Произход на Вселената. Строеж и еволюция на звездите, галактиките и Слънчевата система.


Категория на документа: Физика



Другата теория датира от XVIII век и е от Кант и Пиер Лаплас , независимо един от друг, те предположили, че Слънчевата система е произлязла от въртящ се плосък диск от газ и звезден прах. Според тях от вътрешните части на облака са се образували планетите, а от централната част на облака - Слънцето.

През 1943 Шмит предположил хипотезата, че планетите са се образували от газови сгъстявания. Според него процеса бил разделен на два етапа: първият, че от праховите компоненти на облака са се образували "междинни" тела с размери от стотици километри. След това (или вторият етап) "междинните" тела и техните отломки са се разделили на планети.

Днешните учени са установили че, Слънчевата система се е формирала преди близо 4,6 млрд. години в резултат на гравитационен колапс на слънчевата мъглявина - това е облак от междузвезден прах, лед и газове. Причината за свиването е все още една от големите загадки на науката. Постепенно облака придобивал формата на въртящ се диск с ядро, което се уплътнявало и нагрявало под действието на налягането на непрекъснато увеличаващият се газ и прах, навлизащ във вътрешността му спирални орбити. С времето по-голямата част от звездният прах и газ се събрали и под въздействието на гравитацията и се формирало Слънцето, а от останалият материал се образували планетите, комети, луни и астероиди.

Образуването на Слънцето станало от огромен облак от водород и хелий - наречен мъглявина, като всяка бучка допълнителна плътност упражнявала собствена гравитация и притегляла околния газ. Постепенно това свиване прераснало в бавно въртене, като със свиването на масата, скоростта на въртене се увеличавала. Мъглявината започнала да добива очертанията на топка, а звездите и планетите на сфери.

В Слънчевата система има девет планети ( Меркурий, Венера, Земя, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Първите четири се наричат замеподобни планети, защото са съставени главно от скали и метали. Следващите четири (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) са наричани газови гиганти, те са по масивни и са съставени предимно от водород и хелий. Планетите гиганти имат многобройни спътници. А Юпитер, Сатурн и Уран имат пръстени, който се състоят от множество малки тела (отломки).

Кометите и метеорите се считат за съставните части от Слънчевата система.

Много интересен въпрос завладял учените през 60-те години на XX век - за разстоянието между Слънцето и Земята. Благодарение на третия закон на Кеплер3 бихме могли да узнаем разстоянието до всички планети в момента, в който научим разстоянието до Слънцето.

Не е лесно да се узнае разстоянието на планетите, но може да се засече за колко време ще направят една пълна обиколка около Слънцето. Например Юпитер прави обиколка около Слънцето за по малко от 20 години, а Сатурн за 29 1/2 години, а Венера само за 225 дена.

Според Кеплер, "ако повдигнем на квадрат 11,86-годишният орбитален период на Юпитер , резултатът 140,6 трябва да е точно колкото повдигнато на трета степен неизвестното разстояние на планетата от Слънцето. Този корен трети от 140,6 е 5,2. Но учените не могат да разберат каква е мерната единица . Астрономите навсякъде по света все още наричат разстоянието Земя - Слънце "една астрономическа единица""

Нютон става известен със своя знаменит труд "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica". В книгата се съдържат трите закона на Нютон за движението и за гравитацията на планетите ("всяко тяло се движи в посоката в която е тласнато, че ще продължи да се движи по права линия, докато действието на друга сила не го забави или отклони, и че всяко действие има равно или противоположно действие"). Също така, той твърди, че всяко тяло във вселената привлича всяко друго тяло. Нютон прави предположението, че Земята не е съвсем кръгла. Според теорията на Нютон "центробежната сила от въртенето на Земята трябва да доведе до леко сплескване в полюсите и на издаденост при екватора, което прави планетата леко сплесната.".

Най-близката до слънцето планета, това е Меркурий. Тя е и най-малката планета в Слънчевата система и втората по плътност планета. Няма естествени спътници и има множество кратери по повърхността си. Орбитата му е силно елиптична. На Меркурий няма почети никаква атмосфера (тя е много разредена, това се вижда и от факта, че молекулите на газовете се сблъскват по-често с повърхността на планетата, отколкото една с друга). Средната температура на повърхността на Меркурий е 179 °C. Меркурий и Луната си приличат по това, че и двете имат много кратери по повърхността си. Характерното за Меркурий е че има дълги стръмни скални откъси и че по-голямата част от повърхността е заета от равнини (едната част от равнините са млади и най-вероятно са се образували под въздействието на сблъсъци с метеорити). Планетата има голямо желязно ядро, което заема 42% от обема на планетата. Дебелината на мантията и е 600 km. През XIX век учените правили внимателни наблюдения на орбиталните параметри на планетата, но не успявали да си ги обяснят. Съществували малки разлики между предсказаните и наблюдаваните стойности. Дори са се правили предположения, че съществува друга планета, която е причината за несъответствията. През XX век с теорията за относителността на Айнщайн успява точно да се предскаже движението на планетата. За сега не е известно Меркурий да има спътници.

Венера в втората по ред планета от Слънчевата система. Много е близка по големина и общи качества до Земята. На Венера има атмосфера която съдържа главно въглероден диоксид и малко азот. Налягането на повърхността е огромно. Температурата на повърхността и достига до 500 °C, която температура не се изменя значително между дневната и нощната страна. Появяват се ветрове в горните слоеве на атмосферата, които са само за 4 дни. От Земята в много редки случай планетата може да се види само преди изгрев и след залез. Венера се върти по посока на часовниковата стрелка (противоположно въртене спрямо Земята). Почети цялата повърхност (90%) от планетата е изстинала базалтова лава и много малко метеоритни кратери. Причината е честите вулканични изригвания. Вътрешността на планетата е от желязно ядро, което е обградено от полуразтопена скалиста мантия. Магнитното и поле е слабо. Може би причината за това е бавното въртене на планетата. Някой учени смятат, че на Венера е имало някога много вода (колкото на Земята), но слънчевият вятър бавно е разрушил водните молекули до съставните им елементи (водород и кислород). Няма естествени спътници.

Третата планета е Земята. От Космоса тя изглежда синя (Това е така защото 71% от повърхността и е покрита от океани и морета) и е единствената планета на която има живот. (Живите организми образуват биосферата.) Нейният спътник е Луната. Тя се върти около оста си, тя не е кръгла, а е сплескана от към полюсите и повърхността и е релефна. Има най-висока плътност и гравитация по повърхността. Също така и най-силното магнитно поле, което има формата на магнитен дипол. Магнитното поле създава магнитосфера, която отклонява частиците на слънчевият вятър. Земята е единствената планета която има активни тектонични плочи.

Една обиколка около оста си прави за 23 часа 56мин. и 4,09 сек. (един звезден ден), а около Слънцето за 365,2564 дни. Луната прави една пълна обиколка около Земята за 27,3 дни. Смята се, че лунната гравитация е причина за приливите и отливите. Много учени наблюдавайки се чудили защо се получават. Оказва се, те са места, където магнетизмът е много по-силен и блокира движението на масите, които се надигат от слънчевите недра. По-бавно движещата се материя е по-хладна, а това означава по тъмна.

Какво има вътре в Земята учените знаят много малко. Прието е, че Земята е съставена от четири пласта - твърдо вътрешно ядро, течно външно ядро, мантия от гореща лепкава скала и скална външна кора. Във вътрешността си земната температура достига до 5270 келвина. Ядрото и е разделено на две части - твърдо и течно. Смята се, че вътрешното ядро е твърдо заради огромното налягане под което се намира. Знае се, че за да се генерира магнитното ни поле, някъде във вътрешността на Земята трябва да има пояс с концентрация от метални елементи в течно състояние. Земята има сравнително гъста атмосфера (78% азот, 21 % кислород и 1 % аргон и други примеси), която играе ролята на буфер межди Слънцето и Земята.

След Земята следва Марс.Тя има два спътника: Фобос и Деймос, те са малки по размер с неправилна форма. На повърхността на планетата има сферични тела с размери от няколко милиметра. Смята се, че са се формирали преди милиарди години на дъното на древни океани. Прието е че на Марс е имало вода, която се е просмуквала в повърхностните слоеве на кората. В част от кората на Марс е магнетизирана на ивици с променлива полярност. Те са широки около 150 km и дълги около 1000 km. На Марс се намира най-високият връх в слънчевата система - Олимп. Марс и Меркурий имат почети еднакво гравитационно притегляне на повърхността си. Планетата има изключително рядка атмосфера - повърхностното налягане е 750 паскала. Състой се от 95% въглероден диоксид, 3% азот, 1,6% аргон и следи от кислород. На Марс е открит метан. Той е разпределен в атмосферата под формата на облаци.

Юпитер е най-голямата планета в Слънчевата система. Основната част от масата му е водород, а една четвърт се състои от хелий. Външната атмосфера на Юпитер е разделена на различни пояси. Планетата има почни незабележим пръстен от прахови частици. Има мощна магнитосфера. Магнитното и поле е 10 пъти по мощно от земното и съдържа 20 000 пъти повече енергия. Има относително малък наклон на оста и екваториална издутина. Тя е и планетата която демонстрира най-бързото въртене около оста си (в сравнение с останалите планети от Слънчевата система). Също така има и 63 лунни спътника. Тя се върти около оста си на бързо, (в сравнение с другите планети) в резултат на което полюсите и са видимо сплеснати. Има на повърхността си голямо червено петно, което и най-голямата и забележителност. Планетата има малко скално ядро с голяма плътност, което е заобиколено от слоеве. Някой учени твърдят, че Юпитер няма ядро. Преходите между слоевете са плавни.

Шестата планета е Сатурн. Тя е газова планета и е втората по големина след Юпитер. Най-известна е със своите пръстени, които са съставени от лед и космически прах. Периодът на въртене на пръстените се подчинява на третият закон на Кеплер. Планетата се съставена от водород и хелий. Има малко ядро от скали и лед, който е ограден от тънък слой метален водород и над него дебел външен слой от газове. Сатурн има 60 естествени спътника около планетата. Освен това има и още 18 спътника. Големите му спътници имат кълбовидна форма.Има шест средни спътника и шест малки. Характерното за Сатурн са силно сплеснатите полюси и издуване около екватора. Характерното за атмосферата е бурите и турболенциите.

Уран е седмата планета по отдалеченост от Слънцето. Тя е и третата по големина в слънчевата система. Открита е през 1781 от Уйлям Харшел. Уран и Венера са единствените планети, които се въртят обратно на оста си (останалите се въртят в обратна посока). Интересното при Уран е, че той се върти по ос, която лежи в равнината на неговата орбита. Това е причината планетата да се обръща продължително време към Слънцето, първо на единият, после на другият полюс. Планетата ни изглежда синьо - зелена, защото метанът в горната част на атмосферата поглъща червената светлина. Уран също има пръстени, които са 9 на брой, но те се различават от тези на Юпитер и Сатурн. Те са съставени главно от ледени топчета, които не надвишават 100 метра и са девет на брой. Между пръстените е изпълнено със силна разредена прахообразна материя. Планетата има 22 луни, най-големите са - Титания и Оберон. Уран прави една обиколка около Слънцето за 84 години (земни). А около оста си прави една обиколка за 17 часа и 14 мин.

Нептун е предпоследната планета от Слънчевата система, наречена е синята планета. Тя също е газов гигант. Той е толкова далеч от Слънцето, че прави една обиколка около Слънцето за 165 години. Има 8 луни. Най - големият спътник на Нептун това е Тритон, той е и единственият, които се върти около планетата в посока обратна на ротацията. Тритон има тънък атмосферен слой. Там атмосферното налягане е ниско - 0.000015 от това на Земята. Понякога в атмосферата на Нептун се формират облаци. На Нептун има голямо тъмно петно, което е област с високо налягане (вихър с посока обратна на часовниковата страна). Магнитното поле му поле е наклонено с голям ъгъл спрямо ротационните оси (същото се наблюдава и при Уран).

Плутон е открит през XIX век. Тогава учените открили че неизвестен обект смущава орбитата на планетата Нептун. Пърсивал Лоуел се ентусиазирал да открие причината. Той си построил обсерватория за тази цел. Конструирал специална камера за търсенето на новата планета. За съжаление не успял да открие планетата. През 1930 планетата Плутон е открита от Томбо. До 2006 Плутон се е смятал за планета, от тогава вече се смята за планета-джудже. Това се дължи на факта, че са открити още три небесни тела подобни на него.Все още никой незнае от какво всъщност е изграден Плутон и колко е голям, каква атмосфера има и какво представлява всъщност. Ясно е само, че той не действа като другите планети. Променлив е в движенията си и никой не може да каже къде точно ще бъде след един век. Плутон е много малък - само една четвърт от 1% от масата на Земята. Спътника на Плутон е открит през 1978г. Тогава американският астроном Джеймс Кристи, при един от рутинните прегледи на планетата открил нещо неясно и неопределено - огромен спътник на планетата Плутон. След откритието на Кристи астрономите започнали да обръщат повече внимание на тази част от космоса. До 2002г. са открити над 600 транснептунови обекта.

Ще настъпи момент, когато Слънцето ще започне да се охлажда. Но засега ние оставаме да си представяме, нещо което не съществува никъде в космоса - Ера на щурци и бризове. Първо дарила, после отнела живота, най-близката ни звезда, която накрая ще се превърне във вечно червено тяло, невидимо на масления фон на космоса. Нашето любимо слънце ще продължи да съществува вечно като неизменна топка от застинал дъх - един монумент на неговото сътворяване преди толкова много време.

1

 Термин в науката, който най-общо се описва като състояние на уеднаквяване на определени характеристики на изследваният обект до степен в която характера на обекта коренно се променя (гравитационна сингулярност - точка с нулев обем и с безкрайна плътност).

2




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Произход на Вселената. Строеж и еволюция на звездите, галактиките и Слънчевата система. 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.