Ресурсный материал по темеФизическая природа небесных тел Солнечной системы. Происхождение солнечной системы

Физическая природа небесных тел Солнечной системы. Происхождение солнечной системы.

Строение

В состав Солнечной системы входят: одна звезда (Солнце), девять планет, 61 спутник планет и огромное число тел меньшего размера, включая астероиды, кометы, частицы планетных колец и межпланетную пыль. В целом Солнечная система имеет форму плоского диска, в центре которого расположено Солнце, а вокруг него по практически круговым концентрическим и лежащим почти в одной плоскости орбитам движутся планеты. Расстояния планет от Солнца растут почти в геометрической прогрессии. Радиус наблюдаемой части Солнечной системы превосходит 50 а. е. (1астрономическая единица=149 597 870 км.). Ближайшая к нам звезда, Альфа Кентавра, расположена на расстоянии 250 000 а. е. от Солнца. Эти цифры дают ясное представление об относительно малом размере Солнечной системы. Тем не менее влияние гравитационного поля Солнца преобладает над силой притяжения других близких звезд в пределах расстояний до 50 000 а. е. Считается, что на этом расстоянии находится кометное облако Оорта. Если смотреть с севера, то планеты движутся вокруг Солнца в направлении против часовой стрелки (рис.). Большинство спутников планет, в том числе наиболее крупные из них, тоже движутся вокруг своих планет в направлении против часовой стрелки. В этом же направлении происходит вращение планет (за исключением Венеры и Урана, которые вращаются в обратном направлении).

Происхождение солнечной системы

С одной стороны, Солнечная система представляет собой объединение самых разнообразных небесных тел. С другой стороны, неизвестен ни один аналог, с которым можно было бы ее сравнить. В связи с этим очень трудно предложить простую теорию, которая бы объясняла происхождение Солнечной системы и причины, приведшие ее к современному состоянию во всей его сложности и разнообразии. Тем не менее сам факт, что орбиты планет расположены практически в одной плоскости, наводит на мысль, что Солнечная система образовалась из газопылевого диска, центр которого совпадал с нынешним Солнцем. Чтобы объяснить происхождение этого диска, выдвигались разнообразные теории. В катастрофических теориях предполагалось, что после рождения Солнца вблизи него прошла другая звезда, оторвала часть его вещества и образовала диск. Однако расчеты показали, что это никак не могло привести к образованию планет. Сейчас предпочтение отдают так называемым теориям первичной туманности, которые предполагают совместное возникновение Солнца и протопланетного диска. Согласно этим теориям, сжатие вращающегося газопылевого облака заканчивается образованием диска и Солнца в его центре. Химическая конденсация, протекающая по

мере охлаждения диска, приводит к образованию частиц самого разнообразного состава. В результате гравитационной неустойчивости эти частицы объединяются в многочисленные тела небольшого размера (диаметром до 5 км) — так называемые планетезимали. В результате столкновения планетезималей друг с другом они объединялись (аккреция), и образовывались планеты. Этот процесс протекал в два этапа. На первом этапе возникли тела диаметром до 1000 км, движущиеся по разнообразным орбитам. На следующих этапах слияния этих тел образовались планеты, диапазон возможных орбит которых определялся процессами столкновения и фокусировки. По имеющимся у нас данным, образование планетных систем — не что-то исключительное, но в то же время его нельзя считать и частью нормального процесса звездообразования. Это скорее особый случай эволюции звезд, сравнительно нечастый, который тем не менее скрашивает однообразие наиболее вероятного сценария с разделением первичной туманности на несколько частей и последующим образованием двойной или кратной звезды.

Внутреннее строение Солнца

На протяжении миллиардов лет Солнце излучает ежесекундно огром­ную энергию в межпланетное пространство. Чтобы понять, что являет­ся источником этой энергии, нужно построить модель строения Солнца. Основываясь на астрономических данных о массе, светимости, радиусе Солнца и применяя универсальные физические законы, можно предполо­жить, что давление, плотность и температура солнечного вещества растут с глубиной и достигают максимальных значений в центре Солнца. Хими­ческий состав тоже неоднороден: хотя водород и остаётся самым распро­странённым химическим элементом, но его процентное содержание выше всего в атмосфере Солнца, а в центре оно принимает меньшее значение.

Условно можно разделить строение Солнца на три области. На рассто­янии 0,3 радиуса от центра температура столь высока и скорости протонов столь велики, что возникают условия для термоядерного синтеза, в ходе которых водород превращается в гелий и выделяется гигантская энергия. Рассчитать эту энергию возможно по формуле Эйнштейна взаимосвязи массы и энергии:

Е = т∙с².

При «сгорании» всего лишь 1 г водорода выделяется приблизительно 6,3 ∙ 10¹¹ Дж, а масса Солнца примерно равна

2 • 10³⁰ кг, что позволяет ему выделять энергию в течение миллиардов лет.

В области от 0,3 до 0,7 радиуса Солнца энергия передаётся излучением от слоя к слою, при этом слои не меняются местами, а только переизлучают полученную энергию. Каждый слой излучает кванты меньшей энергии, чем предыдущий, поэтому гамма-кванты, рождённые в процессе термоядерно­го синтеза, постепенно превращаются в кванты рентгеновского излучения, затем в кванты ультрафиолетового, и вблизи границы области в кванты ви­димого излучения.

Примерно на расстоянии 0,3 радиуса Солнца от его поверхности лежит конвективная зона, в которой постоянно происходит перемешивание сол­нечного вещества. Доказательством существования конвекции является непрерывное образование гранул, которые являются верхушками конвек­ционных потоков. Равновесие Солнца обеспечивается тем, что силы тяго­тения, стремящиеся сжать газовый шар, уравновешиваются силами внут­реннего газового давления.

Такая модель строения Солнца позволяет не только объяснить яв­ления, происходящие на нашей звезде, но и прогнозировать её дальней­шую эволюцию, а также анализировать процессы, происходящие на других звёздах, которые находятся очень далеко от нас.

20.              Какое явление позволяет энергии «выбираться» на поверхность Солнца в его средней области?

1)излучение                           2) конвекция

3) термоядерный синтез      4) теплопроводность

Ответ:

21.              Какое(-ие)утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Термоядерный синтез протекает только в центральной чисти Солнца, так как там максимальная температура.

Б. Условием термоядерного синтеза является наличие гамма-квантов.

1)и А, и Б       2) ни А, ни Б              3) только А    4) только Б.

22. Почему звёзды иногда называют «фабриками химических элементов» ?

Скачано с www.znanio.ru