16. Солнечная система. Законы небесной механики – закон Кеплера. Солнечно – земные связи. Учение а.Л.Чижевского. Ракетно-космические технологии.

1) Солнечная система — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца.

К естественным космическим объектам относятся звёзды, планеты и их естественные спутники, астероиды, кометы и т. п. 

Искусственные космические объекты — космические аппараты, последние ступени ракет-носителей и их части.

В настоящее время считается, что в Солнечную систему входит 8 больших планет (Плутон, ранее считавшийся девятой планетой, был исключён из списка планет из-за своего слишком маленького размера). Эти планеты, по степени удаления от Солнца - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самой большой из планет является Юпитер, но даже он намного меньше Солнца по размерам и массе.

Четыре меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс (также называемые планетами земной группы), состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы.

2) Заслуга открытия законов движения планет принадлежит выдающемуся австрийскому ученому Кеплеру. В начале XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы законами Кеплера.

Законы Кеплера — три эмпирических соотношения, интуитивно подобранных Иоганном Кеплером на основе анализа астрономических наблюдений Тихо Браге. Описывают идеализированную гелиоцентрическую орбиту планеты.

Первый закон Кеплера (закон эллипсов): каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. 

Форма эллипса и степень его сходства с окружностью характеризуется отношением e =  , где c — расстояние от центра эллипса до его фокуса (половина межфокусного расстояния), a — большая полуось. Величина   называется эксцентриситетом эллипса. При c = 0, и, следовательно, e = 0,эллипс превращается в окружность.

Второй закон Кеплера (закон площадей): каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.

Третий закон Кеплера (гармонический закон): квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Справедливо не только для планет, но и для их спутников.

, где   и   — периоды обращения двух планет вокруг Солнца, а   и   — длины больших полуосей их орбит.

3) Солнечно-земные связи – система прямых или опосредованных физ. связей между процессами на Солнце и Земле.

Влияние Солнца на Землю многогранно и неоднозначно (обратное влияние Земли на Солнце ничтожно мало). Прежде всего, Земля непрерывно получает от Солнца почти неизменный поток энергии, обеспечивающий наблюдаемый уровень освещённости и ср. температуру её поверхности. Кроме того, Земля подвергается комбинированному воздействию излучений от нестационарных солнечных процессов (солнечных возмущений) - проявлений солнечной активности. 

Земля получает от Солнца не только свет и тепло, обеспечивающие необходимый уровень освещённости и среднюю температуру её поверхности, но и подвергается комбинированному воздействию ультрафиолетового и рентгеновского излучения, солнечного ветра, солнечных космических лучей. Вариации мощности этих факторов при изменении уровня солнечной активности вызывают цепочку взаимосвязанных явлений в межпланетном пространстве, в магнитосфере, ионосфере, нейтральной

атмосфере, биосфере, гидросфере и, возможно, литосфере Земли. Изучение этих явлений и составляет суть проблемы Солнечно-Земных связей.

Важнейшие из них – солнечные вспышки, – внезапные плазменные взрывы на Солнце, начинающиеся обычно в его хромосфере и привносящие в Солнечную систему огромную дополнительную энергию. Наиболее мощные события равносильны взрывам миллионов атомных бомб. Во время солнечных вспышек поток энергии внезапно возрастает в десятки раз. Встречаясь с геомагнитным полем, он образует ударную волну, которая деформирует земную магнитосферу и вызывает магнитную бурю на Земле. Статистически установлена связь между уровнями солнечной и геомагнитной возмущённости и ходом ряда процессов в биосфере Земли (динамикой популяции животных, эпидемий, эпизоотий, количеством сердечнососудистых кризов и др.). Наиболее вероятной причиной такой связи являются низкочастотные колебания электромагнитного поля Земли. Это подтверждается лабораторными экспериментами по изучению действия электромагнитных полей естественной напряжённости и частоты на млекопитающих.

Экологические условия нашей среды обитания существенно зависят от вариаций солнечного излучения, в первую очередь, от потока электромагнитных волн. Основная доля излучаемой Солнцем энергии приходится на видимую часть спектра, эта область спектра вносит основной вклад в энергетику атмосферы Земли.

4) Учение А.Л.Чижевского. В 1931 году А.Л. Чижевский выдвинул проблему аэроионификации - электротехническую задачу искусственного создания внутри помещений такого электрического режима, который имеет воздух лучших местностей, славящихся благотворным действием на человека.  Согласно его учению, воздух, лишенный ионов, подобен пище без витаминов или воде без минеральных солей. Воздух с дефицитом АИ (Аэроионов), его электрическая недостаточность ведут к гипоксии со всеми вытекающими последствиями. АИ образуются под влиянием радиоактивного излучения почвы, космических лучей, электрических разрядов грозы и т.п. Молекулы кислорода захватывают электроны и приобретают отрицательный заряд. Именно отрицательные АИ кислорода и обладают повышенной биологической активностью. Они - те “витамины”, без которых воздух мертв. Электричество растворено в воздухе, и мы впитываем его при дыхании. Люди и животные - электрические существа, ибо все процессы обмена в организме являются электрохимическими. Проблема аэроионификации глобальна и является одним из величайших открытий 20-го столетия. Аэроионизаторы Чижевского должны войти в нашу жизнь, как водопровод и электрическое освещение.  Основное применение ионизаторов - создание в помещениях оптимальной концентрации отрицательно заряженных аэроионов, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности.

5) Ракетно-космические технологии – технологии, связанные с разработкой ракетной техники, осуществлением космических полетов, проведением различных экспериментов в космосе, созданием космических информационных систем, астрономическими исследованиями в космосе и т.д.

К.Э.Циолковский (1857-1935) – теоретик и космонавт

1903 г. – «Исследование мировых пространств реактивными приборами» - его работа, где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. далее он разрабатывал идеи теории ракет и использование жидкостного ракетного двигателя. Вычислил космич. скорости, сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть землю.

Реактивная сила – сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющихся жидкостей/газов, обладающих кинетической энергией. E

Применение ракетно-космических технологий (вакуум, невесомость):

• можно создать сверхчистые полупроводниковые кристаллы;

• синтез веществ;

• производство различных лекарств;

• создание сверходнородных сплавов.