Раздел 1. Строение и динамика Земли

1.1. Космос и Солнечная система. Общие сведения

С запуском в СССР 4 октября 1957 года первого искусственного спутника Земли человечество вступило в космическую эпоху. «Космос» по-гречески – украшение, порядок. Философы Древней Греции, начиная с Пифагора (6 век до н.э.), понимали под словом «космос» Вселенную, рассматриваемую как упорядоченную гармоничную систему, в которой все движения строго подчиняются извечным законам природы.

В древнегреческой философии космос противопоставлялся хаосу – беспорядку, слепому случаю. Для древних греков понятия порядка и красоты были тесно связаны. Античная космология была, прежде всего, красивой: небесные тела считались вделанными, как драгоценные камни, в хрустальные сферы, издававшие при своём вращении прекрасные музыкальные звуки. Законы природы, по их мнению, должны были удовлетворять, прежде всего, эстетическим требованиям. Такая точка зрения долго держалась в философии и науке. Недаром даже Коперник (1473-1543), создатель гелиоцентрической системы мира, считал, что орбиты планет должны быть круговыми лишь потому, что круг красивее эллипса.

В дальнейшем космосом стали называть всю Вселенную, включая не только мир небесных светил, но и Землю. В настоящее время под космосом понимают Вселенную, рассматриваемую как нечто единое, подчиняющееся общим законам. Отсюда происходит название космологии – науки о законах строения и развития Вселенной как целого.

Слово «космос» имеет ещё одно значение, связанное с осуществлением давнишней мечты человечества о космических полётах. В современном понимании космос (точнее космическое пространство) есть всё, что находится за пределами Земли и её атмосферы. Ближайшая и наиболее доступная исследованию область космического пространства – околоземное пространство.

Основными структурными единицами во Вселенной являются грандиозные звёздные системы – галактики. Одной из таких систем является наша Галактика – звёздная система, к которой принадлежит Солнце. Она содержит 100-200млрд. звёзд.

Расстояния до звёзд и других далёких объектов Вселенной настолько велики, что для их измерения применяют специальную единицу длины, своеобразный «космический метр», называемый световым годом.

Световой год – это расстояние, которое свет проходит за год со скоростью 300 000км/с. Он составляет около 10 тысяч млрд. км, т.е. 10¹²км. Свет от Солнца доходит до Земли за 8,5мин. Свет от ближайшей к нам звезды Альфа Центавра – за 4,3 световых года. Подавляющее большинство звёзд находятся от Земли и друг от друга на значительно больших расстояниях.

Солнце – рядовая звезда Вселенной. Скорость движения Солнца вокруг центра нашей Галактики составляет около 300км/сек. Его уникальность для земного наблюдателя состоит в том, что это ближайшая к нам звезда, единственная пока звезда, поверхность которой возможно подвергнуть детальному изучению. Солнце представляет собой плазменный шар радиусом, равным 6,9610¹⁰см, что в 109 раз больше экваториального радиуса Земли, массой, равной 1,9910³³г., что в 333 000 раз больше массы Земли. В Солнце сосредоточено 99,866% массы солнечной системы. Средняя плотность солнечного вещества равна 1,41г/см³, что составляет 0,256 средней плотности Земли. Ускорение свободного падения на уровне видимой поверхности Солнца g=2,7410⁴см/с², т.е. в 28 раз больше, чем на поверхности Земли. Светимость Солнца  3,8610³³эрг/сек. Основным источником энергии Солнца являются термоядерные реакции. В центральной области Солнца температура достигает 14 млн. градусов.

Солнечная система состоит из планет с их спутниками, астероидов (малых планет), комет, мелких метеорных тел, космической пыли, межпланетного газа. Происхождение, эволюция, законы движения всех этих тел неразрывно связаны с центральным телом системы – Солнцем. Солнечная система занимает обширную область пространства, простирающуюся на расстояние, превышающее в 210⁵ раз расстояние от Солнца до Земли.

Для тел Солнечной системы характерны два признака. Во-первых, полная механическая энергия таких тел, складывающаяся из положительной кинетической и отрицательной потенциальной энергий, должна быть отрицательной. При этом условии тело за счёт своей кинетической энергии не может преодолеть сил солнечного притяжения и безвозвратно покинуть Солнечную систему. Во-вторых, тело, принадлежащее Солнечной системе, должно постоянно находиться в области преобладающего притяжения Солнца. В противном случае воздействие со стороны других звёзд может увеличить его полную механическую энергию до положительного значения, и тело покинет Солнечную систему.