Солнечная система

    Точки зрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов резко отличались. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого сперва возникло центральное  массивное тело - будущее Солнце, а потом планеты, в то время как Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей с высокой скоростью вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность, вследствие закона сохранения момента количества движения, вращалась все быстрее и быстрее. Из-за больших центробежных сил от него последовательно отделялись кольца. Потом они конденсировались, образуя планеты.

     Таким образом, согласно гипотезе Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на различия, общей  важной особенностью является представление, что Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. Поэтому и принято называть эту концепцию “гипотезой Канта-Лапласа”. Однако эта теория сталкивается с трудностью. Наша Солнечная система, состоящая из девяти планет разных размеров и масс, обладает особенностью: необычное распределение момента количества движения между центральным телом - Солнцем и планетами.

    Момент  количества движения есть одна из важнейших  характеристик всякой изолированной от внешнего мира механической системы. Именно как такую систему можно рассмотреть Солнце и окружающие его планеты. Момент количества движения можно определить как “запас вращения” системы. Это вращение складывается из орбитального движения планет и вращения вокруг осей Солнца и планет. Львиная доля момента количества движения Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет-гигантов Юпитера и Сатурна.

    С точки зрения гипотезы Лапласа, это  совершенно непонятно. В эпоху, когда  от первоначальной, быстро вращающейся туманности отделилось кольцо, слои туманности, из которых потом сконденсировалось Солнце, имели (на единицу массы) примерно такой же момент, как вещество отделившегося кольца (так как угловые скорости кольца и оставшихся частей были примерно одинаковы), так как масса последнего была значительно меньше основной туманности (“протосолнца”), то полный момент количества движения кольца должен быть много меньше, чем у “протосолнца”. В гипотезе Лапласа отсутствует какой-либо механизм передачи момента от “протосолнца” к кольцу. Поэтому в течение всей дальнейшей эволюции момент количества движения “протосолнца”, а затем и Солнца должен быть много больше, чем у колец и образовавшихся из них планет. Но этот вывод противоречит с фактическим распределением количества движения между Солнцем и планетами. Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой. Остановимся на гипотезе Джинса, получившей распространение в первой трети текущего столетия. Она полностью противоположна гипотезе Канта-Лапласа. Если последняя рисует образование планетарных систем как единственный закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая.

    Исходная  материя, из которой потом образовались планеты, была выброшена из Солнца (которое к тому времени было уже достаточно “старым” и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение был настолько близким, что его можно рассматривать практически как столкновение. Благодаря приливным силам со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца выброшена струя газа. Эта струя останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. Потом струя сконденсируется и даст начало планетам. Если бы гипотеза Джинса была правильной, число планетарных систем, образовавшихся за десять миллиардов лет ее эволюции, можно было пересчитать по пальцам. Но планетарных систем фактически много, следовательно, эта гипотеза несостоятельна. И ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в планеты. Таким образом, космологическая гипотеза Джинса оказалась несостоятельной.

    Выдающийся  советский ученый О.Ю.Шмидт в 1944 году предложил свою теорию происхождения  Солнечной системы: наша планета образовалась из вещества, захваченного из газово-пылевой туманности, через которую некогда проходило Солнце, уже тогда имевшее почти “современный” вид. При этом никаких трудностей с вращением момента планет не возникало, так как первоначально момент вещества облака может быть сколь угодно большим. Начиная с 1961 года эту гипотезу развивал английский космогонист Литтлтон, который внес в нее существенные улучшения. По обеим гипотезам “почти современное” Солнце сталкивается с более или менее “рыхлым” космическим объектом, захватывая части его вещества. Тем самым образование планет связывается с процессом звездообразования. 

Солнечная система : особенности  и состав.

     В настоящее время основной считается  гипотеза Хайла. Он утверждает, что  первоначально было ионизированное газовое облако, из которого, под действием электромагнитных сил образовалось Солнце и на определенных расстояниях от него остались остатки этого газа. Гравитационные силы Солнца притягивали эти остатки, а магнитное поле останавливало притяжение, этим определилось местоположение планет.

     После возникновения планет аналогичным  способом у планет образовались спутники.

     Само  Солнце представляет собой раскаленный  шар диаметром 1400000 км. Оно включает в себя 99.87% всей солнечной системы. Температура наружных слоев достигает 6000 градусов, внутренних слоев 15 млн. градусов. Давление внутри Солнца 15- 200 млн. атмосфер.

Каждую  минуту на излучение Солнце в своей  массе 240 млн. тонн, выделяя огромное количество энергии (на Землю падает 180 биллионов кВт энергии). Кроме этого Солнце посылает со скоростью 3000 км/сек потоки заряженных атомов водорода, попадая в атмосферу Земли, вызывают полярное сияние и магнитные бури.

     Расстояния  от планет до Солнца образуют закономерную последовательность - промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца. Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять своё движение в результате взаимных притяжений.

     Планеты вращаются так же вокруг своей  оси, причём почти у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в том же направлении, что и  их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно  медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку. Большинство спутников обращаются вокруг своих планет в том же направлении, в котором происходит осевое вращение планеты. Орбиты таких спутников обычно круговые и лежат вблизи плоскости экватора планеты, образуя уменьшенное подобие планетной системы.

     Солнце  со всей солнечной системой движется в пространстве относительно других звезд в направлении созвездия  Геркулеса со скоростью 20 км/сек.

     Солнечная система состоит из Солнца и 9 планет- спутников : Меркурий, Венера , Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Кроме этого солнечная система  имеет более 1600 малых планет (астероидов), около 100 известных короткопериодических планет, более 50 метеорных роев.

     Основные  характеристики планет приведены в  таблице 1

     Четыре  планеты, ближайшие к Солнцу, планеты  Земной группы, невелики, состоят из плотного каменистого вещества и  металлов. Планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - гораздо массивнее, состоят в основном из лёгких веществ и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах, имеют малую плотность. Девятую планету - Плутон, по- видимому, нельзя отнести ни к одной из двух групп. По химическому составу он близок к группе планет-гигантов, а по размерам к земной группе.

     Меркурий - самая близкая к Солнцу планета  Солнечной системы. Из-за близости к  Солнцу и малых видимых размеров Меркурий долго оставался малоизученной  планетой. Только в 1965г. благодаря применению радиолокации был измерен период вращения Меркурия вокруг своей оси. Ось вращения Меркурия почти перпендикулярна плоскости его орбиты. Как подсказали радионаблюдения , температура на поверхности Меркурия в пункте, где Солнце находится в зените достигает 620 К. Температура ночного полушария около 110 К. С помощью радионаблюдений удалось определить тепловые свойства наружного покроя планеты, которые оказались близкими к свойствам тонко раздробленных пород лунного реголита. Причиной такого состояния пород, по всей видимости, являются непрерывные удары метеоритов, почти не ослабляемые разряжённой атмосферой Меркурия. Высказывается гипотеза о том, что Меркурий имеет мощную силикатную оболочку (500 - 600 км.), а оставшиеся 50% объема занимает железистое ядро. Жизнь на Меркурии из-за очень высокой дневной температуры и отсутствия жидкой воды не может существовать. Спутников Меркурий не имеет.

     Венера - вторая по расстоянию от Солнца и ближайшая  к Земле планета Солнечной  системы. Венера - самое яркое светило  на небе после Солнца и Луны известна людям с глубокой древности. Период вращения Венеры долго не удавалось установить из-за плотной атмосферы и облачного слоя, окутывающих эту планету. Существование атмосферы Венеры было обнаружено в 1761 г. М. В. Ломоносовым при наблюдениях прохождения её по диску Солнца. В атмосфере Венеры содержится около 0,1% водяного пара и 97% углекислого газа. Они создают в атмосфере Венеры парниковый эффект, приводящий к сильному разогреванию планеты. Причина этого состоит в том, что оба газа интенсивно поглощают инфракрасные (тепловые) лучи, испускаемые нагретой поверхностью Венеры. Температура её достигает около 500 0 С.

Земля - одна из планет Солнечной системы. Подобно другим планетам она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите. Расстояние от Земли до Солнца в разных точках орбиты неодинаковое. Большую часть поверхности Земли (до 71%) занимает Мировой океан. Одна из особенностей Земли - её магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом. Под действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров. Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести. Для массы Земли получено значение 5,976*10 24 кг. Земля имеет естественный единственный спутник - Луну.

     Марс - четвёртая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. На звёздном небе она выглядит как немигающая точа красного цвета, которая время от времени значительно превосходит по блеску звезды первой величины. По основным физическим характеристикам Марс относится к планетам земной группы. По химическому составу марсианская атмосфера отличается от земной и содержит 95,3% углекислого газа с примесью 2,7% азота, 1,6% аргона, 00,7% окиси углерода, 0,13% кислорода и приблизительно 0,03% водяного пара, содержание которого изменяется, а также примеси неона, криптона, ксенона.

     Оба спутника Марса движутся почти точно  в плоскости его экватора. Размеры  Фобоса составляют около 27 км, а Демоса - около 15 км. Поверхность спутников  Марса состоит из очень тёмных минералов и покрыта многочисленными  кратерами.

     Юпитер - пятая по расстоянию от Солнца и самая большая планета Солнечной системы. . Юпитер, подобно солнцу, вращается не как твёрдое тело - скорость вращения неодинакова в разных широтах. Из-за быстрого вращения эта планета имеет сильное сжатие у полюсов. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты.Даже в небольшой телескоп видно полярное сжатие Юпитера и полосы на его поверхности, параллельные экватору планеты. Спектральные исследования Юпитера показали, что атмосфера его состоит из молекулярного водорода и его соединений: метана и аммиака. В небольших количествах присутствуют также этан, ацетилен, фосген и водяной пар. Облака Юпитера состоят из кристалликов и капелек аммиака. Можно считать, что атмосфера Юпитера на 74% состоит из водорода и на 26% из гелия. На долю метана приходится не более 0,1% состава атмосферы планеты (по массе). Магнитное поле планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух полей: дипольного (как поле Земли), которое простирается до 1,5 млн. км от Юпитера, и не дипольного, занимающего остальную часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля у поверхности в 20 раз больше, чем на Земле.

     Юпитер  имеет 13 спутников. Первые 4 спутника открыты  ещё Галилеем (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Они, а также внутренний, самый  близкий спутник Амальтея движутся почти в плоскости экватора планеты.. Самые внешние 4 спутника Юпитера обращаются вокруг планеты в обратном направлении. По данным, полученным с американских космических аппаратов «Вояжер», Юпитер окружен в экваториальной области системой колец. Кольцо расположено на расстоянии 50 000 км от поверхности планеты, его ширина около 1 000 км.

     Сатурн - вторая по величине среди планет Солнечной  системы. Его экваториальный диаметр  лишь немного меньше, чем у Юпитера, но по массе Сатурн уступает Юпитеру более чем втрое и имеет очень низкую среднюю плотность - около 0,7 г/см3. Низкая плотность объясняется тем, что планеты-гиганты состоят главным образом из водорода и гелия. В телескоп видны вытянутые вдоль экватора тёмные полосы, называемые также поясами, и светлые зоны, но эти детали менее контрастны, чем на Юпитере, и отдельные пятна в них наблюдаются гораздо реже. Сатурн окружен кольцами, которые хорошо видны в телескоп в виде «ушек» по обе стороны диска планеты. Кольца Сатурна - одно из самых удивительных и интересных образований в Солнечной системе. Плоская система колец опоясывает планету вокруг экватора и нигде не соприкасается с поверхностью.