Земля і всесвіт

Поняття про Космос. Результати досліджень усіх природничих наук переконливо доводять, що життя па Землі тісно пов'язане з Всесвітом (Космосом). Виникнення Землі і її розвиток зумовлені космічними законами, а всі природні процеси на ній перебувають під впливом Космосу, тому вивчення географічної оболонки Землі не можливе без чіткої уяви про місце Землі у Всесвіті.

Людський розум давно прагнув проникнути в глибини Космосу, шукаючи в ньому розгадки багатьох таємниць Землі. Ще в стародавні часи індійці, греки та римляни за тисячі років до нашої ери висловлювали думку про існування багатьох світів, на яких живуть розумні істоти. З того часу робилося чимало спроб створити загальну картину будови Всесвіту, але тільки в наш час наука може бодай схематично розв'язати цю проблему.

Загальна характеристика Всесвіту. Космос заповнений матерією, більша частина якої зосереджена в зорях (98 %) у вигляді дуже гарячого іонізованого газу - плазми. Пересічно в 1 м² Всесвіту знаходиться всього 1 атом водню. Густина речовини в окремих частинах Всесвіту різниться на ЗО порядків. Найвища щільність притаманна нейтронним зорям, найнижча - у галактиці в цілому.

Із загальної маси речовини Всесвіту лише 1/10 є видимою, а решта - невидима, розпорошена, темна. Якщо робити висновки на підставі видимої частини Всесвіту, то він складається з водню (70 -80 %) та гелію (20 - 30 %). Інших хімічних елементів у масі видимої речовини настільки мало, що ними можна нехтувати.

С клад і будова Всесвіту. Якщо темної і безхмарної ночі поди­витися на небо, ми побачимо безліч зір і окремих світлих плям, які займають величезні простори. Зокрема, над нами через все видиме зоряне небо простягається світла смуга, яка роздвоюється в півден­ній частині на дві гілки і складається з скупчення зір та туманностей. Ця смута називається Чумацьким шляхом. Він є видимою частиною нашої Галактики, до складу якої входить понад 150 млрд. зір і наше Сонце. Наша Галактика має сплющену дископодібну форму (мал. 1) Найбільший її поперечник 90 тис, а найменший - 25 тис світлових років. Світловим роком називають віддаль, яку промінь світла, рухаючись зі швидкістю 300 тис км/с, проходить за рік. Ця відстань становить 9.4710¹² км.

У межах Нашої Галактики зорі й туманності розпорошені нерівномірно. Найбільша їх концентрація в центрі (ядрі Галактики), найменша - на периферії. Обертається Наша Галактика навколо своєї осі, але кутова швидкість обертання зменшується від центра до периферії. Та частина Галактики, де знаходиться наше Сонце, робить повний оберт навколо центра за 220 млн. років. Цей проміжок часу називають галактичним роком.

Міжзоряний простір заповнений газом і космічним пилом. В космічному газі переважають водень і гелій. Є незначна кількість атомів металів. Газопилові хмари знаходяться переважно в спіральних відгалуженнях Галактики. Щільні газопилові хмари утворюють темні і світлі туманності. Наукою доведено існування міжзоряних магнітних полів та космічних променів.

Спостерігаючи в телескопи за туманностями, розташованими за межами нашої Галактики, астрономи встановили, що вони є зоряними системами, які за масштабами часто перевищують нашу Галактику. Весь космічний простір, який доступний для вивчення за допомогою сучасних оптичних та радіотелескопів, називається Метага­лактикою. Наша Галактика - лише мізерна частка Метагалактики.

Зорі. Найважливішими об'єктами Космосу є зорі. Це сферичні дуже гарячі світила, які начебто не змінюють свого положення одна відносно іншої. Проте вони рухаються навколо центрів галактик і обертаються навколо своєї осі. Величина зір неоднакова. Деякі з них за розмірами не перевищують земну кулю, а є такі, що перевищують її в 3500 - 4000 раз. Яскравість зір також різна. Є зорі яскравіші за наше Сонце в тисячі раз. але є такі, яскравість яких менша за сонячну в стільки ж раз. Неоднакова й температура верхніх шарів зір, від якої залежить їх колір та спектр. Залежно від спектру зорі поділяють на білі дуже гарячі (10 - 12 тис °С) і жовті (3-4 тис °С). Наше Сонце належить до групи жовтих зір.

Сонячна система. Всі небесні тіла, що змінюють своє положення на небі, маючи центром свого руху Сонце, утворюють Сонячну систему. Наша Сонячна система розташована на віддалі 32600 світлових років від центру Нашої Галактики, але не в галактичній площині, а на північ від неї на віддалі 82 світлових років. Вона складається з центрального тіла - Сонця, навколо якого обертаються 8 великих планет разом зі своїми супутниками, тисячі малих планет - астероїдів, мільйони комет, метеоритна речовина, космічний пил і газ. Розміри її 10 млрд км в поперечнику. Всі планети обертаються навколо Сонця по еліптичних орбітах проти годинникової стрілки в одній площині. В тому самому напрямі вони обертаються навколо своєї осі, за винятком Венери та Урану, обертання яких зворотне. Середня віддаль між планетами збільшується майже в два рази. Уяву про розміри та інші характеристики планет дає табл. 1.Однією з перших гіпотез будови Сонячної системи була гіпотеза Птоломея, відома як геоцентрична система Світу. За цією гіпотезою Земля є нерухомою і знаходиться в центрі Світу, а інші планети, Сонце й зорі обертаються навколо неї. Вперше правильну схему будови Світу дав Н. Копернік. Дійшовши висновку, що Сонце знаходиться в центрі системи, а Земля та інші планети рухаються навколо нього й своєї осі, він визначив відносну віддаль від планет до Сонця та обчислив періоди їх обертання по орбіті. Так виникла геліоцентрична система будови Світу.

С онце. Це типова зоря середньої величини. Складається з водню (90 %) та гелію (близько 10 %). На інші елементи припадає лише 0.1 %. Обертається, навколо своєї осі з різною кутовою швидкістю на широтах. В екваторіальній частині повний оберт робить за 24 доби і 6 годин, а біля полюсів - за 30 діб.

Зовнішній шар Сонця, з якого йде випромінювання в навколишній простір. називається сонячною атмосферою. Вона складається з фотосфери. хромосфери і корони (мал. 2).

Таблиця 1