Сделай Сам Свою Работу на 5

Солнечная система: структура и характеристики

Солнце – звезда, которая представляет собой раскаленный плазменный шар. В Солнце сосредоточено 99, 866% массы Солнечной системы.

Диаметр Солнечной системы приблизительно равен 6×1016 м: именно на таком расстоянии планеты удерживаются силой притяжения Солнца. Солнечная система – это восемь планет, вращающихся вокруг Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Наблюдаемое излучение Солнца возникает в его тонком внешнем слое, который называется фотосфера. Толщина этого слоя 700 км. Хромосфера Солнца видна только в моменты полных солнечных затмений, при которых Луна полностью закрывает фотосферу, и хромосфера проявляется как небольшое кольцо ярко-красного цвета, окруженное жемчужно-белой короной. Размеры хромосферы 10 – 15 тысяч километров.

Солнце было известно всегда. Начало научным исследованиям положили наблюдения Г. Галилея в 1611 году. С 1836 года ведутся регулярные наблюдения за Солнцем. В 1913 году было установлено наличие магнитных полей на Солнце. В начале 40 – х годов ХХ века было открыто радиоизлучение Солнца. Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Расстояние 107 и масса 1020 начальные для объектов мегамира. Точкой отсчета может служить Земля (размеры 1, 28×107 м, масса 6×1021 кг).

Земля – это третья планета от Солнца. Она обращается вокруг звезды по эллиптической орбите за период равный 365, 24 суток. Период вращения планеты вокруг своей оси 23 ч. 56 мин. 4, 1 сек. Вращение вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи, а наклон оси и обращение вокруг Солнца – смену времен года.

Земля обладает магнитным и тесно связанным с ним электрическим полем. Гравитационное поле Земли обуславливает её сферическую форму и существование атмосферы. По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась примерно 4, 7 млрд. лет назад из рассеянного в межзвездном пространстве газового вещества. В условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки: геологическая(внутреннее строение Земли), литосфера (земная кора и верхняя часть мантии), гидросфера, атмосфера, гляциосфера, биосфера, антропосфера, магнитосфера.



Геологическая сфера – это внутреннее строение Земли.

Литосфера –земная кора и верхняя часть мантии. Основные типы земной коры – материковый и океанический, в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения. Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные – Евразийская, Африканская, Индо-Австралийская, Американская, Тихоокеанская, Антарктическая. Литосферные плиты движутся с возвышающейся на них сушей. Это движение обусловлено перемещением вещества в верхней мантии. При столкновении литосферных плит на их границах образуются: горные системы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору (Гималаи), и глубоководные желоба, если одна из плит несет океаническую кору (Перуанский желоб). С этой теорией согласуется предположение о существовании древних материков: южного – Гондваны и северного – Лавразии. Границы литосферных плит – это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса).

Гидросфера– это вся вода Земли. Вода – самое распространенное вещество на Земле. Она содержится в организмах, минералах, земной коре, океанах, морях, озерах, реках и в атмосфере. Моря и океаны занимают приблизительно 70,8 % поверхности Земли. Масса воды на Земле почти в 266 раз больше массы атмосферы (масса атмосферы составляет одну миллионную часть массы Земли).

Вода на Земле находится главным образом в океанах (98%). Остальные 2% приходятся на ледники и другие воды. Океаны в основном являются холодными. Только 8 % воды океана теплее 10° С, более 50 % океанической воды ниже 2° С. Средняя величина глубины мирового океана – 3800 м,

Атмосфера Землипо своему химическому составу состоит: азот – 78,1 %, кислород – 20,95 %, остальное – это водяные пары, СO2 и инертные газы.

Атмосфера Земли представляет слоистую сферу: тропосфера – до 12 км, стратосфера – до 45 км, мезосфера – до 80 км, термосфера – от 100 до 500 км и экзосфера – более 500 км.

Гляциосфера Земли(лат. glacios – лед) – это снежный покров и ледники планеты, которые:

Ø отражают значительную часть солнечной радиации, охлаждая атмосферу;

Ø содержат огромный запас холода (втрое превышает поступление тепла от Солнца и самой Земли);

Ø содержат 2/3 запасов пресной воды Земли.

Современные ледники покрывают площадь свыше 16 млн км2 (11 %, суши), а с учетом подземных льдов и плавучих льдов – 100 млн км2 (19,6 % земной поверхности). Самыми крупными ледниками на Земле являются Антарктический и Гренландский. Первый занимает 90 % Антарктиды, его толщина (мощность) колеблется от нескольких сотен до 4000 м. Второй занимает 80 % Гренландии, его толщина достигает около 3400 м.

Магнитосфера Земли– это область околопланетного пространства Земли. Магнитная сфера Земли с дневной стороны (обращенной к Солнцу) распространяется от 6 до 14 радиусов Земли, с ночной стороны она образует нечто подобное «хвосту» кометы размером в несколько сот земных радиусов.

Биосфера (греч. bios – жизнь и sphaira –шар) – это область живого вещества на планете.

Антропосфера –это сфера деятельности человека в историческом времени.

Планеты Солнечной системы можно разделить на планеты земной группы (Земля, Меркурий, Венера, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Планеты земной группы сравнительно невелики, медленно вращаются вокруг своей оси. Поверхность планет этой группы твердая, гористая. Химический состав приблизительно одинаков: соединения кремния и железа, в небольшом количестве присутствуют и другие элементы. Планеты земной группы отделены от планет-гигантов поясом астероидов. Планеты-гиганты имеют низкую плотность, не имеют твердой поверхности. Сами планеты-гиганты и их атмосферы в основном состоят из водорода и гелия. Другие элементы, входящие в их состав это: метан, аммиак, вода. Все планеты-гиганты имеют спутники и кольца.

Между орбитами Земли и Юпитера движется более полутора тысяч малых планет, или астероидов. Своеобразную группу малых тел образуют кометы. По размерам, форме и виду траекторий они значительно отличаются от больших планет и их спутников. Эти тела малы только по массе. Практически вся масса кометы сосредоточена в ядре, которое, состоит преимущественно из замерзших газов метана, аммиака, водяного пара и углекислого газа с вкраплениями метеорных частиц. В результате распада кометных ядер возникают метеорные рои, при встрече с которыми на Земле наблюдаются «дожди падающих звезд». Периоды обращения комет могут достигать миллионов лет. Порой кометы удаляются от Солнца на такие громадные расстояния, что начинают испытывать гравитационные возмущения от ближайших звезд. Орбиты немногих комет являются короткопериодическими. Самой яркой короткопериодической кометой является комета Галлея (период ее обращения приблизительно 76 лет). Общее число комет Солнечной системы оценивается сотнями миллиардов.

Основные параметры планет Солнечной системы:

Название Масса   Диаметр экватора Плотность t поверхности Расстояние от Солнца
Солнце 2×1030 кг   1, 4 г/см3 ядро mах 15 млн. ºС  
Меркурий 3.3×1023 кг 4870 км 5, 43 г/см3 mах 480 ºС min – 180ºС 58 млн. км
Венера 4,8×1024 кг 12102 км 5, 25 г/см3 480 ºС 108 млн. км
Земля 5, 974 ×1024кг 12756 км 5, 515 г/см3 mах 70 ºС min – 85 ºС 149, 6 млн. км
Марс 6, 4×1023 кг 6794 км 3, 94 г/см3 -23 ºС на полюсах 150 ºС 228 млн. км
Юпитер 1, 9×1027 кг 143760 км 1, 31 г/см3 – 160 ºС 778 млн. км
Сатурн 5, 68×1026 кг 120420 км 0, 71 г/см3 –23 ºС на полюсах 150 ºС 1431 млн. км
Уран 8, 7×1025 кг 51000 км 1, 27 г/см3 – 220 ºС 2, 86 млрд. км
Нептун 1, 02×1026 кг 49520 км 1, 64 г/см3 – 231 ºС 4, 497 млрд. км

 

Антропный принцип

Принято отличать простые постоянные величины от фундаментальных постоянных (мировых констант). Например, Земля имеет постоянную массу, но существуют другие планеты, масса которых существенно отлична от земной. Значит, масса планеты не является универсальной постоянной. Тогда как масса электрона или масса протона во Вселенной одинакова, это – фундаментальные постоянные.

Параметры любых систем, их размер, масса, время жизни и другие определяются мировыми константами. В силу того, что постоянные величины возникли на ранних этапах Вселенной, когда объектов не существовало, можно говорить, что универсальные постоянные предопределяют структуру Вселенной.

Неизбежно возникает вопрос о природе универсальных констант. Случайность той или иной мировой константы возможна, но случайность комплекса мировых констант исключена. Вероятней всего, существует некий принцип, определяющий фундаментальные постоянные, и этот принцип не физический, а антропный.

Термин «антропный принцип» впервые предложил английский физик Б. Картер в 1973 году. Однако эта идея высказывалась и ранее. Историк науки Г. М. Идлис в 1957 году сформулировал суть антропного принципа: «Вселенная такова, какой ее видит человек, поскольку в ней существует человек, т.е. наблюдатель, способный задаться вопросом о свойствах Вселенной».

Исследования показывают, что Вселенная, в которой живет человек, удачно приспособлена для его существования. Основные свойства Вселенной определяются рядом физических констант (гравитационная постоянная, масса протона и электрона, заряд электрона, скорость света и др.), значение которых удивительно совпадает со значениями необходимыми для возникновения разумного наблюдателя. Так, например, свободный нейтрон тяжелее, чем сумма протона и электрона, поэтому водород стабилен. Если бы нейтрон был легче, то атом водорода быстро превращался бы в нейтрон. В результате материя имела бы один уровень организации – ядерный. Что абсолютно исключает возможность возникновения сложных систем и жизни, в частности.

Существуют различные формулировки антропного принципа, чаще всего он представлен в форме «слабого» и «сильного» антропного принципа, сформулированных Б. Картером в 1973 году. «Слабый антропный принцип» гласит: «То, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателя». «Сильный антропный принцип» утверждает: «Вселенная должна быть такой, чтобы в ней не некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей».

Принятие антропного принципа ставит вопрос о возможности существования жизни и разума на других планетах. Оптимисты считают,что у 1 – 2 % звезд в Галактике могут быть планетные системы, на которых появились жизнь, а затем и цивилизация. При самых оптимальных оценках таких звезд не более 1 млрд.

Тема существования жизни на других планетах вышла за пределы произведений писателей-фантастов. Однако современная наука далека от решения этой проблемы. В 1960-х гг. появились первые международные программы, ставящие своей целью поиск и контакт с внеземными цивилизациями – SETI (поиск внеземных цивилизаций) и CETI (связь с внеземными цивилизациями). В 1982 г. Международный астрономический союз организовал специальную комиссию по этой проблеме. Основным методом работы этой комиссии и международных программ поиск радиосигналов от других цивилизаций, а также отправка собственных сообщений.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое космология?

2. Раскройте основные модели происхождения Вселенной.

3. Что такое «Большой взрыв» и каковы его этапы?

4. Какова структура Солнечной системы?

5. Кто сформулировал антропный принцип и какова его суть?



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.