2. Виникнення планет Сонячної системи.
Згідно сучасним уявленням, планети Сонячної системи утворилися з холодної газопилової хмари, що оточувала Сонце мільярди років тому. Найбільш послідовно така точка зору проведена в роботах академіка О. Ю. Шмідта. У основі теорії О. Ю. Шмідта лежить думка про утворення планет шляхом об'єднання твердих тіл і пилових частинок. Газопилова хмара, що виникла біля Сонця спочатку складалась на 98 відсотків з Гідрогену і Гелію. Решта елементів конденсувалася в пилові частинки. Проте безладний рух газу в хмарі швидко припинився: воно змінилося спокійним ущільненням хмари навколо Сонця.
Пилові частинки концентрувалися в центральній площині, утворивши шар підвищеної щільності. Коли щільність шару досягла деякого „критичного" значення, його власне тяжіння стало „конкурувати" з тяжінням Сонця. Шар пилу виявився нестійким і розпався на окремі пилові згустки. Стикаючись один з одним, вони утворили безліч суцільних щільних тіл. Найбільш крупні з них придбали майже кругові орбіти і в своєму зростанні почали обганяти інші тіла, ставши потенційними зародками майбутніх планет. Як масивніші тіла, новоутворення приєднали до себе речовину газопилової хмари, що залишилася. Врешті-решт сформувалося десять великих планет, рух яких по орбітах залишається стійким впродовж мільярдів років.
Таким чином, майже кругові орбіти планет стали результатом усереднювання орбіт тіл, що об'єдналися в планети. Поділ планет на дві групи пов'язаний з тим, що в далеких від Сонця частинах хмари температура була низькою і всі речовини, окрім водню і гелію, утворили тверді частинки. Серед них переважали метан, аміак і вода, що визначили склад Урану і Нептуна. У складі наймасивніших планет — Юпітера і Сатурну, крім того, опинилася значна кількість газів. У області планет земної групи температура була значно вища, і всі летючі речовини (зокрема метан і аміак) залишилися в газоподібному стані і, отже, до складу планет не увійшли. Планети цієї групи сформувалися в основному з силікатів і металів.
Наукова теорія походження Сонячної системи підтверджується численними спостереженнями. Проте зараз ми ще не можемо сказати, що процес утворення планет досконало вивчений. Наприклад, дана теорія не враховує впливу електромагнітних явищ, які, як виявилось, грають певну роль у формуванні космічних тіл. З'ясування цього і деяких інших питань — справа майбутнього.
3. Сонце –джерело світла і тепла
Сонце — величезна розжарена газоподібна куля, найближча до нас зоря, джерело світла, тепла й життя в Сонячній системі. Діаметр Сонця—1,39 млн. км. Він у 109 раз більший від діаметра Землі, а маса становить 99,86% всієї маси Сонячної системи.
Рисунок 2.1 Співвідношення маси Сонця з іншими космічними об’єктами
Сонячна маса притягує планети, змушуючи їх рухатись навколо Сонця по еліптичних орбітах. Усі планети рухаються в одній площині.
Отже, центральне тіло нашої планетної системи — Сонце. Воно могутнє джерело енергії: щомиті наше світило випромінює таку кількість тепла, якого цілком вистачило б, щоб розтопити шар льоду що оточує земну кулю біля полюсів, товщиною в тисячу кілометрів.
Учені давно замислювалися над тим, яким чином Сонце поповнює запаси своєї енергії, що так щедро випромінюється в світовий простір. На перших порах найбільш природним вважалося припущення, що енергія нашого денного світила не поповнюється. Але у такому разі температура Сонця повинна була б помітно знижуватися (за розрахунками, на 2 відсотки в рік), а отже, безперервно зменшувалася б кількість тепла і світла, що одержується Землею. Тим часом вимірювання, що проводилися впродовж ряду років на спеціальних гірських станціях, говорять про те, що потік світлового і теплового випромінювання Сонця практично не міняється. А це означає, що енергія нашого світила постійно поповнюється з якогось джерела.
Свого часу висловлювалося припущення, що таким джерелом може служити безперервне стиснення Сонця, що відбувається під дією сил тяжіння. Так дійсно могло б відбуватися, але тоді джерела тепла і світла вистачило б всього на 20 мільйонів років. Тим часом геологічні дані переконливо свідчать, що наша планета існує не менше 5 мільярдів років. Вік Сонця, отже, принаймні не нижче цієї цифри.
Рисунок 2.2 Внутрішня будова Сонця
1 – ядро, 2 – зона променистого переносу енергії, 4 – конвекційна зона,5 — хромосфера, 6 — корона.
Сучасна фізика, розкривши таємниці атомного ядра і складних ядерних перетворень, пролила нове світло на загадку сонячної енергії. Правда, ми позбавлені можливості безпосередньо спостерігати, що відбувається в надрах Сонця. Але про внутрішнє життя світила можна судити з процесів, що протікають на сонячній поверхні, по тих періодичних змінах, які тут відбуваються.
В даний час можна визнавати доведеним, що в надрах Сонця при величезних температурах — близько мільйонів градусів — і великому тиску протікають термоядерні реакції, які супроводжуються виділенням величезної кількості енергії. Однією з таких реакцій є, наприклад, синтез (об'єднання) ядер Гідрогену. При цьому чотири ядра атомів Гідрогену в результаті ланцюга ядерних перетворень утворюють одне ядро атома Гелію. Підраховано, що кожну секунду в надрах нашого денного світила 564 мільйони тонн Гідрогену перетворюються на 560 мільйонів тонн Гелію, а решта 4 мільйонів тонн Гідрогену переходить у випромінювання.
Термоядерна реакція в надрах Сонця відбуватиметься до тих пір, поки не
вичерпаються запаси водню. В даний час вони складають близько 60 відсотків маси Сонця. Такого резерву повинно вистачити щонайменше на декілька десятків мільярдів років. Отже, людство на довгі часи забезпечене сонячним теплом і світлом.
Наше Сонце — джерело не тільки світла і тепла: його поверхня випромінює потоки невидимих ультрафіолетових і рентгенівських променів, а також корпускул — заряджених частинок речовини. Дія цих випромінювань на характер процесів в земній атмосфері була відмічена вже багато років тому. Хоча кількість тепла і світла, що посилається на Землю Сонцем, впродовж багатьох сотень мільйонів років залишається постійним, інтенсивність його невидимих випромінювань значно міняється: вона залежить від рівня сонячної активності.
Відмічено, що в діяльності Сонця спостерігаються своєрідні цикли, протягом яких сонячна активність досягає максимального значення, а потім знову зменшується. Це трапляється приблизно через кожні 11 років. У роки найбільшої активності збільшується кількість плям і спалахів на поверхні нашого денного світила, невидимі випромінювання досягають найбільшої інтенсивності. Одночасно з цим на Землі виникають магнітні бурі, відбуваються порушення радіозв'язку, спостерігається посилення іонізації верхніх шарів атмосфери.
Крім 11-річного циклу сонячної активності існують інші, зокрема 100-річний, або віковий. Такі цикли як би накладаються один на одного. Завдяки цьому загальний рівень сонячної активності залежить від того, на якому етапі свого розвитку знаходиться в даний момент кожний з циклів. Невидимі випромінювання Сонця досягають найбільшої інтенсивності в ті роки, коли максимуми циклів співпадають. Сонце робить помітний вплив не тільки на такі природні процеси, як погода, земний магнетизм, але і на біосферу — тваринний і рослинний світ Землі, а також на людину.
Вплив сонячної активності на біологічні процеси наголошувався багатьма дослідниками. В кінці минулого сторіччя російський учений Н. Шведов виявив зв'язок між товщиною річних кілець у дерев і циклами активності нашого денного світила. Інші вчені встановили зв'язок між сонячною активністю і ростом морських коралів, розмноженням риб і гризунів, набігами сарани.
Планети Сонячної системи
Планети Меркурій, Венера, Земля і Марс належать до внутрішніх планет; Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон — до зовнішніх. До зовнішніх планет можна віднести відкриту нову планету Сонячної системи. Американські астрономи Майкл Браун(професор астрономії Каліфорнійського технологічного інституту) разом з колегами в липні 2005 року встановили, що нова планета є самим віддаленим відомим космічним об'єктом Сонячної системи. Вона розташована в 14,5 мільярдах кілометрів від Сонця - в 97 разів далі, ніж Земля, і в три рази далі, ніж Плутон, це перше небесне тіло, яке переважає за розмірами крайній Плутон.
Орбіта нової планети, якій поки привласнений індекс 2003UВ313, нахилена під кутом 45 градусів по відношенню до площини Сонячної системи, а період обертання навколо Сонця становить 560 років.
За даними дослідників, планета складається з замерзлого метану і скельної породи.
Зовнішні планети відрізняються від планет внутрішньої групи великими розмірами, малою густиною, низькою температурою, швидким обертанням навколо осі і великою кількістю супутників (Юпітер має 13 супутників). Між орбітами Марса і Юпітера обертається велика кількість малих планет — астероїдів; вони невеликі за розмірами і кутастої форми. Найбільший астероїд (Церера) має діаметр близько 780 км.
Рисунок 2.3 Планети Сонячної системи
Місяць — найближче до нас кулеподібне небесне тіло. Воно знаходиться на відстані 384000 км від Землі. Діаметр Місяця в 4 рази менший від земного, а маса — в 81 раз менша, тому вага тіла на Місяці значно легша, ніж на Землі. Місяць завжди повернутий до нас одним боком. Це пояснюється тим, що час обертання Місяця навколо своєї осі збігається з повним обертом його навколо Землі. День на Місяці триває більше ніж два земних тижні, так само довго триває ніч.
На Місяці немає атмосфери, тому поверхневий шар удень нагрівається до +120°С, а вночі температура знижується до —170° С. На Місяці немає води і водяної пари, на ньому немає звуків.
Не раз побували на Місяці автоматичні станції й космічні кораблі. Завдяки численному фотографуванню видимого і невидимого боків Місяця вдалося скласти його карту. Нині за місячним глобусом можна вивчати поверхню Місяця. Зразки місячного ґрунту, доставлені на Землю автоматичною станцією «Луна-24». У невеликий телескоп видно, що поверхня Місяця нерівна: темні плями, так звані «моря»,— це більш рівні низовинні простори. Більшу частину займають гористі (світліші) простори. Більшість гір — це кільцеві вали до кількох кілометрів заввишки, що оточують великі круглі рівнини — так звані цирки діаметром до 200 км. Кільцеві гори менших розмірів називають кратерами.
Місяць має величезний вплив на Землю. Він, притягуючи воду океанів і морів, викликає явища припливів і відпливів. Місяць освітлює нашу Землю вночі, світячись відбитим від Сонця світлом.
До інших космічних об’єктів відносять – комети, метеори, метеорити.
Комети — небесні тіла, які обертаються навколо Сонця по дуже витягнутих орбітах, їх можна бачити тільки в міру наближення до Сонця. Густина комет незначна, періоди обертання різні.
Метеори — залишки комет, невеликі шматки твердої речовини, які видно лише в момент випаровування, коли вони, влітаючи в земну атмосферу, нагріваються і згоряють. Розпечені гази, залишені метеорним тілом, утворюють на небі світний слід протягом 1—2 секунд на висоті 50—100 км від земної поверхні. В середньому на Землю випадає близько 10 т метеорної речовини за добу.
Метеорити. Більші метеорні тіла, що не встигають цілком випаруватися в атмосфері і падають на Землю у вигляді метеоритів. Наприклад, великий метеорит упав на землю 30 червня 1908 р. у басейні річки Підкам'яної Тунгуски.
Метеорити бувають кам'яні і залізні. Хімічний склад їх не відрізняється від наших земних тіл. Це свідчить про єдність походження космічних об’єктів.
Питання для самоперевірки.
Які планети входять до складу Сонячної системи?
Що таке метеори, метеорити, комети,?
Чим зовнішні планети відрізняються від внутрішніх?
Як Місяць впливає на Землю?