16. Солнечная система. Законы небесной механики – законы Кеплера. (Парадоксы Солнечной системы.)
Солнечная система — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг неё: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, а также малые тела — астероиды, кометы, метеороиды, космическую пыль. Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.
Согласно современным представлениям, Солнечная система сформировалась приблизительно 5 миллиардов лет назад в результате сжатия газопылевого облака.
Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, по эллиптическим орбитам с небольшим эксцентриситетом и малым наклонением к плоскости эклиптики, т.е. плоскости орбиты Земли.
I закон Кеплера (закон эллипсов):
Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
II закон Кеплера (закон площадей):
Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные времена радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает сектора равной площади.
Применительно к нашей Солнечной системе, с этим законом связаны два понятия: перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты, и афелий — наиболее удалённая точка орбиты. Таким образом, из второго закона Кепплера следует, что планета движется вокруг Солнца неравномерно, имея в перигелии бо́льшую линейную скорость, чем в афелии.
III закон Кеплера (гармонический закон):
Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет.
,
где T1 и T2 — периоды
обращения двух планет вокруг Солнца, а
a1 и a2 — длины больших
полуосей их орбит.
17. Гравитационное взаимодействие тел. Закон Всемирного притяжения Ньютона. (гравитационный парадокс. Разрешение парадокса в эфиродинамике.)
Гравитационное взаимодействие тел проявляется во взаимном притяжении любых материальных объектов, имеющих массу. Любое тело, обладающее массой, способно притягивать к себе другие тела. Оно передается посредством гравитационного поля и определяется фундаментальным законом природы – законом всемирного тяготения, сформулированным И. Ньютоном:
Между двумя материальными точками массой m1 и m2, расположенными на расстоянии r друг от друга, действует сила F, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними:
G – гравитационная постоянная, численно равна модулю силы тяготения, действующей на точечное тело единичной массы со стороны другого такого же тела, находящегося от него на единичном расстоянии.
Законом всемирного тяготения описываются падение материальных тел в поле Земли, движение планет Солнечной системы, звезд и т.п.
В соответствии с квантовой теорией поля переносчиками гравитационного взаимодействия являются гравитоны – частицы с нулевой массой, кванты гравитационного поля.
19. Первое и Второе начало термодинамики космологический парадокс «Тепловой смерти» Клаузиуса.
Термодинамика – наука в тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел.
Первое начало термодинамики:
Количество теплоты
,
сообщенное термодинамической системой,
идет на изменение ее внутренней энергии
и на совершение работы над системой
.
Невозможен вечный двигатель первого рода, т.е. такой двигатель, который совершал бы работу из ничего без внешнего источника энергии.
Второе начало термодинамики:
Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.
Формулировка Кельвина:
Невозможен периодический процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученного от нагревателя (теплоотдатчика), в эквивалентную ей работу.
Второе начало термодинамики исключает возможность создания вечного двигателя второго рода – двигателя, в котором рабочее тело, совершая круговой процесс, получало бы энергию в форме теплоты от внешнего тела и целиком передавало бы ее в форме работы другому внешнему телу.
Термодинамический парадокс Клаузиуса связан с противоречием второго начала термодинамики и концепции вечности Вселенной. При всех превращениях различные виды энергии в конечном счете переходят в тепло, которое, будучи предоставлено себе, стремится к состоянию термодинамического равновесия, то есть рассеивается в пространстве. Так как такой процесс рассеяния тепла необратим, то рано или поздно все звезды погаснут, все активные процессы в Природе прекратятся и Вселенная превратится в мрачное замерзшее кладбище. Наступит «тепловая смерть Вселенной».