Солнечная система и ее происхождение

Солнце – плазменный шар желто-зеленого цвета (плотность 1,41 г/см³, масса 2 · 10³⁰ кг, температура поверхности 6 тыс. К) радиусом 697 тыс. км (в 100 раз больше радиуса Земли), в атмосфере которого (короне) происходят вспыш­ки – протуберанцы. Скорость движения Солнца вокруг оси галактики 250 км/с. Сол­нечная система совершает один полный оборот вокруг галактичес­кого центра за 180 млн. лет. Ближайшие к Солнцу звезды – α Цен­тавра и Сириус. Также Солнце вращается вокруг собственной оси; один оборот оно совершает примерно за 28 суток. При этом Солнце вращается не как твердое тело: угловая скорость его вращения больше к экватору, а приполярные области вращаются медленнее.

На Солнце обнаружены все химические элементы, присутствующие на Земле. Наша звезда состоит примерно на ¾ из водорода, на ¼ из гелия*, с небольшой добавкой (около 2%) более тяжелых элементов. Источником солнечной энергии являются термо­ядерные реакции превращения водорода в гелий. В настоящее время запасы водорода в Солнце составляют около 60% от массы. Этого количества должно хватить на несколько миллиардов лет.

Солнце имеет достаточно сложное внутренне строение. От центра до глубины порядка четверти радиуса залегает раскаленное до 14-16 млн. градусов ядро, в котором вещество сжато до 1,55 · 10⁵ кг/м³ (в 10 раз больше плотности свинца). Эти условия достаточны для протекания в ядре термоядерных реакций синтеза, в ходе которых выделяется огромное количество энергии, главным образом в виде квантов γ-излучения (рентгеновские лучи).

Снаружи от ядра располагаются промежуточная и конвективная зона.** Температура и давление здесь недостаточное для протекания термоядерных реакций, передача тепла осуществляется за счет конвекции. Вещество, представленное плазмой, в конвективной зоне напоминает Кипящий бульон. С периодичностью раз в 100–300 млн. лет вещество внешних слоев Солнца перемешивается с веществом ядра. Это приводит к дополнительному выделению энергии в ядре, в результате оно расширяется и температура падает (в течение 10 млн. лет после каждого такого перемешивания температура ядра становится меньше нормы). Вероятно, именно эти периодические падения температуры Солнца приводили к ледниковым периодам на Земле. Таким образом, мы живем в эпоху пониженного энерговыделения в солнечном ядре – точнее, в конце ледникового периода.

Интенсивность солнечного излучения меняется и зависит от солнечной активности, имеющей цикл 11 лет. Одиннадцатилетняя периодичность солнечной активности обусловлена магнитной инверсией Солнца (разрывом магнитных силовых линий и сменой магнитных полюсов). В годы наибольшей активности увеличивается число пятен и вспышек на поверхности Солнца, на Земле возникают сильные магнитные бури, нарушение радиосвязи, повышенный уровень радиации в окрестностях орбиты Земли, эпидемии, вспышки численности некоторых животных и т.д. Плазменные выбросы Солнца достигают орбиты Земли всего за двое суток.

Возраст Солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около 4,6 млрд. лет. Солнце и протопланетная туманность образовались из межзвездного вещества, плотность которого превысила критические пределы. Такое уплотнение, вероятно, произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды, увеличившей содержание тяжелых элементов в пропланетной туманности. Предполагается, что час­тицы пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из сили­катов. Конденсировались также присутствовавшие газы, образуя органические соединения, в со­став которых входил углерод. Затем образовались углеводороды и соединения азота. Допланетное облако было мало массивным. Если бы его масса превышала 0,15 массы Солнца, оно аккумулировалось бы не в систему планет, а в звездообразный спутник Солнца. Пропланетное облако постепенно становилось плоским, конденсировалось в диск, в нем образовывались газовые кольца, которые превращались в газовые сгустки – протопланеты. Протопланеты сжимались, твердые пылинки сближались, образовывали тела все больших размеров*. Процесс образования планет занял по разным оценкам от 100 тыс. до 100 млн. лет. Из остатка межзвездного вещества сформировались астероиды, метеориты и кометы.

Солнечная система состоит из 8 планет, планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля, Марс, и планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. В 2007 г. Плутон был исключен из числа планет, поскольку является двойным объектом, состоящим из центрального тела и очень большого спутника. Оба небесных тела обращаются вокруг общего центра масс.

Все пла­неты движутся в одном направлении, в единой плоскости по эллипсоидным орбитам. От центра до окраины Солнечной системы (до Плутона) 5,5 световых часов. Расстояние от Солнца до Земли 149 млн. км (107 диаметров Солнца). Все планеты кроме Меркурия и Венеры имеют спутники: Земля – 1, Марс – 2, Юпитер – 15, Сатурн – 16, Уран – 5, Нептун – 2. Планеты-гиганты обладают огромными массами, так, масса Урана равна 15 земным, а Юпитера – 318. Планеты земной группы характеризуются высокой плотностью около 5,5 г/см³, в то время как средняя плотность планет-гигантов, состоящих главным образом из водорода и гелия, близка к плотности воды. В отличие от планет земной группы, планеты-гиганты не имеют твердой поверхности.

Малые планеты, как и большинство спутников планет, не имеют атмосферы, так как сила тяготения на их поверхности недостаточна для удержания газов. В атмосфере Венеры преобладает углекислый газ, в атмосфере Юпитера – аммиак. На Луне и Марсе имеются кра­теры вулканического происхождения. Аналогом земной гидросферы на Марсе является криосфера – лед в полярных шапках и грунте. Основным источником энергии в недрах планет являются радиоактивный распад элементов и выделение гравитационной потенциальной энергии при перераспределении вещества по глубине в соответствии с плотностью.

Луна – единственный спутник Земли – образовалась на околоземной орбите, вероятно, из нескольких крупных спутников, объединившихся в одно тело. Диаметр Луны составляет около ¼ земного диаметра, а масса в 81 раз меньше массы Земли. Поэтому сила тяготения на Луне примерно в 6 раз меньше, чем на нашей планете. Тем не менее притяжение Луны обуславливает приливы и отливы не только в водной оболочке Земли, но также и в твердой, и в воздушной. Под действием сил притяжения Луны даже твердая оболочка нашей планеты дважды в сутки поднимается и опускается на несколько десятков сантиметров.

Сейчас Солнце находится на середине своего жизненного пути, что же произойдет с ним в последующие 5 млрд. лет? Через несколько млрд. лет Солнце начнет становиться все немного больше, немного краснее и будет значительно сильнее светить. Когда весь водород выгорит, ядро Солнца начнет сжиматься. Внешние слои сильно расширятся, в результате чего Солнце превратится в красного гиганта с диаметром в 10 раз больше сегодняшнего. Солнце будет видно так далеко в Галактике, как никогда раньше. Эта стадия эволюции будет продолжительной и закончится вспышкой, которая отодвинет внешнюю границу Солнца до нынешней орбиты Земли. Постепенно охлаждаясь Солнце превратится в белого карлика. Значительная масса Солнца будет спрессована в шар размером в Землю. При дальнейшем остывании белый калик медленно погаснет, прекратив излучение, превратится в черного карлика. Через 6 млрд. лет Солнце и Солнечная система будут мертвы.

Дата добавления: 2014-01-07