Концепции современного естествознания 9

Концепции современного естествознания

Лекция 13. Мегамир, основные космологические и космогонические представления (I)

1. Основные представления о мегамире

2. Солнечная система

Планеты-гиганты

Малые планеты и кометы

3. Гипотезы о возникновении планетных систем

Контрольные вопросы

Литература

1. Основные представления о мегамире

Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Обычно полагают, что он начинается с расстояний около 10⁷ и масс 10²⁰ кг. Опорной точкой начала мегамира может служить планета Земля (диаметр 1,28×10⁷ м, масса 6×10²¹ кг). Поскольку мегамир имеет дело с большими расстояниями, то для их измерения вводят специальные единицы: астрономическая единица, световой год и парсек.

Астрономическая единица (а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 1,5×10¹¹ м.

Световой год – расстояние, которое проходит свет в течение одного года, а именно 9,46×10¹⁵ м.

Парсек (параллакс-секунда) – расстояние, на котором годичный параллакс земной орбиты (т.е. угол, под которым видна большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно лучу зрения) равен одной секунде. Это расстояние равно 206.265 астрономич. ед. = 3,08×10¹⁶ м = 3,26 св. г.

Небесные тела во Вселенной образуют системы различной сложности. Так Солнце и движущиеся вокруг него 9 планет образуют Солнечную систему. Все планеты – остывшие тела, светящиеся отраженным от Солнца светом. В ясную ночь мы видим множество звезд, которые составляют лишь ничтожную часть звезд, входящих в нашу Галактику. Основная часть звезд нашей галактики сосредоточена в диске, видимом с Земли «сбоку» в виде туманной полосы, пересекающей небесную сферу – Млечного Пути. Часто говорят, что наша Галактика называется Млечный Путь (собственно, слово галактика происходит от греческого слова «галактос» – молочный, млечный).

Все небесные тела имеют свою историю развития. Возраст Вселенной равен 15 - 20 млрд. лет (иногда указывают среднее число – 18 млрд. лет). Возраст Солнечной системы оценивается в 5-7 млрд. лет, Земли – 4,5-6 млрд. лет.

2. Солнечная система

Девять планет, вращающиеся вокруг Солнца принято делить на две группы: планеты Земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон). Считается, что диаметр Солнечной системы равен приблизительно 6×10¹⁶ м: на этом расстоянии планеты удерживаются силой тяготения Солнца.

Планеты Земной группы сравнительно невелики, медленно вращаются вокруг своих осей (сутки на Меркурии длятся около 60 земных суток, на Венере – 243 дня). Ось вращения Венеры наклонена в другую сторону, и вращается Венера в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца. У этих планет мало спутников (у Меркурия и Венеры нет, у Земли – один, у Марса – два совсем небольших). У Меркурия атмосферы практически нет, очень плотная атмосфера Венеры состоит, в основном, из СО₂ , что приводит к сильному парниковому эффекту (температура на поверхности Венеры достигает 500^О ). Земля имеет плотную азотно-кислородную атмосферу. Атмосфера Марса состоит в основном из CО₂ , однако она сильно разрежена (давление в 150 раз меньше, чем давление на поверхности Земли).

Поверхность планет Земной группы твердая, гористая, она хорошо изучена благодаря автоматическим станциям, пролетавшим вблизи планет или даже садившимся на поверхности Марса и Венеры. Стоиит отметить, что в Солнечной Системе лишь у планеты Земной группы поверхность твердая. Химический состав планет Земной группы приблизительно одинаков. Они, в основном, состоят из соединений кремния и железа. Другие элементы присутствуют в небольшом количестве.

Строение планет земной группы более или менее одинаково. В центре планет железные ядра разной массы. У Меркурия, Земли, Марса часть ядра находится в жидком состоянии. Выше ядра находится слой, который называют мантией. Верхний слой мантии называется корой. У этих планет есть магнитные поля: почти незаметное у Венеры и ощутимое у Земли. Меркурий и Марс обладают магнитными полями средней напряженности.

Земля движется по орбите со скоростью 30 км/ч. Ее орбита незначительно отличается от круговой. В течение 24 часов Земля делает полный оборот вокруг своей оси, которая наклонена к плоскости орбиты под углом 66^О 34’’. Земля сплюснута у полюсов, таким образом, ее форма близка к эллипсоиду вращения.

Планеты Земной группы отделены от планет-гигантов поясом астероидов – малых планет. Самая крупная из них – Церера, была открыта первой, в начале 19 века. Сейчас зарегистрировано свыше 5500 малых планет. Все они движутся вокруг Солнца в том же направлении, что и большие планеты, однако их орбиты вытянуты значительно сильнее.

Планеты-гиганты располагаются за орбитой Марса. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самый легкий гигант – Уран – он всего лишь в 14,5 раза массивнее Земли. Особенность этих планет в том, что они имеют большие размеры и массы. Например, радиус Юпитера в 11 раз больше земного, а масса в 318 раз больше земной. Планеты-гиганты имеют малую плотность, самая низкая плотность у Сатурна: 0,7×10³ кг/м³ , тогда как у Земли – 5,5&time