Состав, строение и происхождение Солнечной системы


Вопрос 15. Современные представления о солнечной системе

Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё.

Бо́льшая часть массы объектов, связанных с Солнцем гравитацией, содержится в восьми относительно уединённых планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска — плоскости эклиптики. Четыре меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс, также называемые планетами земной группы, состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы.

В Солнечной системе имеются две области, заполненные малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами земной группы, поскольку состоит из силикатов и металлов. Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Церера, Паллада и Веста. За орбитой Нептуна располагаются транснептуновые объекты, состоящие из замёрзшей воды, аммиака и метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Дополнительно к тысячам малых тел в этих двух областях другие разнообразные популяции малых тел, таких как кометы, метеороиды и космическая пыль, перемещаются по Солнечной системе. Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками. Каждая из внешних планет окружена кольцами пыли и других частиц. Солнечный ветер (поток плазмы от Солнца) создаёт пузырь в межзвёздной среде, называемый гелиосферой, который простирается до края рассеянного диска. Гипотетическое облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз больше по сравнению с гелиосферой. Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.

Центральным объектом Солнечной системы является Солнце — звезда главной последовательности спектрального класса G2V, жёлтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Четыре крупнейших объекта — газовые гиганты, составляют 99 % оставшейся массы (при том, что большая часть приходится на Юпитер и Сатурн — около 90 %).

Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. Однако в то же время кометы и объекты пояса Койпера часто обладают большими углами наклона к этой плоскости. Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Есть исключения, такие как комета Галлея. Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет.

Бо́льшая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°). Для наглядной демонстрации вращения используется специальный прибор — теллурий.

Многие модели Солнечной системы условно показывают орбиты планет через равные промежутки, однако в действительности, за малым исключением, чем дальше планета или пояс от Солнца, тем больше расстояние между её орбитой и орбитой предыдущего объекта. Например, Венера приблизительно на 0,33 а. е. дальше от Солнца, чем Меркурий, в то время как Сатурн на 4,3 а. е. дальше Юпитера, а Нептун на 10,5 а. е. дальше Урана. Были попытки вывести корреляции между орбитальными расстояниями (например, правило Тициуса — Боде), но ни одна из теорий не стала общепринятой. Орбиты объектов вокруг Солнца описываются законами Кеплера. Согласно им, каждый объект обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. У более близких к Солнцу объектов (с меньшей большой полуосью) больше угловая скорость вращения, поэтому короче период обращения (год). На эллиптической орбите расстояние объекта от Солнца изменяется в течение его года. Ближайшая к Солнцу точка орбиты объекта называется перигелий, наиболее удалённая — афелий. Каждый объект движется наиболее быстро в своём перигелии и наиболее медленно в афелии. Орбиты планет близки к кругу, но многие кометы, астероиды и объекты пояса Койпера имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты. Большинство планет Солнечной системы обладают собственными подчинёнными системами. Многие окружены спутниками, некоторые из которых больше Меркурия. Большинство крупных спутников находятся в синхронном вращении, с одной стороной, постоянно обращённой к планете. Четыре крупнейшие планеты — газовые гиганты, также обладают кольцами, тонкими полосами крошечных частиц, обращающимися по очень близким орбитам в унисон.

Развитие представлений о строении солнечной системы

Развитие представлений о строении солнечной системы Клавдий Птолемей разработал геоцентрическую систему мира, создал теорию видимого движения Луны и пяти известных планет Николай Коперник (1473-1543) — великий польский астроном Галилео Галилей (1564 – 1642)- итальянский физик Иоганн Кеплер (1571-1630)-немецкий ученый Исаак Ньютон (1643-1727) открыл закон всемирного тяготения Михайло Васильевич Ломоносов(1711-1765) Солнечная система Солнце Macca:2*1030кг.Диаметр:1392000 км.Плотность:1,416 г/см3Температура поверхности:+5500oCПериод обращения по орбите(год):88 земных сутокСветимость:3,86*1023 кВтУскорение свободного падения:274 м/c2 Меркурий Macca:3,3*1023кг. (0,055 массы Земли)Диаметр:4870 км. (0,38 диаметра Земли)Плотность:5,43 г/см3Температура поверхности:максимум +430oC, минимум -180oCДлина суток:58,65 земных сутокРасстояние от Cолнца(среднее):0,387а.е.,то есть 58 млн.км.Период обращения по орбите(год):88 земных сутокСкорость вращения по орбите:47,9 км/cУскорение свободного падения:3,7 м/c2 Венера Macca:4,87*1024кг. (0,815 массы Земли)Диаметр:12100 км. (0,949 диаметра Земли)Плотность:5,25 г/см3Температура поверхности:максимум +480oCДлина суток:243 земных сутокРасстояние от Cолнца(среднее):0,723а.е.,то есть 108 млн.км.Период обращения по орбите(год):224,7 земных сутокСкорость вращения по орбите:35 км/cУскорение свободного падения:8,9 м/c2 Земля Macca:5,976*1024кг.Диаметр:12756 км. Плотность:5,518 г/см3Температура поверхности:максимум +58oC, минимальная -90oCДлина суток:23часа 56минут 4,1секунды Расстояние от Cолнца(среднее):1а.е.,то есть 150 млн.км.Период обращения по орбите(год):365,24219 сутокПлощадь поверхности:510,2 млн.км2Объем:1,083*1012 км3Скорость вращения по орбите:29,8 км/cУскорение свободного падения:9,8 м/c2 Марс Macca:6,4*1023кг. (0,107 массы Земли)Диаметр:6670 км. (0,53 диаметра Земли)Плотность:3,95 г/см3Температура поверхности:-23oC на большей части поверхности, -150oC на полюсах,0oC на экватореДлина суток:24,6229 часаРасстояние от Cолнца(среднее):1,5237а.е.,то есть 228 млн.км.Период обращения по орбите(год):687 земных сутокСкорость вращения по орбите:24,1 км/cУскорение свободного падения:3,7 м/c2 Юпитер Macca:1,9*1027кг. (318 раз больше массы Земли)Диаметр:143760 км. (11,2 раза больше диаметра Земли)Плотность:1,31 г/см3Температура верхних облаков:-160oC Длина суток:9,93 часаРасстояние от Cолнца(среднее):5,203а.е.,то есть 778 млн.км.Период обращения по орбите(год):11,86 летСкорость вращения по орбите:13,1 км/cУскорение свободного падения:25,8 м/c2 Спутники Юпитера:Ганимед, Каллисто, Европа, Ио Сатурн Macca:5,68*1026кг. (95 раз больше массы Земли)Диаметр:120420 км. (9,46 раза больше диаметра Земли)Плотность:0,71 г/см3Температура верхних облаков:-150oC Длина суток:10,54 часаРасстояние от Солнца (среднее):9,54а.е.,то есть 1427 млн.км.Период обращения по орбите(год):29,46 годаСкорость вращения по орбите:9,6 км/cУскорение свободного падения:11,3 м/c2 Уран Macca:8,7*1025кг. (14,5 раз больше массы Земли)Диаметр:51300 км. (4 раза больше диаметра Земли)Плотность:1,27 г/см3Температура:-220oC Длина суток:17,23 часаРасстояние от Солнца(среднее):19,2а.е.,то есть 2,86 млрд.км.Период обращения по орбите(год):84 годаСкорость вращения по орбите:6,8 км/cУскорение свободного падения:9 м/c2 Нептун Macca:1*1026кг. (17,2 раз больше массы Земли)Диаметр:49500 км. (3,9 раза больше диаметра Земли)Плотность:1,77 г/см3Температура:-213oC Длина суток:17,87 часаРасстояние от Cолнца(среднее):30а.е.,то есть 4,5 млрд.км.Период обращения по орбите(год):165 летСкорость вращения по орбите:5,4 км/cУскорение свободного падения:11,6 м/c2 Плутон Macca:1,3*1022кг. (0,0022 массы Земли)Диаметр:2324 км.Плотность:2 г/см3Температура:-230oC Длина суток:6,4 земных сутокРасстояние от Cолнца(среднее):между 29,65 (минимальное) и 49,28 (максимальное) (39,4 а.е.), на сильно вытянутой элептической орбите.Период обращения по орбите(год):247,7 летСкорость вращения по орбите:4,7 км/c

21.04.2020Современные представления о происхождении Солнечной системы»

«Современные представления о происхождении Солнечной системы»

Вступление

На протяжении многих веков вопрос о происхождении Солнечной системы и Земли волновал прежде всего философов, так как фактический материал в этой области почти отсутствовал. Первые научные гипотезы о происхождении Солнечной системы и Земли, основанные на научных наблюдениях, появились лишь к концу 18 века.

Солнечная система глазами античных астрономов

В древности человек отождествлял все происходящее вокруг него с проявлениями могущественных сверхъестественных сил. Имена богов у разных народов отличались, но их суть оставалась везде одинаковой – они создали мир, небо, человека и вообще все живое и неживое. До развития астрономии в Древней Греции не существовала четких представлений о Солнечной системе. Все крупные небесные тела, видимые человеческим глазом, просто отождествлялись с богами. Земля же была неподвижным объектом, центром мира, который окружен твердью небесной.

Греки же первыми предложили геоцентрическую модель нашего Солнечного мира. Согласно их представлениям, Земля – неподвижный центр Вселенной. Вокруг нее вращаются Солнце, Луна, звезды и пять уже известных на тот момент планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн). Смена их положения на небосклоне объяснялась вращением космического пространства вокруг мировой оси. Первым, кто предложил данную модель, стал Клавдий Птолемей. Он же изложил свои размышле

Гелиоцентрическая система мира

(
гелиоцентризм
) — представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Возникла в противовес геоцентрической системе мира в античности, но получила широкое распространение в XVI—XVII веках.

В гелиоцентрической системе Земля предполагается обращающейся вокруг своей оси за одни звёздные сутки и одновременно вокруг Солнца за один звёздный год. Следствием первого движения является видимое вращение небесной сферы, следствием второго — годовое перемещение Солнца среди звёзд по эклиптике. Солнце считается неподвижным относительно звёзд.

Геоцентрическая система мира

(от др.-греч. Γῆ, Γαῖα — Земля) — представление об устройстве мироздания, согласно которому центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звёзды. Впервые возникла в Древней Греции, являлась основой античной и средневековой астрономии и космологии. Альтернативой геоцентризму является гелиоцентрическая система мира, являвшаяся предтечей современных космологических моделей Вселенной.

Общие характеристики планет Солнечной системы. Гипотеза О.Ю.Шмидта о происхождении тел Солнечной системы. Научные подтверждения справедливости космогонической гипотезы происхождения Солнечной системы.

Учебник: Астрономия 10-11 класс. УМК Чаругина В.М.

План урока

Ответьте на вопросы:

  1. Какие объекты присутствуют в Солнечной системе? На какие две группы делятся планеты Солнечной системы?
  2. По каким характеристикам различаются две группы планет?
  3. Чем объясняется различие плотности двух групп планет?
  4. Есть ли различие между группами планет по количеству спутников?
  5. По каким орбитам движутся планеты? Что можно сказать о направлении их движения?

Изучение нового материала:

  1. Гипотезы происхождения Солнечной системы (гипотезы Канта и Лапласа)

Гипотезы об образовании нашей Солнечной системы можно разбить на две группы: катастрофические

и
эволюционные
.

Первые гипотезы появились задолго до того, как стали известны многие важные закономерности Солнечной системы.

1

. Гипотеза
Канта
— первая универсальная естественно-философская концепция, разработанная в 1747-1755гг. В его гипотезе небесные тела произошли из гигантского холодного пылевого облака под действием тяготения. В центре облака образовалось Солнце, а на периферии — планеты. Таким образом, изначально высказывалась мысль, что Солнце и планеты возникли
одновременно
.

2

. Гипотеза
Лапласа
— в 1796г выдвинул гипотезу о происхождении Солнечной системы из единой раскаленной вращающейся газовой туманности, не зная теории
И. Канта
. Планеты зарождались на границе туманности путем конденсации охлажденных паров в плоскости экватора и от охлаждения туманности постепенно сжималась, вращаясь все быстрее и когда центробежная сила становится равной силе тяготения, образуются многочисленные кольца, которые, уплотняясь, делясь на новые кольца, создали сперва газовые планеты, а центральный сгусток превратился в Солнце. Газовые планеты, остывали и сжимались, образуют вокруг кольца из которых затем возникли спутнике планет (кольцо Сатурна считал верностью своих рассуждений). В теории одновременно происходит формирование всех тел Солнечной системы: Солнца, планет, спутников. Приводит 5 фактов (явно недостаточно)- особенностей Солнечной системы, исходя из закона тяготения. Это первая, разработанная в математической форме, теория и существовала почти 150 лет, вплоть до теории
О. Ю. Шмидта
.

Гипотеза Канта-Лапласа не могла объяснить, почему в солнечной системе более 98% момента количества движения принадлежит планетам.

Согласно наиболее разработанной гипотезе, выдвинутой советским академиком Отто Юльевичем Шмидтом, Солнечная система сформировалась в результате длительной эволюции огромного холодного газопылевого облака.

Космогоническая гипотеза разработана О.Ю. Шмидтом в 1944-1949 г. г. и развита его сотрудниками и последователями.

.- Все тела, которые в настоящее время составляют Солнечную систему, образовались примерно 4,5 — 5 млрд лет тому назад.

Анализ содержания радиоактивных элементов в земной коре, исследования метеоритов и лунного грунта, а также геологические данные указывают на то, что вероятный возраст Земли близок к 4,5 миллиардам лет.

Солнце и планеты начали формироваться около 5 млрд. лет назад.

Благодаря спокойной эволюции Солнца, умеренно обогревающего Землю, на ней около 3 млрд. лет назад зародилась жизнь.

Облако, из которого образовались тела Солнечной системы, представляло собой смесь частиц, которые относились к трем компонентам: скальному, ледяному и летучему.

Именно из этих трех компонентов в различных соотношениях и состоят все тела Солнечной системы.

Облако сжималось и вращение его ускорялось.

Под действием усилившихся при этом центробежных сил облако превратилось в диск

Вещество уплотнилось и превратилось в кольцо, вращающееся вокруг центра.

Под влиянием сильного нагрева из окрестностей Солнца улетучивались газы (в основном это самые распространенные во Вселенной – водород и гелий) и оставались лишь твердые тугоплавкие частицы.

Вначале сжатие облака гравитационными силами привело к образованию центрального горячего ядра – будущего Солнца. Оно захватило себе основную часть массы облака – примерно 99,87% .

Согласно гипотезе Шмидта, процесс формирования планет представляется следующим образом.

В дискообразном газопылевом облаке вследствие взаимодействия его частиц возникали многочисленные сгущения. Множество мелких сгущений разрушалось из-за взаимных столкновений, некоторые выпадали на крупные сгущения, которые в свою очередь ещё больше увеличивались в размерах и уплотнялись, создавая зародыши планет.

Неупругие удары при столкновениях сгущений вели к тому, что зародыши планет постепенно обособлялись, а их орбиты становились всё более похожими на окружности.

Эволюция облака привела к тому, что основная масса вещества оказалась сосредоточенной в немногих крупных телах – больших планетах.

Из этого вещества впоследствии сформировались планеты земной группы, поэтому они оказались небольших размеров.

Вдали от Солнца летучие вещества намерзали на твердые частицы, относительное содержание водорода и гелия оказалось повышенным.

Объем периферийных частей облака был больше, а стало быть, больше и масса вещества, из которого образовались далекие от Солнца планеты.

Не всё вещество протопланетного облака вошло в состав планет и их спутников.

Между орбитами Марса и Юпитера, где значительное гравитационное влияние Юпитера мешало росту сгущений и нарушало устойчивость их орбит, образовались малые планеты – астероиды, которые и в нашу эпоху часто сталкиваются друг с другом и с планетами.

Согласно современным представлениям, образование протопланетного облака связано с процессом формирования звезд.

Ответьте на вопросы по изученному материалу

  1. По каким характеристикам прослеживается разделение планет на две группы?
  2. Каков возраст планет Солнечной системы?
  3. Какая гипотеза происхождения Солнечной системы на сегодняшний день считается общепризнанной гипотезой?
  4. Какие процессы происходили в ходе формирования планет по данной гипотезе?

Строение Солнечной системы 1. Организационный момент.

2. Мотивация.

Однажды великого мыслителя Сократа спросили о том, что, по его мнению, легче всего в жизни. Он ответил, что легче всего – поучать других, а труднее – познать самого себя. Легко ли познать себя? Мы это делаем всю нашу жизнь, и порой усилия наши остаются напрасными. А легко ли познать окружающий нас мир, Вселенную???? (
Нет!
). Какая наука изучает Вселенную? (
Астрономия
). На уроках астрономии мы говорим о познании Вселенной. Посмотрите на слайд и ответьте на вопросы:

Что может быть общего между такими различными объектами?

Они составляют Солнечную систему

Можно ли сказать, что Солнечная система состоит из однородных тел?

Нет, тела различаются по размерам, массе, форме, химическому составу, траекториям движения.

Как вы думаете, что мы сегодня будем изучать?

Строение Солнечной системы.

.

Объяснение нового материала

. Так давайте выясним, из чего состоит Солнечная система.

Солнечная система – это система космических тел, которая кроме центрального светила – Солнца, включает в себя восемь планет, их спутники, множество маленьких планет, кометы, космическую пыль и мелкие метеорные тела. Радиус около двух световых лет.

В средине XVI века польским астрономом Николаем Коперником была раскрыта общая структура строения Солнечной системы. Он опровергнул представление того, что Земля – это центр Вселенной и обосновал движение планет вокруг Солнца. Какое название получила такая модель Солнечной системы? (гелиоцентрическая).

Кто в XVII веке открыл законы движения планет? (Кеплер)

, а кто сформулировал закон всемирного притяжения? (
Ньютон)
. Но только после того, как Галилей в 1609 году изобрел телескоп, стало возможным изучение физических характеристик космических тел, входящих в состав Солнечной системы.

Так Галилей, наблюдая за солнечными пятнами, впервые открыл вращение Солнца вокруг своей оси.

Для того чтобы изучить движение тел, мы должны сначала определиться с характеристиками, описывающими это движение. Самыми главными орбитальными характеристиками движения космических тел являются сидерический и синодический периоды обращения.

Сидерический период обращения

— промежуток времени, в течение которого какое-либо небесное тело-спутник совершает вокруг главного тела полный оборот относительно звёзд.

Синодический период обращения

(от греч. соединение) — промежуток времени между двумя последовательными соединениями Луны или какой-нибудь планеты Солнечной системы с Солнцем при наблюдении за ними с Земли.

По современным данным, вокруг Солнца обращаются восемь крупных шарообразных тел, называемых планетами. Наряду с планетами и их спутниками вокруг Солнца обращаются планеты-карлики, тысячи малых планет, называемых астероидами, а также кометы и частички пыли.

Планеты вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и Солнце вокруг своей оси, и удалены от Солнца в следующем порядке:

Меркурий(0,4а.е), Венера, Земля, Марс, пояс астероидов, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (по современным данным Плутон (40а.е.) относят к планетам-карликам), за орбитой Нептуна находится пояс Койпера, а за поясом Койпера, вероятно, расположено облако Оорта.

Но физическим характеристикам их объединяют в две группы, разграниченные в пространстве поясом астероидов (ширина 3 а.е.).планеты земной группы и планеты гиганты.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: