Солнечная система и ее происхождение

ГОУ «Череповецкий Государственный  Университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

На тему: Солнечная система и ее происхождение.

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Выполнил:

                    студент 1 курса группы 2И-12

                  Проверил: доцент Смирнова     

      Ольга  Вениаминовна                         

 

 

 

 

Череповец 2006 г.

                                                    Содержание 
 
 
Введение……………………………………………………………………….. 1 
Глава 1. Общие сведения о Солнечной системе……………………………. 3 
Глава 2. Характеристика Солнечной системы  
           2.1. Солнце – наша звезда……………………………………………... 5 
           2.2. Планеты Солнечной системы и их спутники ……………………7 
           2.3. Комплекс малых тел Солнечной системы……………………….15 
Глава 3.  О происхождении Солнечной системы……………………………20 
          Заключение ……………………………………………………………...25 
Список использованной литературы …………………………………………27 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Введение.

 
         В доисторические времена, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные сверхъестественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им. На протяжении веков обожествлялись Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов народов мира – астральных, объясняющих происхождение звезд и планет, а также их разновидностях – солярных и лунарных мифах о Солнце и Луне. 
Древнейшие представления человека о происхождении Вселенной в целом и ее частей, связанных в единой системе,  отражены в  космогонических мифах,  наиболее поздних по своему происхождению. По древнейшим представлениям предполагалось, что существует «твердь небесная», к которой прикреплены звезды, а Земля – неподвижный центр мироздания.  
Представления о центральном положении Земли во Вселенной впоследствии было положено древними греками в основу геоцентрических систем мира. Так,  Аристотель, считал,   что Земля –  неподвижный центр Вселенной. Достижения античной астрономии во II в. н.э. обобщил Птолемей, разработавший геоцентрическую систему мира, согласно которой вокруг неподвижной Земли движутся Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и «сфера неподвижных звезд».  Система мира Птолемея, несмотря на ошибочные представления о строении Вселенной,  все же объясняла многие особенности видимого движения небесных светил, и на протяжении веков считалось, что система Птолемея правильна, хотя и недостаточно совершенна. Геоцентрическую систему мира поддерживала и церковь, поскольку в этой системе, как и в самом церковном учении, Земле отводилось положение «центра Вселенной». 
       Н.Коперником была предложена иная, гелиоцентрическая система мира, согласно которой  в центре мира находится не Земля, а Солнце. Вокруг Земли, согласно учению Коперника, движется лишь Луна. Сама же Земля

1

является третьей по удаленности от Солнца планетой. Она  обращается вокруг Солнца и вращается  вокруг своей оси. За орбитой Земли  расположены орбиты Марса, Юпитера  и Сатурна. На очень большом расстоянии от Солнца Коперник поместил «сферу неподвижных  звезд». Впервые в астрономии Коперник дал правильную схему строения Солнечной системы. Его учение  стало мощным толчком для развития всего естествознания, вышло далеко за рамки астрономической науки. Последователь Коперника Дж.Бруно   утверждал, что во Вселенной нет и не может быть центра, что Солнце – это только центр Солнечной системы. Он высказал гениальную догадку о том, что звезды – такие же солнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многих из которых существует разумная жизнь. Открытия Г.Галилея наглядно подтвердили учение  Коперника. С помощью телескопа Галилей увидел горы на Луне, он открыл четыре спутника Юпитера. Ученый  обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы; изучая особенности изменения Венеры, он сделал вывод, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Наконец, ученый обнаружил, что Млечный путь – это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает оборот вокруг маленькой Земли.  
Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем, которого заставили подписать «отречение» от своих взглядов, не смогли остановить распространение коперниканства. В Австрии И.Кеплер, развивая учение Коперника, открыл законы движения планет. В Англии И.Ньютон опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения. В России учение Коперника смело поддерживал М.В.Ломоносов, который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемых миров и в остроумных стихах высмеивал сторонников геоцентризма.

2

 
Сегодня мы знаем, что звезды, видимые  невооруженным глазом, составляют ничтожную долю звезд, входящих в нашу галактику. Кроме нее, существует множество других галактик. Наша галактика имеет форму гигантской выпуклой линзы, а Солнечная система находится на расстоянии 33 тыс. световых лет от ее центра в одном из спиральных рукавов. 
Относительно небольшая область пространства,  занимаемая Солнечной системой, представляет для нас первостепенный интерес, поскольку именно здесь происходят процессы и явления, имеющие определяющее значение  для нашей Земли и ее ближайших окрестностей. Преимущественно с этой областью связывается сейчас и понятие космоса, доступного непосредственному изучению на обозримый период времени. 
В данной работе необходимо рассмотреть, что такое Солнечная система, охарактеризовать ее компоненты, а также выявить существующие на сегодня гипотезы и происхождении Солнечной системы. 
 
                 Глава 1. Общие сведения о Солнечной системе.

 
        Во Вселенной   небесные тела образуют системы различной сложности.  «Одинокая» звезда Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела составляют Солнечную систему, а Земля – одна из ее планет. Звезды, составляющие Галактику, движутся вокруг ее центра по очень сложным орбитам. С огромной скоростью – около 250 км в секунду – несется в мировом пространстве и наше Солнце, увлекая за собой свои планеты.  Солнечная система совершает один полный оборот вокруг  галактического  центра за 180 млн. лет. 
        Солнечная система – это прежде всего звезда Солнце и девять планет, обращающихся вокруг него. В порядке расстояний от светила они располагаются следующим образом:  Меркурий, Венера, Земля, Марс,

3

Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Три последние планеты   с Земли можно наблюдать только в телескоп. Остальные видны как более или менее яркие кружки и известны людям со времен глубокой древности.  
         Законы движения планет вокруг Солнца были открыты И.Кеплером, который установил, что планеты перемещаются  вокруг нашего дневного светила по несколько вытянутым окружностям – эллипсам и, чем ближе планета к Солнцу, тем больше ее скорость. И.Ньютоном был открыт закон всемирного тяготения. Ученый доказал, что именно сила тяготения удерживает планеты около Солнца, не дает им улететь в космическое пространство и заставляет обращаться  по замкнутым орбитам.  
Солнце служит центром притяжения не только девяти больших планет, но и для тысяч других космических тел: планетных спутников, астероидов, комет, а также метеоритов, частиц газопылевой материи, рассеянных атомов различных химических элементов, потоков атомных частиц и т.д.  Солнечная система, таким образом, весьма сложное образование, ряд закономерностей которого стал доступен для изучения лишь в последние десятилетия. Огромную роль в их исследовании приобрела сейчас космонавтика – наиболее мощное и перспективное средство познания Вселенной.  
Все планеты Солнечной системы движутся в одном направлении, в единой плоскости (за исключением Плутона) по почти круговым орбитам. Планеты отделены от нас огромными расстояниями в десятки и сотни миллионов  километров. В пределах Солнечной системы за единицу расстояний принимают астрономическую единицу (а.е.), то есть среднее расстояние Земли от Солнца, составляющее 149,6 млн км.  Средний радиус орбиты  самой далекой из известных нам планет Солнечной системы – Плутона – 40 а.е., и чтобы ее достичь, радиосигналу, посланному  с Земли, требуется пять с половиной часов.  
         Однако пределы Солнечной системы не ограничиваются поперечником орбиты Плутона – на самом деле  они значительно его превышают. Исходя из

4

чисто физических соображений, за ее внешнюю границу можно было бы принять расстояние, на котором происходит торможение в межзвездном газе непрерывно вытекающей из Солнца и заполняющей все околосолнечное пространство плазмы – «солнечного ветра». Границу этой области называют гелиопаузой.  Для идеализированной модели сферически симметричного плазменного потока это торможение и образование ударной волны,  по данным физиков В.Б.Баранова и К.В.Краснобаева,  происходит на расстоянии от 103 до 104  а.е.  И хотя на самом деле образующаяся конфигурация является асимметричной вследствие движения Солнца со скоростью около 20 км/с относительно ближайших звезд, приведенная оценка среднего характерного размера гелиопаузы  остается справедливой.  
        Другим, более правильным критерием служит граница, на которой сила притяжения Солнца сравнивается с силой притяжения ближайших к нам звезд. Этот критерий приводит к оценке размера Солнечной системы порядка 1,5•105  а.е. Как ни кажутся громадными такие расстояния по привычным земным представлениям, в масштабах Вселенной они совершенно ничтожны.    
                           Глава 2. Характеристика Солнечной системы.

                                         2.1. Солнце – наша звезда.

 
          Центральное  тело нашей планетной системы  – Солнце. Это  самосветящееся небесное тело, которое представляет собой единственную звезду в Солнечной системе.  Солнце – довольно обычная звезда Вселенной, которая не является уникальной по своим физическим характеристикам (массе, светимости, размерам, температуре, химическому составу), это  желтая звезда, принадлежащая к спектральному классу G2. Солнце – плазменный шар, плотность которого 1,4 г/см3, а температура поверхности 6 тыс. К. Радиус Солнца в 109 раз, а объем примерно в 1 300 000 раз больше соответственно радиуса и объема Земли. Велика и масса Солнца. Она

5

примерно в 330 000 раз больше массы Земли и почти в 750 раз больше суммарной массы движущихся вокруг него планет.  Условно в атмосфере Солнца выделяют три основных слоя: фотосферу (самый нижний слой), хромосферу и корону.  В атмосфере Солнца , в короне,  происходят вспышки – протуберанцы.  
          Солнце – могучий источник энергии: ежесекундно наше светило  излучает такое количество тепла, которого вполне хватило бы, чтобы растопить слой льда, окружающий земной шар, толщиной в тысячу километров. В настоящее время общепринято считать, что в недрах Солнца при огромнейших температурах – порядка миллионов градусов – и чудовищных давлениях происходят термоядерные реакции, сопровождающиеся выделением огромного количества энергии. Одной из таких реакций является синтез ядер водорода. При этом  четыре ядра атома водорода в результате цепи ядерных превращений образуют одно ядро атома гелия. Таким образом, источником солнечной энергии, по-видимому,  являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, о чем свидетельствует наличие  этих элементов в солнечной хромосфере. Первым теоретические расчеты  необходимой для ядерной реакции температуры произвел Артур Эддингтон. Немецкий физик Ганс Бете (Нобелевская премия 1967 г.) рассчитал реакции термоядерного синтеза гелия из водорода на Солнце, но прямых подтверждений пока нет, так как отсутствуют данные о внутреннем строении Солнца. Однако о внутренней жизни Солнца мы можем судить по процессам, протекающим на солнечной поверхности, по тем периодическим изменениям, которые здесь происходят.  
         Солнце – источник не только света и тепла: его поверхность излучает потоки ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, а также корпускул – заряженных частиц вещества. Воздействие этих излучений на характер процессов в земной атмосфере было замечено уже много лет назад, но изучение их по-настоящему началось лишь в последние десятилетия. Хотя

6

количество тепла и  света, посылаемого Солнцем, на протяжении сотен миллионов лет остается постоянным,  интенсивность его невидимых излучений значительно меняется: она зависит от уровня солнечной активности. Под солнечной активностью понимается комплекс нестанционарных образований в атмосфере Солнца – пятна, факелы, протуберанцы, вспышки и др. 
        В деятельности Солнца наблюдаются своеобразные циклы, в течение которых солнечная активность достигает своего максимального значения, а затем вновь убывает. Это случается примерно через каждые 11 лет. В годы наибольшей активности увеличивается количество пятен и вспышек на поверхности Солнца, невидимые излучения достигают наибольшей интенсивности. Одновременно с этим на Земле возникают магнитные бури, происходят нарушения радиосвязи,  наблюдается усиление ионизации верхних слоев атмосферы.  
        Помимо 11-летнего цикла солнечной активности существуют и другие, в частности 100-летний, или вековой.  Такие циклы как бы накладываются друг на друга. Благодаря этому общий уровень солнечной активности зависит от того, на каком этапе своего развития находится в данный момент каждый из циклов. Невидимые излучения Солнца достигают наибольшей интенсивности в те годы, когда максимумы циклов совпадают. Подобное совпадение произошло, например, в 1957 г.  
        Солнце оказывает заметное влияние не только на такие природные процессы, как погода, земной магнетизм, но на биосферу – животный и растительный мир Земли, а также на человека.  
 
                    2.2. Планеты Солнечной системы и их спутники.

 
Планеты светят отраженным солнечным  светом и по внешнему виду их нелегко отличить от звезд, тем более что звезды не всегда бывают

7

значительно ярче.  Планеты относятся к числу тех светил, которые не только участвуют в суточном вращении небесной сферы, но и смещаются  на фоне зодиакальных созвездий. С этой особенностью и связано название данных небесных тел: «планетами» древние греки называли «блуждающие» светила.  
Планеты движутся вокруг солнца в одном направлении, и каждая из них через промежуток времени, равный ее сидерическому (или звездному) периоду, совершает один полный оборот вокруг Солнца. Планеты, орбиты которых расположены внутри земной орбиты, называются нижними, а планеты, орбиты которых расположены вне земной орбиты – верхними. По своим физическим характеристикам планеты делятся на две группы – планеты земной группы и планеты юпитерианской группы, или планеты-гиганты. Под эту классификацию не подпадает Плутон, который по своим размерам и свойствам значительно ближе к спутникам планет-гигантов. Главное различие между двумя группами планет состоит в их размерах, массе, плотности. Различие в размерах составляет около полутора порядков величины, а в массах – достигает почти четырех порядков. При значительной больших размерах и массе планеты-гиганты обладают в 4-5 раз меньшей плотностью, чем планеты земной группы.  
         Планеты, относящиеся к земной группе, - Меркурий, Венера, Земля, Марс – имеют небольшие размеры и массы. Средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды. Они медленно вращаются вокруг своих осей. У них мало спутников: у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса – два крохотных, у Земли – один.  
         Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли. Период обращения Меркурия (то есть год этой планеты)  только на 1/3  больше периода его вращения вокруг оси (по отношению к звездам). Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и Марса