятнами равнинных областей, именуемых морями. Но и в морях размещено много маленьких кратеров. Долгое воздействие различных наружных причин привело к тому, что на поверхности Луны образовался рыхловатый слой, покрывающий основную породу — риголит, состоящий из осколков магматических пород, шлакообразных частиц и застывших капель расплавленной магмы. Толщина его в различных районах колеблется от нескольких мм до нескольких метров. Что касается лавы, заполняющей лунные бассейны, то она имеет внутреннее происхождение, и не могла образоваться в итоге метеорных ударов. Но такие удары, может быть, вызвали нарушения лунной коры, открыв тем выход лавовым потокам на поверхность.
Для выяснения истории Луны очень принципиально знать возраст разных ее образований. С этой целью выполнялось определение возраста лунных пород, доставленных на Землю галлактическими аппаратами из разных районов лунной поверхности.
На базе имеющихся в текущее время данных можно составить такую картину. В 1-ые 500 миллионов лет происходило расплавление вещества Луны, хотя оно и не обхватило всю массу сходу. К концу этого срока уже образовались материки, а в период с 700 миллионов лет до 1, 2 млрд лет — моря. Как демонстрируют исследования, проведенные при помощи галлактических аппаратов, приблизительно 95% пород, покрывающих лунную поверхность, прошли в свое время через магматическое состояние. При этом все это разновидности базальтов. Гранитов, нередко встречающихся на Земле, на Луне нет совершенно.
Наиблежайшая к Солнцу планетка — Меркурий обладает, как и Плутон, большей эллиптичностью собственной орбиты, в итоге чего расстояние от планетки до Солнца меняется в границах от 46 млн. до 70 млн. км. Среднее же расстояние от Солнца до Меркурия составляет 58 млн. км. — в 3 раза меньше, чем до Земли. Невзирая на значительную яркость, эта планетка с трудом поддается наблюдению, потому что никогда не удаляется от Солнца более чем на 28 градусов к западу либо к востоку. Это приводит к тому, что она практически всегда «прячется» на светлом фоне утренней либо вечерней зари. И все таки «неуловимая» планетка время от времени дарует ученым возможность следить ее в дневное время, когда она медлительно проходит на фоне солнечного диска. Это редчайшее астрономическое явление наблюдалось, а именно, в ноябре 1973 года. Меркурий — меньшая из всех планет, его поперечник — всего около 5000 км. В телескоп он наблюдается в виде серпика. Обладает мощным железным ядром, радиус которого составляет три четверти радиуса самой планетки. Его подсолнечная сторона греется до 300 — 420 градусов С0 на ночной стороне мороз добивается минус 70 градусов С0. У Меркурия найдено магнитное поле, существование которого, по всей вероятности, связано с процессами, происходящими в его ядре.
2-ая от Солнца планетка — Венера, наиблежайшая наша соседка: при ее самом большом сближении с Землей нас делит всего около 40 млн. км. Орбита Венеры отдалена от дневного светила на 108 млн. км. Энергетический «паек» этой планетки в 2, 5 раза превосходит земной. За 225 земных суток Венера совершает полный оборот вокруг Солнца. Скорость ее движения по орбите — около 35 км/сек.
Наличие атмосферы и практически однообразные с Землей размеры и масса длительное время позволяли ученым считать Венеру «близнецом» нашей планетки. Но исследования, последних лет принудили ученых решительно отрешиться от такового взора. Главное отличие Венеры от Земли — особенность ее дневного вращения. Оказалось, что день на этой планетке, подобно Меркурию, длиннее ее года: оборот Венеры вокруг оси продолжается подольше, чем воззвание вокруг Солнца, и совершается в оборотном направлении, чем у других планет земной группы. Период вращения относительно звезд составляет около 244 земных суток. Ось вращения фактически перпендикулярна к плоскости орбиты. Это означает, что на Венере не происходит смены времен года.
Через каждые 18 месяцев Венера сближается с Землей, при этом в это время всегда бывает обращена к Земле одним и этим же участком поверхности. Ее поперечник всего на 600 км. меньше земного, а сила тяжести практически такая же, как и на Земле. Если доставить с Земли на Венеру килограммовую гирю, то там она будет весить 850 граммов. Потому нет ничего необычного в том, что Венера окружена атмосферной оболочкой. В ней плавает густая непрозрачная пелена многокилометровой облачности, скрывающей от астрономических наблюдений поверхность планетки.
Надежные сведения о физических критериях на Венере удалось получить только тогда, когда к пасмурной планетке полетели автоматические галлактические станции. Оказалось, что условия на Венере очень очень отличаются от земных. Температура у поверхности составляет около 500 градусов С0, а давление добивается практически 100 атмосфер. Это означает, что на каждый квадратный сантиметр тут давит столб газа весом в 100 кг. Облачность Венеры на высотах порядка 49-70 км состоит из капель концентрированной серной кислоты. А атмосферная оболочка планетки состоит на 95-96% из углекислого газа. На высоте около 50 км в ней обнаружены в очень большенном количестве частички серы, а несколько ниже — частички хлора.
Вообщем же рельеф поверхности Венеры приметно отличается от рельефа поверхности Земли. Огромную часть занимают холмистые равнины. Возвышенности же, подобные земным материкам, в общей трудности занимают площадь, сравнимую с площадью Австралии. Некие из этих возвышенностей похожи на земные вулканические массивы.
Земля — 3-я планетка от Солнца. Она удалена от него на расстояние 150 млн. км. Это расстояние в астрономии принято употреблять в качестве единицы длины для измерения расстояния меж телами Галлактики. Четкое значение этой единицы составляет 149 597 892 ± 1, 5 км. Вследствие маленький эллиптичности орбиты расстояние от Земли до Солнца меняется в границах около 5 млн. км.
Полный оборот по орбите Земля завершает за 365, 25 суток, двигаясь вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. Находясь на Земле, мы сами принимаем роль в этом движении, совсем не ощущая его. Годичное движение Земли вокруг Солнца и суточное — вокруг оси — главные движения нашей планетки. Всего Земля совершает более 14 движений в галлактическом пространстве. Посреди их такие значимые, как поступательное движение, совершаемое совместно с Солнцем и другими планетками со скоростью 20 км/сек по направлению к созвездию Геркулеса, и роль в общем воззвании Солнца и звезд вокруг центра нашей звездной системы — Галактики.
Ось дневного вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на 66 градусов 5 минут и ориентирована северным концом в точку на небесной сфере, расположенную рядом со звездой Альфа в созвездии Малой Медведицы. Эта звезда, именуемая Полярной, является центром вращения небесной сферы.
Своим притяжением Земля держит вокруг себя атмосферу, состоящую в главном из азота и кислорода. В качестве примесей в ее состав входят аргон и углекислый газ. Значимой особенностью нашей планетки является богатство воды: площадь морей и океанов составляет приблизительно три пятых земной поверхности. Вода и водяные пары в атмосфере играют гигантскую роль в протекании разных геофизических и био процессов на Земле.
Земной шар окружает магнитное поле, играющее роль ловушки для электрически заряженных частиц, приходящих из космоса. Далековато за пределами атмосферы Земля опоясана тучами частиц больших энергий, образующих пояса радиации. Эти пояса защищают нашу планетку от жестких галлактических лучей, гибельных для всего живого.
Последующая планетка — Марс, орбита которого удалена от Солнца на 227 млн. км. Он получает от Солнца существенно меньше света и тепла, чем Земля. Средняя температура на Марсе колеблется от +30 до -80 градусов. В полярных зонах планетки зарегистрирована температура около -130 градусов.
Скорость движения Марса по орбите — 24 км/сек. Полный оборот вокруг Солнца он завершает за 687 земных суток — марсианский год практически в 2 раза длиннее земного. Из-за наклона оси вращения на Марсе, так же как и на Земле, происходит смена времен года. День там всего на 37 минут длиннее земных. Поперечник планетки — 6780 км., а масса практически в 10 раз меньше земной. Потому сила тяжести на Марсе в 2, 5 раза меньше, чем на Земле.
На неких участках Марса обнаружены горные хребты, вулканические конусы и купола. В других местах видны глубочайшие каньоны с изрезанными краями. Встречаются также хаотические нагромождения каменных обломков. Есть на Марсе и горы, относительно вулканической природы, которых нет никаких колебаний. Наибольшая из их — гора Снега Олимпа высотой около 27 км. Для сопоставления довольно напомнить, что высокая горная верхушка Земли Эверест не добивается и 9 км. Когда в 1971 году на Марсе неистовствовала наисильнейшая пылевая буря, то конус Снегов Олимпа высился над пылевой пеленой. Наличие на Марсе настолько больших гор вулканического происхождения свидетельствует о большой мощи вулканических процессов, благодаря которым на поверхность планетки изливались большие массы вещества.
Значимая часть поверхности Марса — это сухие пустынные районы, покрытые красным грунтом и огромным количеством камешков. Благодаря этому Марс и выделяется посреди других планет своим соответствующим красным цветом. Водянистой воды на Марсе нет. При тех физических критериях, которые есть на этой планетке, вода на ее поверхности может находиться исключительно в жестком состоянии — в виде снега, льда либо инея. Некие ученые считают также, что под поверхностью Марса имеется слой нескончаемой мерзлоты.
У полюсов Марса размещены светлые пятна — полярные шапки, которые отчасти состоят из обыденного аква льда, а отчасти из жесткой углекислоты — «сухого льда». В вешние и летние периоды они испаряются и уменьшаются в размерах.
Газовая оболочка планетки в главном состоит из углекислого газа и очень разрежена: атмосферное давление у поверхности примерно в 100 раз ниже, чем на Земле. В атмосфере Марса дуют сильные ветры, временами они поднимают пылевые частички с поверхности планетки, тогда и появляются пылевые бури, которые продолжаются от нескольких недель до нескольких месяцев и обхватывают время от времени целое полушарие.
5-ая по расстоянию планетка от Солнца — гигант Юпитер. Он окружен сильной атмосферой, которая состоит приемущественно из водорода. Гелий составляет по объему около 11 % газовой оболочки планетки. В верхних слоях атмосферы Юпитера размещен видимый наружный пасмурный покров, который состоит из капель и льдинок аммиака. В более глубочайших слоях преобладает сернистокислый аммоний, а еще поглубже — водяные капли. На глубине около тыс. км. начинается слой газожидкого водорода. Видимо, и вообщем большая часть массы Юпитера находится в водянистом состоянии. Только в самом центре планетки, может быть, размещено жесткое ядро. По своим размерам оно в 1, 7 раза превосходит нашу Землю.
Устойчивая атмосферная циркуляция в экваториальной области приводит к тому, что пасмурные системы образуют соответствующую картину черных поясов и светлых зон, параллельных экватору планетки. Есть в атмосфере Юпитера и устойчивые вихри, которые могут сохраняться до 100 тыщ лет. Одним из таких вихрей является известное Красноватое Пятно, которое в два раза больше Земли. Период его собственного вращения близок к 6 земным суткам.
Вследствие того, что пасмурные образования могут вести взаимодействие вместе, в верхнем пасмурном слое планетки время от времени появляются дыры, имеющиеся до 1-го года. Через эти дыры просматриваются более глубочайшие слои облачности.
У Юпитера обнаружены протяженная магнитосфера и радиационные пояса, напоминающие радиационные пояса Земли, но во много раз превосходящие их по своим размерам.
Хотя планетки — гиганты состоят из водорода и гелия, их бессчетные спутники являются телами земного типа. И как проявили исследования с борта галлактических аппаратов, они подобно Луне либо Меркурию также подвергались в свое время насыщенной метеоритной бомбардировке. Следы метеоритных ударов видны на поверхности третьего спутника Юпитера — Ганимеда и в особенности 4-ого — Каллисто. Оба эти спутника покрыты толстым ледяным панцирем. И потому кратерные образования на их имеют существенно более светлую расцветку, чем кольцевые структуры на Луне.
Последующая за Юпитером планетка Сатурн выделяется посреди всех планет Галлактики своим необыкновенным видом. Она окружена необычным и необыкновенно прекрасным образованием — кольцами, состоящими приемущественно из огромного количества маленьких ледяных частиц и ледяных глыб размером до нескольких 10-ов метров, обращающихся вокруг основного тела планетки.
В протяжении долгого времени кольца Сатурна числились уникальным образованием в семье планет. Но пару лет вспять оптическими и радиоастрономическими наблюдениями система колец была найдена и вокруг седьмой планетки Галлактики — Урана. А спустя еще некое время галлактическая станция «Вояджер-1» зарегистрировала наличие слабенького кольца и у планетки Юпитер.
Но воистину сенсационным было другое. Оказалось, что Сатурн окружен не шестью-семью широкими кольцами, а несколькими сотками концентрических узеньких колец. По оценкам профессионалов, их число составляет от 500 до 1000. На фото видно, что эти узенькие кольца, в свою очередь, распадаются на еще больше тонкие «колечки» либо «пряди».
B Coлнeчной системе есть и много малых планет — астероидов. Невзирая на свою многочисленность, они в общей сумме не превосходят одной тысячной толики массы земного шара. Самая большая из малых планет — Церера имеет поперечник около 1000 км. Большая часть же других астероидов — это каменные аморфные глыбы поперечником в несколько тыщ, даже сотен метров. Огромное количество астероидов движется в зоне, ограниченной орбитами Марса и Юпитера. Ее так и именуют — «пояс астероидов». Но некие из их, нарушая общий порядок, «смело» подходят к планеткам, передвигающимся вне этой зоны, в том числе к Земле.
Более эфемерными галлактическими телами, входящими в состав Галлактики, являются кометы, передвигающиеся вокруг Солнца по очень вытянутым эллиптическим орбитам. Имея малозначительную массу, они ничем не обнаруживают себя, когда находятся вдалеке от Солнца. Но по мере приближения к нему жесткое ядро кометы, состоящее из каменных и железных тел, заключенных в ледяную оболочку из замерзших газов, начинает испаряться, образуя большой газовый шлейф — хвост, достигающий длины сотен миллионов км.