Состав и масштабы солнечной системы

Министерство образования  и науки Кыргызской Республики

 

УЧЕБНЫЙ КОМПЛЕКС АВТОРСКОЙ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧСКОЙ  ШКОЛЫ-ЛИЦЕЯ №61

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследование на тему:  «Состав и масштабы солнечной системы»

 

 

 

 

 

 

                                                                                                Подготовил ученик 11 –Б класса:

                                                           Акенеев Медер

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

                                                                                                                                         

                                                                                                           

                                                                                                                                           

 

                                                

 

Бишкек 2011

Содержание

1.  Цель работы (3 стр.)

2. § 9 учебника по астрономии  Б.А. Воронцова – Вельяминова (4 стр.)

3. Источник №1 (5-7 стр.)

4. Источник №2 (8 стр.)

5. Источник №3 (9 стр.)

6. Сравнительный анализ всех  источников (10 стр.)

7. Вывод (11 стр.)

8. Список литературы (12 стр.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цель работы

Цель данного исследования провести сравнительный анализ материала  учебника и дополнительных источников по теме «Состав и масштабы Солнечной  системы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 9 учебника по астрономии Б.А. Воронцова – Вельяминова

Вы уже знаете, что Солнечную  систему составляют Солнце и планеты  с их спутниками, что звезды расположены  от нас несравнимо дальше, чем планеты. Самая далекая из известных планет – Плутон отстоит от Земли почти  в 40 раз дальше, чем Солнце. Но даже ближайшая к Солнцу звезда отстоит от нас еще в 7000 раз дальше. Это огромное различие расстояний до планет и звезд надо отчетливо осознавать.

Девять больших планет обращаются вокруг Солнца по эллипсам (мало отличающимся от окружностей) почти в одной  плоскости. В порядке удаления от Солнца – это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Кроме них в Солнечной системе множество малых планет (астероидов), большинство которых движется между орбитами Марса и Юпитера. Вокруг Солнца обращаются также кометы – небольшие тела, окруженные обширной оболочкой из разреженного газа. Большинство из них имеет эллиптические орбиты, выходящие за орбиту Плутона. Кроме этого, вокруг Солнца обращаются по эллипсам бесчисленные метеорные тела размером от песчинки до мелкого астероида. Вместе с астероидами и кометами они относятся к малым телам Солнечной системы. Пространство между планетами заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Его пронизывают электромагнитные излучения; оно носитель магнитного и гравитационного полей.

Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и примерно в 333 000 раз массивнее Земли.  Масса всех планет составляет лишь около 0,1 % от массы Солнца, поэтому оно силой своего притяжения управляет движением всех членов Солнечной системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник  №1

  Солнечная система: происхождение,  состав и особенности

Вот уже два века проблема происхождения  Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой  занимались, начиная от философа Канта  и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий.

И все же мы до сих пор довольно далеки от решения этой проблемы. Но за последние три десятилетия  прояснился вопрос о путях эволюции звезд. И хотя детали рождения звезды из газово-пылевой туманности еще  далеко не ясны, мы теперь четко представляем, что с ней происходит на протяжении миллиардов лет дальнейшей эволюции.

Переходя к изложению различных  космогонических гипотез, сменявших  одна другую на протяжении двух последних  столетий, начнем с гипотезы великого немецкого философа Канта и теории, которую спустя несколько десятилетий  независимо предложил французский  математик Лаплас. Предпосылки к  созданию этих теорий выдержали испытание  временем. Точки зрения Канта и  Лапласа в ряде важных вопросов резко  отличались. Кант исходил из эволюционного  развития холодной пылевой туманности, в ходе которого сначала 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.

В Солнечную систему  входит Солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 тысяч  малых планет (астероидов), порядка 10 в 11 степени комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 метров до ничтожно малых пылинок). Центральное  положение в Солнечной системе  занимает Солнце. Его масса приблизительно в 750 раз превосходит массу всех остальных тел, входящих в систему. Гравитационное притяжение солнца является главной силой, определяющей движение всех обращающихся вокруг него тел  Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца до самой далекой от него планеты - Плутон 39,5 а. е., т.е. 6 миллиардов километров, что очень мало по сравнению  с расстояниями до ближайших звёзд. Только некоторые кометы удаляются  от Солнца на 100 тысяч а. е. и подвергаются воздействию притяжения звезд. Двигаясь в Галактике, Солнечная система  время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака.

Вследствие крайней  разреженности вещества этих облаков  погружение Солнечной системы в  облако может проявиться только при  небольшом поглощении и рассеянии  солнечных лучей. Проявления этого  эффекта в прошлой истории  Земли пока не установлены. Все большие  планеты - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон обращаются вокруг солнца в одном  направлении (в направлении осевого  вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к  другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты - эклиптика  принимается за основную плоскость  при отсчёте наклонений орбит  планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца.

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. Это обеспечивает длительное существование  планетной системы.

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.

Таковы, например, система  спутников Урана и система  галилейских спутников Юпитера. Обратными движениями обладают спутники, расположенные далеко от планеты. Сатурн, Юпитер и Уран кроме отдельных  спутников заметных размеров имеют  множество мелких спутников, как  бы сливающихся в сплошные кольца. Эти спутники движутся по орбитам, настолько  близко расположенным к планете, что её приливная сила не позволяет  им объединиться в единое тело. Подавляющее  большинство орбит ныне известных  малых планет располагается в  промежутке между орбитами Марса  и Юпитера. Все малые планеты  обращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и большие планеты, но их орбиты, как правило, вытянуты и наклонены к плоскости эклиптики. Кометы движутся в основном по орбитам, близким к параболическим. Некоторые кометы обладают вытянутыми орбитами сравнительно небольших размеров - в десятки и сотни а. е.

У этих комет, называемых периодическими, преобладают прямые движения, т.е. движения в направлении обращения планет. Будучи вращающейся системой тел, Солнечная  система обладает моментом количества движения (МКД). Главная часть его связана с орбитальным движение планет вокруг Солнца, причём массивные Юпитер и Сатурн дают около 90%. Осевое вращение Солнца заключает в себе лишь 2% общего МКД всей Солнечной системы, хотя масса самого Солнца составляет более 99,8% общей массы. Такое распределение МКД между Солнцем и планетами связано с медленным вращением Солнца и огромными размерами планетной системы - её поперечник в несколько тысяч раз больше поперечника Солнца. МКД планеты приобрели в процессе своего образования: он перешел к ним из того вещества, из которого они образовались.