Солнечная система

Реферат по астрономии на тему

"Солнечная система"

1Содержание:

1Предисловие

1Глава 1: Происхождение Солнечной системы 0 1(гипотеза О.Ю.Шмидта) 1Часть 1:Космогония

1Часть 2:Туманность

1Часть 3:Рождение Солнца

1Часть 4:Образование планет:

1а).Этап первый - слипание частиц. 1б).Этап второй-разогревание.

1в).Этап третий-вулканическая деятельность. 1Часть 5:Почему именно Земля?

1Глава 2: Зарождение жизни (гипотеза А.И.Опарина)

1Часть 1:Начало

1Часть 2:Сверкнула молния

1Часть 3:Естественный отбор

1Часть 4:Мутация

1Часть 5:Новый уровень эволюции

1Глава 3: Человечество и поиск

1Часть 1:Цивилизация и её влияние на космос

1Часть 2:Новый век - новое решение

1Глава 4: Солнечная система:состав и особенности

1Часть 1:Солнце:

1а).Солнечная атмосфера

1б).Излучения Солнца

1в).Солнечная активность

1г).Солнечная корона

1д).Диаметр Солнца

1Часть 2:Планеты земной группы

1Часть 3:Планеты-гиганты

1Часть 4:Плутон

2Предисловие. 0 Современная наука располагает богатым материалом о физи-

ко-химической основе жизни,о путях,которые могли несколько миллиардов

лет привести к возникновению примитивных организмов.

2Глава 1:Происхождение Солнечной системы 0 2(гипотеза О.Ю.Шмидта)

Вселенная настолько грандиозна,что в ней почетно играть даже скромную роль

Х а р л о у Ш е п л и

1Часть 1:Космогония

.Космогония - наука,изучающая происхождение и развитие небесных

тел,например планет и их спутников,Солнца,звёзд,галактик.Астрономы

наблюдают космические тела на различной стадии развития,образовавшие-

ся недавно и в далёком прошлом,быстро "стареющие" или почти "застыв-

шие" в своём развитии.Сопоставляя многочисленные данные наблюдений с

физическими процессами,которые могут происходить при различных усло-

виях в космическом пространстве,учёные пытаются объяснить,как возни-

кают небесные тела.Единой,завершённой теории образования звёзд,планет

или галактик пока не существует.Проблемы,с которыми столкнулись учё-

ные,подчас трудно разрешимы.Решение вопроса о происхождении Земли и

Солнечной системы в целом значительно затрудняется тем,что других по-

добных систем мы пока не наблюдаем.Нашу солнечную систему не с чем

пока ещё сравнивать,хотя системы,подобные ей,должны быть достаточно

распространены и их возникновение должно быть не случайным,а законо-

мерным явлением

.В настоящее время при проверке той или иной гипотезы о происхожде-

нии Солнечной системы в значительной мере основывается на данных о химическом составе и возрасте пород Земли и других тел Солнечной сис­темы.Наиболее точный метод определения возраста пород состоит в подс­чёте отношения количества радиоактивного урана к количеству свин­ца,находящегося в данной породе.Скорость этого процесса известна точ­но,и её нельзя изменить никакими способами.Самые древние горные поро­ды имеют возраст несколько миллиардов лет.Земля в целом,очевидно,воз­никла несколько раньше,чем земная кора.

.В середине XVIII века немецкий философ И.Кант предложил свою тео-

рию образования Солнечной системы,основанную на законе всемирного тя­готения.Она предполагала возникновение Солнечной системы из облака холодных пылинок,находящихся в беспорядочном хаотическом движении.В 1796 году французский учёный П.Лаплас подробно описал гипотезу обра­зования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности.Лаплас учёл основные характерные черты Солнечной системы,которые должна была объяснить любая гипотеза о её происхождении.В данный период наиболее разработанной является гипотеза О.Ю.Шмидта,разработанная в середине века (см.части 2-4).

1Часть 2:Туманность

.Давайте перенесемся в далекое прошлое,примерно на 7 миллиардов лет

назад.Современная наука,как говорят ученые,с достаточной степенью ве­роятности позволяет нам представить происходившие тогда события.Одним словом мы "висим" в космосе и наблюдаем за жизнью одной из газо­во-пылевых,водородно-гелиевых(с примесью тяжелых элементов) туманнос­тей.Той,которая в будущем даст начало нашей Солнечной системе,Солн­цу,Земле и нам с вами.Туманность темна и непрозрачна,как дым.Зловещей невидимкой менленно ползет она на фоне чёрной бездны,и о ее рва­ных, размытых очертаниях можно только догадываться по тому,как посте­пенно тускнеют и гаснут за ней далекие звезды.Через некоторое время мы обнаруживаем,что туманность медленно поворачивается вокруг своего центра ,еле заметно вращается.Мы замечаем так же,что она постепенно сьеживается, сжимается, очевидно уплотняясь при этом.Действует тяго­тение,собирая к центру частицы туманности.Вращение туманности при этом ускоряется.Если вы хотите понять механику этого явления,вспомни­те простой земной пример - вращающегося на льду спортсмена-фигурис­та.Не делая никакого добавочного толчка,он ускоряет свое вращение лишь тем,что руки,до этого распахнутые в стороны,прижимает к телу.Ра­ботает "Закон сохранения количества движения".Идет время.Туманность вращается все быстрее.А от этого возникает и увиличивается центробеж­ная сила, способная бороться с тяготением.Центробежная сила нам хоро­шо знакома.Она,например,"работает" в любом автобусе,когда на крутом завороте валит стоящих пассажиров.Борьба двух сил,тяготения и центро­бежной,начинается в туманности при ускорении её вращения.Тяготение сжимает туманность,а центробежная сила стремится раздуть её, разор­вать.Но тяготение тянет частицы к центру со всех сторон одинаково.А центробежная сила отсутствует на "полюсах" туманности и сильнее всего проявляется на её "экваторе".Поэтому именно на "экваторе" она оказы­вается сильнее тяготения и раздувает туманность в стороны.Туман­ность,продолжая вращатся все быстрее,сплющивается,из шара превращает­ся в плоскую "лепешку",похожую на спортивный диск.Наступает мо­мент,когда на наружних краях "диска" центробежная сила уравновешива­ет,а потом и пересиливает тяготение.Клочья туманности здесь начинают отделяться.Центральная часть её продолжает сжиматься,все ускоряя свое вращение, и от внешнего края продолжают отходить все новые и новые клочья,отдельные газо-пылевые облака.

1Часть 3:Рождение Солнца

.И вот туманность приобрела совсем другой вид. В середине величаво

вращается огромное темное, чуть сплющенное облако.а вокруг него на разных расстояниях плывут по круговым орбитам, расположенным примерно в одной плоскости,оторвавшиеся от него небольшие "облака-спутни-

ки".Последим за центральным облаком.Оно продолжает уплотняться.Но те­перь с силой тяготения начинает бороться новая сила - сила газового давления.Ведь в середине облака накапливается все больше частиц ве­щества.Там возникает "страшная теснота" и "невероятная толчея" час­тиц. Они мечутся,все сильнее ударяя друг друга.На языке физиков - в центре повышаются температура и давление. Сначала там становится теп­ло,потом жарко.Снаружи мы этого не замечаем: облако огромно и непроз­рачно.Тепло наружу не выходит.Но вот что-то внутри произошло ! Облако перестало сжиматься.Могучая сила возросшего от нагрева газового дав­ления остановила работу тяготения.Резко пахнуло нестерпимым жаром,как из жерла внезапно открывшейся печи!В глубине черной тучи стали слабо просвечивать рвущиеся наружу клубы тусклого красного пламени.Они всё ближе и ярче.Шар величаво кипит,перемешивая вырвавшийся огонь ядра с черным туманом своих окраин.Испепеляющий жар заставляет нас отпрянуть еще дальне назад.Однако, вырвавшись наружу,горячий газ ослабил проти­водействие тяготению.Облако снова стало сжиматься.Температура в его центре опять начала расти.Она дошла уже до сотен тясяч градусов! В этих условиях вещество не может быть даже газообразным.Атомы развали­ваются на свои части.Вещество переходит в состояние плазмы.Но и плаз­ма - бешенная толчея атомных ядер и электронов - не может выносить нагрев до бесконечности.Когда её температура поднимется выше десяти миллионов градусов, она как бы "воспламеняется".Удары частиц друг о друга становятся так сильны,что ядра атомов водорода уже не отскаки­вают друг от друга,как мячики,а врезаются,вдавливаются друг в друга и сливаются друг с другом.Начинается "ядерная реакция".Из каждых четы­рех ядер атомов водорода образуется одно ядро гелия.При этом выделя­ется огромная энергия.Такое вот "ядерное горение" водорода началось и в наше раскаленном шаре.Этот "пожар" теперь уже не остановить."Плаз­ма" разбушевалась.Газовое давление в центре заработало с удесятерен­ной силой.Плазма рвется наружу, как пар из котла.С чудовищной силой она давит изнутри на внешние слои шара и приостанавливает их падение к центру.

.Установилось равновесие.Плазме не удается разорвать шар,разбросать

его обрывки в стороны.А тяготению не удается сломить давление плазмы и подолжить сжимание шара.Ослепительно светящийся бело-желтым светом шар перешел в устойчивую стадию.Он стал звездой.Стал нашим Солн­цем!Теперь оно будет миллиардами лет,не меняя размера,не охлаждаясь и не прегреваясь,светить одинаково ярким бело-желтым светом.Пока внутри не выгорит весь водород.А когда он весь превратится в гелий,исчезнет "подпорка" внутри Солнца,оно сожмется.От этого температура в его нед­рах снова повысится.Теперь уже до сотен миллионов градусов.Но тогда "воспламенться" гелий,превращаясь в более тяжелые элементы.И сжатие снова прекратится.

.Есть в запасе у звезд еще несколько ядерных реакций,требующих для

своего начала все более высоких давлений и температур.В них "варятся" ядра все более сложных и тяжелых элементов.В конце концов, все воз­можные ракции будут исчерпаны.Звезда сожмется,станет крохотным "белым карликом".Потом постепенно остынет,потускнеет.Наконец,погаснет сов­сем.Молчаливой невидимкой будет плыть в космосе "чёрный карлик" - хо­лодная "головешка", оставшаяся от некогда бушевавшего мощного кост­ра.Как видим из исходного материала - водорода - в недрах звезд, в ядерных реакциях синтеза "варятся" ядра атомов всех элементов.И пожа­луй,можно сказать,что именно там,в недрах звезд,закладывается начало жизни.Ведь именно там возникают ядра "атома жизни" углерода.А за ним и ядра атомов всех других необходимых для жизни элементов таблицы Менделеева.Не обязательно это ценное "варево" оказывается потом похо­роненным в остывших "чёрных карликах".Во многих звездах,образовавших­ся из более крупных сгустков туманностей,ядерное горение проходит слишком бурно.Газовое давление оказывается намного сильнее тяготе­ния.Оно раздувает звезду,рвет её в клочья,разбрасывая во все стороны. Эти грандиозные взрывы в звездном мире инозда наблюдаются с Земли и называются вспышками "сверхновых звезд".В результате взрыва звезда

рассеивается в межзвездном пространстве,обогащая его тяжелыми элемен­тами.Это основной источник той таинственной, жизненно важной приме­си,о которой мы говорили раньше.Теперь о выделении этой примеси.

1Часть 4:Образование планет

.Вернемся к спутникам нашего Солнца,к тем обрывкам туманности,кото-

рые оторвались от центрального сгустка под действием центробежной си­лы и начали кружиться вокруг него.Именно здесь создаются условия,спо­собствующие разделению легких и тяжелых частиц туманности. Происходит нечто похожее на наш древний способ добычи золота промывкой из золо­тоносного песка или на провеивание зерна в молотилках.Струя воды или воздуха уносит легкие частицы,оставляя тяжелые.Облака-спутники нахо­дятся на очень разных расстояниях от Солнца.Далекие оно почти не гре­ет.Зато в близких - его жар испаряет все способное испариться.А его ослепительный ярчайший свет,работая как своеобразный "ветер",выдувает из них все испарившееся,вообще все легкое,оставляя лишь то,что потя­желее, что "не сдвинешь с места".Поэтому здесь почти не остается лег­ких газов - водорода и гелия,основной составляющей газо-пылевой ту­манности.Мало остается и других "летучих" веществ.Все это уносится горячим "ветром" вдаль.В результате через некоторое время химический состав облаков-спутников становится совершенно разным.В далеких - он почти не изменился.А втех,что кружатся вблизи источающего жар и свет Солнца,остался лишь "прокаленный" и "обдутый" материал - выделенная "драгоценная жизненно важная примесь" тяжелых элементов.Материал для создания обитаемой планеты готов.Начинается процесс превращения "ма­териала" в "изделие",частиц туманности - в планеты.

1а).Этап первый - слипание частиц. 0В далеких облаках-спутниках много­численные молекулы легких газов и редкие легкие пылинки понемногу со­биаются в огромныерыхлые шары малой плотности.В дальнейшем это плане-

еты группы Юпитера.В облаках-спутниках,близких к Солнцу,тяжелые пы­линки слипаются в плотные каменистые комки.Они объединяются в огром­ные массивные скалистые глыбы,чудовищными серыми угловатыми громадами плывущие по орбитам вокруг своей звезды.Двигаясь по разным,иногда пе­ресекающимся орбитам,эти "астероиды", размером в десятки километров каждый,сталкиваются.Если на небольшой относительной скорости,то как бы "бдавливаются" один в другой,"нагромождаются", "налипают" один на другой.Обьединяются в более крупные.Если на большой скорости,то мнут, крошат друг друга,порождая новую "мелочь",бесчисленные обломки,оскол­ки,которые вновь проходят долгий путь объединения.Сотни миллионов лет идет этот процесс слияния мелких частич в крупные небесные тела.По мере увиличения своих размеров они становятся все более шарообразны­ми.Растет масса - возрастает сила тяжести на их поверхности.Верхние слои давят на внутренние.Выступающие части оказываются грузом более тяжелым и постепенно погружаются в толщу нижележащих масс,раздвигая их под собой.Те,отходя в стороны,заполняют собой впадины.Грубый "ком" постепенно сглаживается.В результате вблизи Солнца образуются нес­колько сравнительно небольших по размеру, но очень плотных, сотсоящих из очнь тяжелого материала,планет земной группы.Среди них - Земля.Все они резко отличаются от планет группы Юпитера богатством химического состава,обилием тяжелых элементов,большим удельным весом.Теперь пос­мотрим на Землю.На звездном фоне,освещенный с одной стороны яркими солнечными лучами,плывет перед нами огромный каменный шарище.Он ещё не гладкий не ровный.Ещё торчат кое-где выступы слепивших его глыб.Еще "читаются" не полностью заплывшие "швы" между ними.Пока это еще "грубая работа".Но вот что интересно.Уже есть атмосфера.Чуть мут­новатая,очевидно,от пыли,но без облаков.Это выдавленные из недр пла­неты водород и гелий,которые в свое время прилипли к каменистым час­тицам и каким-то чудом уцелели,не были "сдуты" солнечными лучами.Пер­вичная атмосфера Земли.Долго она не продержится."Не мытьем,так ка­таньем" Солнце уничтожит её.Легкие подвижные молекулы водорода и ге­лия под действием нагрева солнечными лучами будут постепенно улетучи­ваться в космос.Этот процесс называется "диссипацией"

1б).Этап второй-разогревание. 0Внутри планеты,в смеси с другими оказы­ваются зажатыми,"запертыми" радиоактивные вещества.Они отличаются тем,что непрерывно выделяют тепло,чуть заметно нагреваются.Но в толще планеты этому теплу некуда выйти,нет вентиляции,нет омывающей вла­ги.Над ними - мощная "шуба" из вышележащих слоев.Тепло накапливает­ся.От этого радиоактивного разогрева начиается размягчение всей толщи планеты.В размягченном виде вещества,в свое время хаотично,безсистем-

но слепившие её, начинают теперь распределятся по весу.Тяжелые посте­пенно опускаются,тонут к центру.Легкие выдавливаются ими,поднимаются выше,всплывают все ближе к повершности.Постепенно планета приобретает строение,подобное теперешней нашей Земле,- в центре,сжатой чужовищным весом навалившихся сверху слоев,тяжелое ядро.Оно окружено "мантией" ­толстым слоем вещества полегче весом.И наконец,снаружи совсем тон­кая,толщиной всего в несколько десятков километров,"кора",состоящая из наиболее легких горных пород.Радиоактивные вещества в основном со­держатся в легких породах.Поэтому теперь они скопились в "коре", гре­ют её.Основное тепло с поверхности планеты уходит в космос,- от пла­неты "чуть повеято теплом".А на глубине десятков километров тепло сохраняется,разоргевая горные породы.

1в).Этап третий-вулканическая деятельность. 0 В некоторых местах недра планеты накаляются докрасна.Потом даже больше.Камни плавятся,превра­щаются в раскаленную,светящуюся оранжево-белым светом огненную кашу ­"магму".В толще коры ей тесно.В ней полно сжатых газов,которые готовы были бы взорвать,разбросать всю эту магму во все стороны огненными брызгами.Но сил для этого не хватает.Слишком крепка и тяжела окружаю-

щая и придавившая сверху кора планеты.И огненная магма,пытаясь хоть как-нибудь вырваться наверх,на свободу,нащупывает между сжимающими её глыбами слабые места, протискивается в щели,подплавляя их стенки сво­им жаром.И понемногу с годами,столетиями набирая силу,поднимаетс из глубин кповерхности планеты.И вот победа! "Канал" пробит! Сотрясая скалы,с грохотом вырывается из недр столб огня.Клубы дыма и пара вздымаются к небу.Летят вверх камни и пепел.Огненная магма,которая называется теперь "лава",выливается на поверхности планеты,растекает­ся в стороны.Происходит извержение вулкана.Таких "пробитых изнутри дырок" на планете много.Они помогают молодой планете "бороться с пе­регревом".Через них она освобождается от накопившейся огненной маг­мы,"выдыхает"распирающие её горячие газы - в основном углекислый газ и водяной пар,а с ними - разные примеси,такие,как метан,аммиак.Посте­пенно в атмосфере пости исчезли водород и гелий,и она стала состоять в основном из вулканических газов.Кислорода в ней пока нет и в поми­не.Для жизни эта атмосфера совершенно непригодна.Очень важно,что вул­каны выбрасывают на поверхность большое количество водяного пара.Он собирается в облака.Из них на поверхность планеты льются дожди.Вода стекает в низины,накапливается.И понемногу на планете образуются озе­ра,моря,океаны,в которых может развиться жизнь.

.Здесь надо оговориться.Из нескольких гепотез происхождения жизни

наиболее распространенную,кажущуюся нам наиболее обоснованной,гипоте­зу самопроизвольного зарождения жизни предложил академик А.И.Опаркин (см. главу 2)

1Часть 5:Почему именно Земля?

.А пока - о Земле,идеально подготовленной к тому,стобы стать нашей

колыбелью.Нам повезло.На земле совпало несколько благоприятных для жизни обстоятельств.Далеко не каждая звезда становится Солнцем,окру­женным планетами.Стоило туманности медленнее вращатся,не возникла бы центробежная сила,не оторвались бы клочки от центрального сгустка,не возникли бы планеты.И плыла бы такая одинокая "бездетная" звезда в чёрной бездне,бесплодно расточая своё тепло и свет...Далеко не всякая звезда,породившая планеты,способна создать на них условия,пригодные для зарождения жизни.Для зарождения и развития жизни нужно очень мно­го времени,миллиарды лет.Всё это время звезда должно гореть ров­но,спокойно,одинаково.Тогда условия на планете будут постоянными - и жизнь сможет к ним приспособиться.А ведь звезды далеко не такие не

все такие спокойные,как наше Солнце.Молодые звезды иногда вспыхива­ют.Волна испепеляющего жара обрушивается на окружающие планеты,сжи­гая,испаряя все,что способно гореть и кипеть.Жизнь на планете после такого огненного урагана,безусловно,погибнет, и на пустом голом шаре надо будет начинать все сначала.Для развития жизни нужна спокойная звезда.Наше Солнце - спокойная звезда.Но поставьте нашу Землю ближе к Солнцу,например,на место Меркурия или Венеры.От нестерпимой жары на Земле даже не смогут образоваться океаны.Вода сразу выкипит.Какая уж тут жизнь.Отодвинте Землю дальше от Солнца,куда-нибудь в район Юпите­ра.Тоже жизнь не возникнет.Вода - основа жизни будет там всегда за­мерзшей.Нам повезло ещё в том,что орбита Землм круговая,а ведь могла быть эллиптическая.Вот представьте себе,что Земля то приближается к Солнцу так близко, что вода с её поверхности вся испаряется, то уда­ляется так далеко,что вода,выпав из атмосферы обратно на Землю,про­мерзает насквозь.Через "комфортное" место,где температуры "в самый раз",она проносится дважды в год с такой стремительностью,что "ничего не успеть сделать".Для зарождения и развития жизни просто нет време­ни.Подобный жар-холод может быть не только от эллиптичности орби­ты.Бывают "двойные звезды".Тогда при любой орбите планета не может всегда быть на равном расстоянии от источника тепла.То одно солнце близко,то другое,то оба далеко.Нам повезло и в смысле размера нашей планеты.Будь она меньше,например,размером с Луну,не удержать ей на себе атмосферу.А значит, и воду, склонную испарятся,переходя в атмос­феру.Сколько бы вулканы не подбрасывали все новые и новые порции га­зов и воды,всё это быстро улетучится в космос.На Луне поэтому и нет ни атмосферы,ни воды,ни жизни.Неудобна для жизни и Земля,разме­ром,скажем с Юпитер.Неудобна из-за слишком сильного притяжения.Такая большая "Земля" будет держать на себе слой очень густой атмосферы,со­держащей к тому же водороди гелий,неблагоприятные для возникновения жизни.Толстый слой очень плотных облаков создаст на такой планете вечный мрак.А без живительных солнечных лучей какая может быть жизнь? Одним словом,когда мы глядим на небо,усыпанное звездами,не на­до забывать,что,во-первых,вероятно,далеко не все звезды имеют плане­ты,а во-вторых,далеко не все планеты пригодны для жизни.Но...звезд в нашей галлактике примерно 100 миллиардов,и уж наверное,в ней доста­точно планет,похожих на Землю.

2Глава 2: Зарождение жизни (гипотеза А.И.Опаркина)

Задолго до того,как мы установим контакт с другими разумными су­ществами , обитающими


29-04-2015, 03:02