Pochodzenie ciał Układu Słonecznego. Budowa i pochodzenie Układu Słonecznego

Praca pisemna

Układ Słoneczny i jego pochodzenie

Wstęp

Układ Słoneczny składa się z centralnego ciała niebieskiego - gwiazdy Słońca, 9 dużych planet krążących wokół niego, ich satelitów, wielu małych planet - asteroid, licznych komet i ośrodka międzyplanetarnego. Główne planety są ułożone według odległości od Słońca w następujący sposób: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton. Jeden z ważne sprawy związane z badaniem naszego układu planetarnego – problem jego pochodzenia. Rozwiązanie tego problemu ma naturalne znaczenie naukowe, ideologiczne i filozoficzne. Przez wieki, a nawet tysiąclecia naukowcy próbowali poznać przeszłość, teraźniejszość i przyszłość Wszechświata, w tym Układ Słoneczny.

Przedmiotstudiując tę pracę: Układ Słoneczny, jego pochodzenie.

Cel pracy:badanie struktury i cech Układu Słonecznego, charakterystyka jego pochodzenia.

Cele pracy:rozważyć możliwe hipotezy dotyczące pochodzenia Układu Słonecznego, scharakteryzować obiekty Układu Słonecznego, rozważyć budowę Układu Słonecznego.

Znaczenie pracy:obecnie uważa się, że Układ Słoneczny jest dość dobrze zbadany i pozbawiony jakichkolwiek poważnych tajemnic. Nie powstały jednak dotychczas gałęzie fizyki, które pozwoliłyby opisać procesy zachodzące bezpośrednio po Wielkim Wybuchu; nie można powiedzieć nic o przyczynach, które do niego doprowadziły; pozostaje całkowita niepewność co do charakter fizyczny Ciemna materia. Układ Słoneczny jest naszym domem, dlatego warto interesować się jego strukturą, historią i perspektywami.

1. Pochodzenie Układu Słonecznego

.1 Hipotezy dotyczące pochodzenia Układu Słonecznego

Historia nauki zna wiele hipotez na temat pochodzenia Układu Słonecznego. Hipotezy te pojawiły się, zanim wiele z nich stało się znanych. ważne wzory Układ Słoneczny. Znaczenie pierwszych hipotez polega na tym, że próbowały wyjaśnić pochodzenie ciała niebieskie jako wynik naturalnego procesu, a nie aktu boskiego stworzenia. Ponadto niektóre wczesne hipotezy zawierały prawidłowe poglądy na temat pochodzenia ciał niebieskich.

W naszych czasach istnieją dwie główne teorie naukowe dotyczące pochodzenia Wszechświata. Według teorii stanu ustalonego materia, energia, przestrzeń i czas istniały zawsze. Ale od razu pojawia się pytanie: dlaczego nikt obecnie nie jest w stanie stworzyć materii i energii?

Najpopularniejszą teorią pochodzenia Wszechświata, popieraną przez większość teoretyków, jest teoria Wielkiego Wybuchu.

Teorię Wielkiego Wybuchu zaproponowali w latach 20. XX wieku naukowcy Friedman i Lemaitre. Zgodnie z tą teorią nasz Wszechświat był kiedyś nieskończenie małą grudką, supergęstą i nagrzaną do bardzo wysokich temperatur. Ta niestabilna formacja nagle eksplodowała, przestrzeń gwałtownie się rozszerzyła, a temperatura latających cząstek o wysokiej energii zaczęła spadać. Po około pierwszym milionie lat atomy wodoru i helu ustabilizowały się. Pod wpływem grawitacji chmury materii zaczęły się koncentrować. W rezultacie powstały galaktyki, gwiazdy i inne ciała niebieskie. Gwiazdy się starzały, eksplodowały supernowe, po których pojawiły się cięższe pierwiastki. Uformowały gwiazdy późniejszej generacji, takie jak nasze Słońce. Jako dowód na to, że w pewnym momencie doszło do dużej eksplozji, mówią o przesunięciu ku czerwieni światła obiektów znajdujących się na nich długie dystanse i mikrofalowe promieniowanie tła.

Tak naprawdę wciąż nie wyjaśniono, jak i gdzie to wszystko się zaczęło poważny problem. Albo nie było niczego, od czego wszystko mogłoby się zacząć – żadnej próżni, żadnego kurzu, żadnego czasu. Albo coś istniało i w takim przypadku wymaga wyjaśnienia.

Ogromnym problemem związanym z teorią Wielkiego Wybuchu jest sposób rozproszenia rzekomego pierwotnego promieniowania o wysokiej energii różne strony, mogłyby łączyć się w struktury takie jak gwiazdy, galaktyki i gromady galaktyk. Teoria ta zakłada obecność dodatkowe źródła masy, które zapewniają odpowiednie wartości siły przyciągania. Sprawę, która nigdy nie została odkryta, nazwano Zimnem Ciemna materia. Aby galaktyki mogły powstać, taka materia musi stanowić 95–99% Wszechświata.

Kant sformułował hipotezę, zgodnie z którą początkowo przestrzeń kosmiczna była wypełniona materią znajdującą się w stanie chaosu. Pod wpływem przyciągania i odpychania materia z czasem zmieniała się w bardziej różnorodne formy. Pierwiastki o większej gęstości, zgodnie z prawem powszechnego ciążenia, przyciągały mniej gęste, w wyniku czego powstały oddzielne grudki materii. Pod wpływem sił odpychających ruch prostoliniowy cząstek do środka ciężkości zastąpiono kołowym. W wyniku zderzeń cząstek wokół poszczególnych skupisk powstały układy planetarne.

Zupełnie inną hipotezę dotyczącą pochodzenia planet przedstawił Laplace. Na wczesnym etapie swojego rozwoju Słońce było ogromną, wolno obracającą się mgławicą. Pod wpływem grawitacji proto-Słońce skurczyło się i przybrało spłaszczony kształt. Gdy tylko siła grawitacji na równiku została zrównoważona przez odśrodkową siłę bezwładności, od protosłońca oddzielono gigantyczny pierścień, który ostygł i rozpadł się na osobne grudki. Z nich powstały planety. To rozdzielenie pierścieni miało miejsce kilka razy. Satelity planet powstały w podobny sposób. Hipoteza Laplace'a nie była w stanie wyjaśnić redystrybucji pędu między Słońcem a planetami. W przypadku tej i innych hipotez, według których planety powstają z gorącego gazu, przeszkodą jest następująca przeszkoda: planeta nie może uformować się z gorącego gazu, ponieważ gaz ten bardzo szybko się rozszerza i rozprasza w przestrzeni.

Duża rola Prace naszego rodaka Schmidta odegrały rolę w rozwinięciu poglądów na temat pochodzenia układu planetarnego. Jego teoria opiera się na dwóch założeniach: planety powstały z zimnej chmury gazu i pyłu; obłok ten został przechwycony przez Słońce krążące wokół centrum Galaktyki. Na podstawie tych założeń udało się wyjaśnić pewne prawidłowości w budowie Układu Słonecznego – rozmieszczenie planet według odległości od Słońca, rotacji itp.

Hipotez było wiele, ale o ile każda z nich dobrze wyjaśniała część badań, to drugiej nie wyjaśniała. Tworząc hipotezę kosmogoniczną, należy najpierw odpowiedzieć na pytanie: skąd wzięła się materia, z której ostatecznie powstały planety? Istnieją tutaj trzy możliwe opcje:

1.Planety powstają z tego samego obłoku gazu i pyłu co Słońce (I. Kant).

2.Chmura, z której powstały planety, zostaje przechwycona przez Słońce podczas jego obrotu wokół centrum Galaktyki (O.Yu. Schmidt).

3.Chmura ta oddzieliła się od Słońca podczas jego ewolucji (P. Laplace, D. Jeans, itp.)

1.2 Teoria pochodzenia Ziemi

Proces powstawania planety Ziemia, jak każda planeta, miał swoją własną charakterystykę. Ziemia narodziła się około 5 109lat temu w odległości 1a. e. od Słońca. Około 4,6-3,9 miliarda lat temu był intensywnie bombardowany odłamkami międzyplanetarnymi i meteorytami, które w momencie upadku na Ziemię spowodowały podgrzanie i rozdrobnienie ich substancji. Substancja pierwotna została ściśnięta pod wpływem grawitacji i przybrała kształt kuli, której głębokość nagrzała się. Nastąpiły procesy mieszania, reakcje chemiczne lżejsze skały krzemianowe zostały wyciśnięte z głębin na powierzchnię i utworzyły skorupę ziemską, natomiast cięższe pozostały w środku. Ogrzewaniu towarzyszyła gwałtowna aktywność wulkaniczna, wydobywały się pary i gazy. Początkowo planety ziemskie nie miały atmosfery, jak Merkury i Księżyc. Aktywacja procesów na Słońcu spowodowała wzrost aktywności wulkanicznej, z magmy narodziła się hydrosfera i atmosfera, pojawiły się chmury, a w oceanach skropliła się para wodna.

Tworzenie oceanów do dziś nie ustało na Ziemi, choć nie jest to już proces intensywny. Skorupa ziemska odnawia się, wulkany emitują do atmosfery ogromne ilości dwutlenku węgla i pary wodnej. Pierwotna atmosfera Ziemi składała się głównie z CO 2. Gwałtowna zmiana w składzie atmosfery nastąpiła około 2 miliardy lat temu, jest to związane z powstaniem hydrosfery i powstaniem życia. Większość CO pochłonęły rośliny karbońskie 2i nasycił atmosferę O 2. W ciągu ostatnich 200 milionów lat skład atmosfery ziemskiej pozostał praktycznie niezmieniony. Świadczą o tym depozyty węgiel oraz grube warstwy osadów węglanowych w skałach osadowych. Zawierają duże ilości węgla, który wcześniej był częścią atmosfery w postaci CO2 i CO.

Istnienie Ziemi dzieli się na 2 okresy: historię wczesną i historię geologiczną.

I. Wczesna historia Ziemi dzieli się na trzy fazy: fazę narodzin, fazę topnienia sfery zewnętrznej i pierwotną fazę skorupy (fazę księżycową).

Faza urodzenia trwało 100 milionów lat. W fazie narodzin Ziemia nabyła około 95% swojej obecnej masy.

Faza topnienia datuje się na 4,6-4,2 miliarda lat temu. Ziemia przez długi czas pozostawała zimnym ciałem kosmicznym, dopiero pod koniec tej fazy, kiedy rozpoczęło się intensywne bombardowanie dużych obiektów, nastąpiło silne nagrzanie, a następnie całkowite stopienie substancji strefa zewnętrzna i wewnętrzna strefa planety. Rozpoczęła się faza grawitacyjnego różnicowania materii: ciężkie pierwiastki chemiczne spadły, lekkie wzrosły. Dlatego w procesie różnicowania materii ciężkie pierwiastki chemiczne (żelazo, nikiel itp.) skoncentrowały się w centrum Ziemi, z której powstało jądro, a płaszcz Ziemi powstał z lżejszych związków. Krzem stał się podstawą do powstania kontynentów, a najlżejsze związki chemiczne utworzyły oceany i atmosferę Ziemi. Atmosfera ziemska początkowo zawierała dużo wodoru, helu i związków zawierających wodór, takich jak metan, amoniak i para wodna.

Faza księżycowa trwała 400 milionów lat, od 4,2 do 3,8 miliarda lat temu. W tym przypadku ochłodzenie stopionej substancji zewnętrznej kuli Ziemi doprowadziło do powstania cienkiej skorupy pierwotnej. W tym samym czasie doszło do powstania granitowej warstwy skorupy kontynentalnej. Kontynenty zbudowane są ze skał zawierających 65-70% krzemionki oraz znaczne ilości potasu i sodu. Dno oceanu wyłożone jest bazaltami – skałami zawierającymi 45-50% Si0 2 i bogaty w magnez i żelazo. Kontynenty zbudowane są z materiału o mniejszej gęstości niż dna oceanów.

II. Historia geologiczna - jest to okres rozwoju Ziemi jako planety jako całości, zwłaszcza jej skorupy i środowiska naturalnego. Po ochłodzeniu powierzchnia ziemi do temperatury poniżej 100°C utworzyła się na nim ogromna masa ciekłej wody, która nie była zwykłym nagromadzeniem wód nieruchomych, ale tych znajdujących się w stanie aktywnym światowy obieg. Ziemia ma największa masa planet ziemskich i dlatego ma największą energię wewnętrzną - radiogenną, grawitacyjną.

W wyniku efektu cieplarnianego temperatura powierzchni wzrasta, zamiast -23°C wzrosła do +15°C. Gdyby tak się nie stało, to w środowisku naturalnym woda w stanie ciekłym nie stanowiłaby 95% całkowitej ilości zawartej w hydrosferze, ale wielokrotnie mniej.

Słońce dostarcza Ziemi ciepło niezbędne do utrzymania jej temperatury w odpowiednim zakresie. Należy o tym pamiętać mała zmiana Zaledwie kilka procent ciepła, jakie Ziemia otrzymuje od Słońca, doprowadzi do dramatycznych zmian w klimacie Ziemi. Atmosfera ziemska gra niezwykle ważna rola w utrzymaniu temperatury w dopuszczalnych granicach. Działa jak koc, zapobiegając nadmiernemu wzrostowi temperatury w ciągu dnia i nadmiernemu spadkowi temperatury w nocy.

2. Budowa Układu Słonecznego i jego cechy

.1 Struktura Układu Słonecznego

Główne wzorce zaobserwowane w strukturze, ruchu i właściwościach Układu Słonecznego:

Orbity wszystkich planet (z wyjątkiem orbity Plutona) leżą praktycznie w tej samej płaszczyźnie, niemal pokrywając się z płaszczyzną równika słonecznego.
Wszystkie planety krążą wokół Słońca po niemal kołowych orbitach w tym samym kierunku, pokrywającym się z kierunkiem obrotu Słońca wokół własnej osi.
Kierunek obrotu osiowego planet (z wyjątkiem Wenus i Urana) pokrywa się z kierunkiem ich obrotu wokół Słońca.
Całkowita masa planet jest 750 razy mniejsza od masy Słońca (prawie 99,9% masy Układu Słonecznego przypada na Słońce), ale stanowią one 98% całkowitego momentu pędu całego Układu Słonecznego.
Planety są podzielone na dwie grupy, które znacznie różnią się budową i właściwościami fizycznymi - planety ziemskie i planety-olbrzymy.

Główną część Układu Słonecznego tworzą planety.

Planety znajdujące się najbliżej Słońca (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars) bardzo różnią się od kolejnych czterech. Nazywa się je planetami ziemskimi, ponieważ podobnie jak Ziemia są zbudowane z litej skały. Jowisz, Saturn, Uran i Neptun nazywane są planetami-olbrzymami i składają się głównie z wodoru.

Ceres to imię duża asteroida, którego średnica wynosi około 1000 km.

Są to bloki o średnicach nieprzekraczających kilku kilometrów. Większość asteroidy krążą wokół Słońca w szerokim „pasie asteroid”, który leży pomiędzy Marsem a Jowiszem. Orbity niektórych asteroid rozciągają się daleko poza ten pas, a czasami zbliżają się do Ziemi.

Asteroidów tych nie da się zobaczyć gołym okiem, gdyż mają zbyt małe rozmiary i są bardzo daleko od nas. Jednak inne obiekty, takie jak komety, mogą być widoczne na nocnym niebie dzięki ich jasnemu blaskowi.

Komety to ciała niebieskie składające się z lodu, cząstek stałych i pyłu. Przez większość czasu kometa porusza się w odległych zakątkach naszego Układu Słonecznego i jest niewidoczna dla ludzkiego oka, ale gdy zbliża się do Słońca, zaczyna świecić. Dzieje się to pod wpływem ciepła słonecznego.

Meteoryty to duże ciała meteoroidów, które docierają do powierzchni Ziemi. W wyniku zderzenia ogromnych meteorytów z Ziemią w odległej przeszłości na jej powierzchni powstały ogromne kratery. Co roku na Ziemię osiada prawie milion ton pyłu meteorytowego.

2.2 Planety ziemskie

Do numeru ogólne wzorce rozwoju planet ziemskich obejmują:

.Wszystkie planety powstały z jednego obłoku gazu i pyłu (mgławicy).

Około 4,5 miliarda lat temu, pod wpływem szybkiej akumulacji energii cieplnej, zewnętrzna powłoka planet uległa całkowitemu stopieniu.
W wyniku ochłodzenia zewnętrznych warstw litosfery powstała skorupa. Na wczesnym etapie istnienia planet nastąpiło zróżnicowanie ich substancji na jądro, płaszcz i skorupę.
Zewnętrzny obszar planet rozwijał się indywidualnie. Najważniejszy warunek tutaj jest obecność lub brak atmosfery i hydrosfery na planecie.

Merkury to planeta znajdująca się najbliżej Słońca w Układzie Słonecznym. Odległość od Merkurego do Słońca wynosi zaledwie 58 milionów km. Merkury jest jasną gwiazdą, ale nie jest łatwo ją zobaczyć na niebie. Będąc blisko Słońca, Merkury jest dla nas zawsze widoczny w niewielkiej odległości dysk słoneczny. Dlatego można go zobaczyć tylko w te dni, kiedy oddala się od Słońca w największej odległości. Ustalono, że Merkury ma powłokę z wysoce rozrzedzonego gazu, składającą się głównie z helu. Atmosfera ta znajduje się w równowadze dynamicznej: każdy atom helu przebywa w niej około 200 dni, po czym opuszcza planetę, a na jej miejsce zajmuje kolejna cząstka z plazmy wiatr słoneczny. Merkury jest znacznie bliżej Słońca niż Ziemia. Dlatego Słońce świeci na niego i ogrzewa 7 razy silniej niż nasze. Po dziennej stronie Merkurego jest strasznie gorąco, temperatura dochodzi tam do 400 stopni O Powyżej zera. Ale zawsze po nocnej stronie silny mróz, co prawdopodobnie sięga 200 O poniżej zera. Jej połowa to gorąca pustynia skalna, a druga połowa to lodowa pustynia pokryta zamarzniętymi gazami.

Wenus to druga najbliższa Słońcu planeta, prawie tej samej wielkości co Ziemia, a jej masa stanowi ponad 80% masy Ziemi. Z tych powodów Wenus nazywana jest bliźniaczką lub siostrą Ziemi. Jednak powierzchnia i atmosfera tych dwóch planet są zupełnie inne. Na Ziemi są rzeki, jeziora, oceany i atmosfera, którą oddychamy. Wenus – paląca gorąca planeta z gęstą atmosferą, która byłaby śmiertelna dla ludzi. Wenus otrzymuje od Słońca ponad dwukrotnie więcej więcej światła i ciepło niż Ziemia, z strona cienia na Wenus panuje mróz powyżej 20 stopni poniżej zera, ponieważ promienie słoneczne tu nie docierają. Planeta ma bardzo gęstą, głęboką i pochmurną atmosferę, która uniemożliwia dostrzeżenie powierzchni planety. Planeta nie ma satelitów. Temperatura na całej powierzchni wynosi około 750 K zarówno w dzień, jak i w nocy. Przyczyną tak wysokiej temperatury w pobliżu powierzchni Wenus jest efekt cieplarniany: promienie słoneczne z łatwością przechodzą przez chmury atmosfery i ogrzewają powierzchnię planety, ale ciepło promieniowanie podczerwone sama powierzchnia z wielkim trudem wychodzi przez atmosferę z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Atmosfera Wenus składa się głównie z dwutlenku węgla (CO 2) - 97%. Kwas solny i fluorowodorowy stwierdzono w postaci drobnych zanieczyszczeń. W ciągu dnia powierzchnia planety jest oświetlona rozproszonym światłem słonecznym o mniej więcej takim samym natężeniu, jak w pochmurny dzień na Ziemi. W nocy na Wenus widziano wiele błyskawic. Wenus pokryta jest twardymi skałami. Pod nimi krąży gorąca lawa, wywołujące napięcie cienka warstwa wierzchnia. Lawa nieustannie wybucha z dziur i pęknięć w litej skale.

Na powierzchni Wenus odkryto skały bogate w potas, uran i tor, co w warunkach lądowych odpowiada składowi wtórnych skał wulkanicznych. Zatem skały powierzchniowe Wenus okazały się takie same, jak skały na Księżycu, Merkurym i Marsie, wybuchły skały magmowe o podstawowym składzie.

O Struktura wewnętrzna Niewiele wiadomo o Wenus. Prawdopodobnie ma metalowy rdzeń zajmujący 50% promienia. Ale pole magnetyczne planeta tego nie robi ze względu na bardzo powolny obrót.

Ziemia jest trzecią planetą od Słońca w Układzie Słonecznym. Kształt Ziemi jest zbliżony do elipsoidy, spłaszczonej na biegunach i rozciągniętej w strefie równikowej. Powierzchnia Ziemi 510,2 mln km ², z czego około 70,8% występuje w Oceanie Światowym. Lądy stanowią odpowiednio 29,2% i tworzą sześć kontynentów i wysp. Góry zajmują ponad 1/3 powierzchni lądu.

Dzięki swoim wyjątkowym warunkom Ziemia stała się miejscem powstania i rozwoju życia organicznego. Około 3,5 miliarda lat temu powstały warunki sprzyjające powstaniu życia. Homo sapiens (Homo sapiens) pojawił się jako gatunek około pół miliona lat temu.

Okres rewolucji wokół Słońca wynosi 365 dni, a dzienna rotacja wynosi 23 godziny 56 minut. Oś obrotu Ziemi przebiega pod kątem 66,5° .

Atmosfera ziemska składa się z 78% azotu i 21% tlenu. Naszą planetę otacza rozległa atmosfera. W zależności od temperatury skład i właściwości fizyczne atmosfery można podzielić na różne warstwy. Troposfera to obszar położony pomiędzy powierzchnią Ziemi a wysokością 11 km. Jest to dość gruba i gęsta warstwa zawierająca większość pary wodnej zawartej w powietrzu. Prawie wszystko się w nim dzieje zjawiska atmosferyczne, które są przedmiotem bezpośredniego zainteresowania mieszkańców Ziemi. Troposfera zawiera chmury, opady itp. Warstwa oddzielająca troposferę od następnej warstwy atmosferycznej, stratosfery, nazywana jest tropopauzą. Jest to obszar o bardzo niskich temperaturach.

Księżyc - naturalny satelita Ziemia i najbliższe nam ciało niebieskie. Średnia odległość do Księżyca wynosi 384 000 kilometrów, średnica Księżyca wynosi około 3476 km. Niechroniona atmosferą powierzchnia Księżyca w ciągu dnia nagrzewa się do +110 C, a w nocy ochładza się do -120 ° C. Pochodzenie Księżyca jest przedmiotem wielu hipotez. Jedna z nich opiera się na teoriach Jeansa i Lapunowa – Ziemia obracała się bardzo szybko i wyrzucała część swojej materii, druga – na uchwyceniu przez Ziemię przelatującego ciała niebieskiego. Najbardziej prawdopodobną hipotezą jest to, że Ziemia zderzyła się z planetą, której masa odpowiada masie Marsa, co nastąpiło pod dużym kątem, w wyniku czego powstał ogromny pierścień gruzu, który stał się podstawą Księżyca. Powstał w pobliżu Słońca w wyniku najwcześniejszych kondensatów przedmetalicznych w wysokich temperaturach.

Mars jest czwartą planetą Układu Słonecznego. Ma prawie podwójną średnicę mniejszy od Ziemi i Wenus. Średnia odległość od Słońca wynosi 1,52 jednostki astronomicznej. Posiada dwa satelity – Fobos i Deimos.

Planeta jest zasłonięta skorupa gazowa- atmosfera mniej gęsta niż ziemska. Swoim składem przypomina atmosferę Wenus i zawiera 95,3% dwutlenku węgla zmieszanego z 2,7% azotu.

Średnia temperatura na Marsie jest znacznie niższa niż na Ziemi, najwyżej około -40°C korzystne warunki latem w dziennej połowie planety powietrze nagrzewa się do 20° C. Ale zimowa noc mróz może osiągnąć -125°C. Tak nagłe zmiany temperatury spowodowane są tym, że rzadka atmosfera Marsa nie jest w stanie zatrzymać ciepła przez długi czas. Wieją nad powierzchnią planety silne wiatry, którego prędkość dochodzi do 100 m/s.

W atmosferze Marsa jest bardzo mało pary wodnej, jednak przy niskim ciśnieniu i temperaturze jest ona w stanie bliskim nasycenia i często gromadzi się w chmurach. Marsjańskie niebo przy dobrej pogodzie ma różowawy kolor, co tłumaczy się rozproszeniem światło słoneczne na drobinkach kurzu, a mgłę rozświetla pomarańczowa powierzchnia planety.

Powierzchnia Marsa na pierwszy rzut oka przypomina Księżyc. Jednak w rzeczywistości jego ulga jest bardzo zróżnicowana. W ciągu długiej historii geologicznej Marsa jego powierzchnia ulegała zmianom w wyniku erupcji wulkanów.

.3 Gigantyczne planety

Gigantyczne planety to cztery planety Układu Słonecznego: Jowisz, Saturn, Uran, Neptun. Te planety, które mają wiele podobnych Charakterystyka fizyczna zwane także planetami zewnętrznymi.

W przeciwieństwie do planet ziemskich, wszystkie są planetami gazowymi i mają znaczące znaczenie duże rozmiary i masy, niższe gęstości, potężne atmosfery, szybka rotacja, a także pierścienie (podczas gdy planety ziemskie ich nie mają) oraz duża ilość satelity.

Gigantyczne planety obracają się bardzo szybko wokół swoich osi; Jeden obrót Jowisza zajmuje mniej niż 10 godzin. Co więcej, strefy równikowe planet-olbrzymów obracają się szybciej niż strefy polarne.

Planety-olbrzymy są daleko od Słońca i niezależnie od charakteru pór roku, zawsze są one zdominowane niskie temperatury. Na Jowiszu nie ma w ogóle pór roku, ponieważ oś tej planety jest prawie prostopadła do płaszczyzny jej orbity.

Gigantyczne planety wyróżniają się dużą liczbą satelitów; Jowisz odkrył do tej pory 16 z nich, Saturn – 17, Uran – 16 i tylko Neptun – 8. Niezwykłą cechą planet-olbrzymów są pierścienie, które są otwarte nie tylko na Saturnie, ale także na Jowiszu, Uranie i Neptunie .

Najważniejszą cechą budowy planet-olbrzymów jest to, że planety te nie mają stałych powierzchni, ponieważ składają się głównie z wodoru i helu. W górnych warstwach atmosfery wodorowo-helowej Jowisza związki chemiczne, węglowodory (etan, acetylen), a także różne związki zawierające fosfor i siarkę występują w postaci zanieczyszczeń, barwiących szczegóły atmosfery na czerwono-brązowy I żółte kolory. Zatem skład chemiczny planet-olbrzymów znacznie różni się od planet ziemskich.

W przeciwieństwie do planet ziemskich, które mają skorupę, płaszcz i jądro, na Jowiszu gazowy wodór będący częścią atmosfery przechodzi do fazy ciekłej, a następnie do fazy stałej (metalicznej). Wygląd taki niezwykły stany skupienia wodór wiąże się z gwałtownym wzrostem ciśnienia w miarę głębszego nurkowania.

Planety-olbrzymy stanowią 99,5% całkowitej masy Układu Słonecznego (z wyłączeniem Słońca). Z czterech gigantycznych planet najlepiej zbadanym jest Jowisz, największa i najbliższa Słońcu planeta z tej grupy. Ma 11 razy większą średnicę niż 3 Ziemie i 300 razy większą masę. Okres jego obiegu wokół Słońca wynosi prawie 12 lat.

Ponieważ planety-olbrzymy są bardzo daleko od Słońca, ich temperatura (przynajmniej powyżej chmur) jest bardzo niska: na Jowiszu - 145 ° C, na Saturnie - 180 ° C, na Uranie i Neptunie jeszcze niżej.

Średnia gęstość Jowisza to 1,3 g/cm3, Urana 1,5 g/cm3, Neptuna 1,7 g/cm3, a Saturna nawet 0,7 g/cm3, czyli mniej niż gęstość wody. Niska gęstość i obfitość wodoru odróżniają planety-olbrzymy od pozostałych.

Jedyną tego typu formacją w Układzie Słonecznym jest otaczający Saturna płaski pierścień o grubości kilku kilometrów. Znajduje się w płaszczyźnie równika planety, która jest nachylona do płaszczyzny jej orbity pod kątem 27°. Dlatego podczas 30-letniej rewolucji Saturna wokół Słońca pierścień jest dla nas widoczny albo całkiem otwarty, albo dokładnie skierowany do przodu, podczas gdy można go zobaczyć jako cienką linię tylko w dużych teleskopach. Szerokość tego pierścienia jest taka, że gdyby był solidny, kula ziemska mogłaby się po nim toczyć.

Wniosek

Istnieją zatem dwie teorie powstania Wszechświata: teoria stanu stabilnego, według której materia, energia, przestrzeń i czas istniały od zawsze, oraz teoria Wielkiego Wybuchu, która stwierdza, że Wszechświat pojawiający się będąca nieskończenie małą gorącą plamą, nagle eksplodowała, powodując pojawienie się materii chmur, z których następnie wyłoniły się galaktyki.

Szerokie zastosowanie otrzymał trzy punkty widzenia na proces powstawania planet: 1) planety powstały z tego samego obłoku gazu i pyłu co Słońce (I. Kant); 2) chmura, z której powstały planety, zostaje przechwycona przez Słońce podczas jego obrotu wokół centrum Galaktyki (O.Yu. Shmidt); 3) obłok ten oddzielił się od Słońca podczas swojej ewolucji
(P. Laplace, D. Jeans i in.). Istnienie Ziemi dzieli się na 2 okresy: historię wczesną i historię geologiczną. Wczesną historię Ziemi reprezentują takie etapy rozwoju, jak: faza narodzin, faza topnienia kuli zewnętrznej i faza skorupy pierwotnej ( faza księżycowa). Historia geologiczna - jest to okres rozwoju Ziemi jako planety jako całości, zwłaszcza jej skorupy i środowiska naturalnego. Historia geologiczna Ziemi charakteryzuje się pojawieniem się atmosfery i przejściem pary wodnej w wodę w stanie ciekłym; Ewolucja biosfery to proces rozwoju świata organicznego, począwszy od najprostszych komórek okresu archaiku, a skończywszy na pojawieniu się ssaków w okresie kenozoiku.

Proces narodzin Ziemi miał swoją własną charakterystykę. Około 4,6-3,9 miliarda lat temu był intensywnie bombardowany odłamkami międzyplanetarnymi i meteorytami. Substancja pierwotna została ściśnięta pod wpływem grawitacji i przybrała kształt kuli, której głębokość nagrzała się.

Nastąpiły procesy mieszania, zaszły reakcje chemiczne, lżejsze skały zostały wyciśnięte z głębin na powierzchnię i utworzyły skorupę ziemską, ciężkie skały pozostały w środku. Ogrzewaniu towarzyszyła gwałtowna aktywność wulkaniczna, wydobywały się pary i gazy.

Planety są ułożone w następującej kolejności od Słońca: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton.

Planety ziemskie mają stałą powłokę, w przeciwieństwie do planet olbrzymów, które mają powłokę gazową. Gigantyczne planety kilka razy więcej planet ziemska grupa. Gigantyczne planety mają niską średnią gęstość w porównaniu do innych planet. Planety ziemskie mają skorupę, płaszcz i jądro, natomiast na Jowiszu gazowy wodór zawarty w atmosferze zamienia się najpierw w ciecz, a następnie w ciało stałe faza metaliczna. Pojawienie się takich skupionych stanów wodoru wiąże się z gwałtownym wzrostem ciśnienia w miarę zanurzania się w głębokość. Gigantyczne planety mają również potężne atmosfery i pierścienie.

Bibliografia

1.Gromov A.N. Niesamowity układ słoneczny. M.: Eksmo, 2012. -470 s. Z. 12-15, 239-241, 252-254, 267-270.

2.Guseikhanov M.K. Koncepcje nowoczesne nauki przyrodnicze: Podręcznik. M.: „Dashkov and Co”, 2007. - 540 s. Z. 309, 310-312, 317-319, 315-316.

.Dubnischeva T.Ya. Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych: instruktaż dla studentów uniwersytetu. M.: „Akademia”, 2006. - 608 s. Z. 379, 380

.Charakterystyka planet-olbrzymów: #"justify">. Struktura Układu Słonecznego: http://o-planete.ru/zemlya-i-vselennaya/stroenie-solnetchnoy-sistem.html

Korepetycje

Potrzebujesz pomocy w studiowaniu jakiegoś tematu?

Nasi specjaliści doradzą lub zapewnią korepetycje z interesujących Cię tematów.
Prześlij swoją aplikację wskazując temat już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.

W skali kosmicznej planety to tylko ziarenka piasku, odgrywające niewielką rolę we wspaniałym obrazie rozwoju naturalne procesy. Są to jednak najbardziej różnorodne i złożone obiekty we Wszechświecie. Żadne inne typy ciał niebieskich nie wykazują podobnego oddziaływania procesów astronomicznych, geologicznych, chemicznych i biologicznych. W żadnym innym miejscu w przestrzeni nie może powstać życie, jakie znamy. Tylko w ciągu ostatniej dekady astronomowie odkryli ponad 200 planet.

Powstawanie planet, od dawna uważane za spokojne i proces stacjonarny, faktycznie okazał się dość chaotyczny.

Zadziwiająca różnorodność mas, rozmiarów, składu i orbit skłoniła wielu do zastanowienia się nad ich pochodzeniem. W latach siedemdziesiątych powstawanie planet uważano za uporządkowane, proces deterministyczny— przenośnik taśmowy, na którym amorficzne dyski gazowo-pyłowe przekształcają się w kopie Układu Słonecznego. Ale teraz wiemy, że jest to proces chaotyczny, którego wynik jest inny dla każdego systemu. Powstałe planety przetrwały chaos konkurencyjnych mechanizmów powstawania i niszczenia. Wiele obiektów zginęło, spłonęło w ogniu swojej gwiazdy lub zostało wrzuconych przestrzeń międzygwiazdowa. Na naszej Ziemi mogły znajdować się dawno zaginione bliźniaki, które teraz wędrują po ciemnej i zimnej przestrzeni kosmicznej.

Nauka o powstawaniu planet leży na styku astrofizyki, nauk planetarnych, mechaniki statystycznej i dynamiki nieliniowej. Ogólnie rzecz biorąc, planetolodzy rozwijają dwa główne kierunki. Zgodnie z teorią akrecji sekwencyjnej drobne cząsteczki pyłu sklejają się, tworząc duże grudki. Jeśli taki blok przyciągnie dużo gazu, zamieni się w gazowego olbrzyma, takiego jak Jowisz, a jeśli nie, w skalistą planetę, taką jak Ziemia. Głównymi wadami tej teorii są powolność procesu i możliwość rozproszenia gazu przed utworzeniem planet.

Inny scenariusz (teoria niestabilności grawitacyjnej) zakłada, że gazowe olbrzymy powstają w wyniku nagłego zapadnięcia się, co prowadzi do zniszczenia pierwotnej chmury gazu i pyłu. Proces ten odtwarza powstawanie gwiazd w miniaturze. Ale ta hipoteza jest bardzo kontrowersyjna, ponieważ zakłada obecność silnej niestabilności, która może nie wystąpić. Ponadto astronomowie odkryli, że najwięcej masywne planety a najmniej masywne gwiazdy oddziela „pustka” (po prostu nie ma ciał o masie pośredniej). Taka „awaria” wskazuje, że planety to nie tylko gwiazdy o małej masie, ale obiekty o zupełnie innym pochodzeniu.

Chociaż naukowcy nadal debatują, większość uważa, że scenariusz kolejnej akrecji jest bardziej prawdopodobny. W tym artykule będę się na tym szczególnie opierać.

1. Obłok międzygwiazdowy kurczy się

Czas: 0 ( punkt wyjścia proces powstawania planet)

Nasz Układ Słoneczny znajduje się w Galaktyce, w której znajduje się około 100 miliardów gwiazd oraz obłoków pyłu i gazu, głównie pozostałości gwiazd poprzednich pokoleń. W w tym przypadku pył to po prostu mikroskopijne cząstki lodu wodnego, żelaza i innych ciała stałe, skondensowany w zewnętrznych, chłodnych warstwach gwiazdy i wyrzucony w przestrzeń kosmiczną. Jeśli chmury są wystarczająco zimne i gęste, zaczynają się kompresować pod wpływem grawitacji, tworząc gromady gwiazd. Proces taki może trwać od 100 tysięcy do kilku milionów lat.

Każda gwiazda jest otoczona dyskiem pozostałej materii, wystarczającej do uformowania planet. Młode dyski zawierają głównie wodór i hel. W gorących obszarach wewnętrznych cząstki pyłu odparowują, a w zimnych i rozrzedzonych warstwach zewnętrznych cząsteczki pyłu utrzymują się i rosną w miarę kondensowania się na nich pary.

Astronomowie odkryli wiele młodych gwiazd otoczonych takimi dyskami. Gwiazdy w wieku od 1 do 3 milionów lat mają dyski gazowe, podczas gdy te, które istnieją od ponad 10 milionów lat, mają słabe dyski ubogie w gaz, ponieważ gaz jest z nich „wydmuchiwany” przez samą nowonarodzoną gwiazdę lub przez sąsiednie gwiazdy . jasne gwiazdy. Ten zakres czasu to dokładnie era powstawania planet. Masa ciężkich pierwiastków w takich dyskach jest porównywalna z masą tych pierwiastków na planetach Układu Słonecznego: całkiem mocny argument w obronie faktu, że planety powstają z takich dysków.

Wynik: nowonarodzona gwiazda jest otoczona gazem i drobnymi (mikronowymi) cząsteczkami pyłu.

Kulki kosmicznego pyłu

Nawet planety-olbrzymy na początku były skromnymi ciałami – ziarnami pyłu wielkości mikronów (popioły dawno martwych gwiazd) unoszącymi się w wirującym dysku gazu. W miarę oddalania się od nowonarodzonej gwiazdy temperatura gazu spada, przechodząc przez „linię lodu”, poza którą zamarza woda. W naszym Układzie Słonecznym ta granica oddziela wewnętrzne planety skaliste od zewnętrznych gazowych gigantów.

Cząsteczki zderzają się, sklejają i rosną.
Małe cząstki są porywane przez gaz, ale te większe niż milimetr są zwalniane i poruszają się po spirali w kierunku gwiazdy.
Na linii lodu panują takie warunki, że siła tarcia zmienia kierunek. Cząstki mają tendencję do sklejania się i łatwo łączą w większe ciała - planetozymale.

2. Dysk nabiera struktury

Czas: około 1 miliona lat

Cząsteczki pyłu w dysku protoplanetarnym, poruszając się chaotycznie wraz z przepływami gazu, zderzają się ze sobą i czasem sklejają się, czasem zapadają. Ziarna pyłu absorbują światło gwiazd i emitują je na długich falach. zasięg podczerwieni, przenosząc ciepło do najciemniejszych wewnętrznych obszarów dysku. Temperatura, gęstość i ciśnienie gazu na ogół maleją wraz z odległością od gwiazdy. Ze względu na równowagę ciśnienia, grawitacji i siły odśrodkowej prędkość obrotu gazu wokół gwiazdy jest mniejsza niż prędkość obrotowa gazu wokół gwiazdy Wolne ciało w tej samej odległości.

W rezultacie ziarna pyłu o wielkości większej niż kilka milimetrów wyprzedzają gaz, więc czołowy wiatr spowalnia je i zmusza do spiralnego opadania w kierunku gwiazdy. Im większe stają się te cząstki, tym szybciej poruszają się w dół. Kawałki wielkości metra mogą zmniejszyć o połowę odległość od gwiazdy w ciągu zaledwie 1000 lat.

Gdy cząstki zbliżają się do gwiazdy, nagrzewają się i stopniowo odparowuje woda i inne substancje o niskiej temperaturze wrzenia, zwane substancjami lotnymi. Odległość, przy której to następuje – tzw. „linia lodu” – wynosi 2-4 jednostki astronomiczne s (ae). W Układzie Słonecznym jest to dokładnie skrzyżowanie orbit Marsa i Jowisza (promień orbity Ziemi wynosi 1 AU). Linia lodu dzieli układ planetarny na obszar wewnętrzny, pozbawiony substancji lotnych i zawierający ciała stałe i zewnętrzną, bogatą w substancje lotne i zawierającą ciała lodowe.

Na samej linii lodu gromadzą się cząsteczki wody odparowane z ziaren pyłu, co jest wyzwalaczem całej kaskady zjawisk. W tym obszarze występuje luka w parametrach gazu i następuje skok ciśnienia. Równowaga sił powoduje, że gaz przyspiesza swój ruch wokół gwiazdy centralnej. W rezultacie na spadające tutaj cząstki nie działa wiatr przeciwny, ale wiatr tylny, popychający je do przodu i zatrzymujący ich migrację do dysku. W miarę jak cząstki nadal wypływają z zewnętrznych warstw, linia lodu zamienia się w pas akumulacji lodu.

W miarę gromadzenia się cząstek zderzają się i rosną. Niektóre z nich przebijają się przez linię lodu i kontynuują migrację do wewnątrz; po podgrzaniu pokrywają się płynnym błotem i złożone cząsteczki, co czyni je bardziej lepkimi. Niektóre obszary stają się tak wypełnione kurzem, że wzajemne przyciąganie grawitacyjne cząsteczki przyspieszają ich wzrost.

Stopniowo ziarna pyłu gromadzą się w kilometrowe ciała zwane planetozymalami, które na ostatnim etapie formowania się planet zgarniają prawie cały pierwotny pył. Trudno jest dostrzec same planetozymale w formujących się układach planetarnych, jednak astronomowie mogą domyślać się ich istnienia na podstawie pozostałości po ich zderzeniach (patrz: Ardila D. Invisible planetary systems // VMN, No. 7, 2004).

Wynik: wielokilometrowe „cegiełki” zwane planetozymalami.

Powstanie oligarchów

Miliardy kilometrów planetozymali powstałych w fazie 2 łączą się następnie w ciała wielkości Księżyca lub Ziemi zwane embrionami. Niewielka ich liczba dominuje w swoich strefach orbitalnych. Ci „oligarchowie” wśród embrionów walczą o pozostałą substancję

3. Powstają zarodki planet

Czas: od 1 do 10 milionów lat

Pokryte kraterami powierzchnie Merkurego, Księżyca i asteroid nie pozostawiają wątpliwości, że układy planetarne podczas ich powstawania przypominają strzelnice. Wzajemne zderzenia planetozymali mogą stymulować zarówno ich wzrost, jak i zniszczenie. Równowaga między koagulacją a fragmentacją skutkuje rozkładem wielkości, w którym małe ciała stanowią przede wszystkim powierzchnię układu, a duże ciała określają jego masę. Orbity ciał wokół gwiazdy mogą początkowo być eliptyczne, ale z biegiem czasu spowolnienie gazu i wzajemne zderzenia zmieniają orbity w orbity kołowe.

Początkowo wzrost ciała następuje w wyniku przypadkowych zderzeń. Jednak im większy staje się planetozymal, tym silniejsza jest jego grawitacja i tym intensywniej pochłania swoich sąsiadów o małej masie. Kiedy masy planetozymali stają się porównywalne z masą Księżyca, ich grawitacja wzrasta tak bardzo, że wstrząsają otaczającymi ciałami i odchylają je na boki jeszcze przed zderzeniem. To ogranicza ich wzrost. Tak powstają „oligarchowie” – zarodki planet o porównywalnych masach, rywalizujące ze sobą o pozostałe planetozymale.

Strefa żywienia każdego zarodka to wąski pasek wzdłuż jego orbity. Wzrost zatrzymuje się, gdy zarodek wchłonie większość planetozymali ze swojej strefy. Elementarna geometria pokazuje, że rozmiar strefy i czas trwania absorpcji rosną wraz z odległością od gwiazdy. W odległości 1 AU zarodki osiągają masę 0,1 masy Ziemi w ciągu 100 tysięcy lat. W odległości 5 AU osiągają cztery masy Ziemi w ciągu kilku milionów lat. Nasiona mogą stać się jeszcze większe w pobliżu linii lodu lub na krawędziach pęknięć dysku, gdzie koncentrują się planetozymale.

Rozwój „oligarchów” wypełnia system nadwyżką ciał pragnących stać się planetami, ale tylko nielicznym się to udaje. W naszym Układzie Słonecznym, chociaż planety są rozmieszczone według duża przestrzeń, ale są tak blisko siebie, jak to możliwe. Jeśli pomiędzy planetami ziemskimi zostanie umieszczona inna planeta o masie Ziemi, wytrąci to cały system z równowagi. To samo można powiedzieć o innych znanych układach planetarnych. Jeśli widzisz filiżankę kawy wypełnioną po brzegi, możesz być niemal pewien, że ktoś ją przepełnił i rozlał jakiś płyn; Jest mało prawdopodobne, że uda Ci się napełnić pojemnik po brzegi bez rozlania kropli. Jest równie prawdopodobne, że układy planetarne mają więcej materii na początku swojego życia niż na końcu. Niektóre obiekty są wyrzucane z układu, zanim osiągnie on równowagę. Astronomowie zaobserwowali już swobodnie latające planety w młodych gromadach gwiazd.

Wynik:„oligarchowie” to zarodki planet o masach od masy Księżyca do masy Ziemi.

Gigantyczny skok dla układu planetarnego

Tworzenie takich gigant gazowy, podobnie jak Jowisz, jest najważniejszym momentem w historii układu planetarnego. Jeśli taka planeta się uformuje, zaczyna kontrolować cały system. Ale aby tak się stało, zarodek musi gromadzić gaz szybciej, niż porusza się spiralnie w kierunku środka.

Powstawanie gigantycznej planety utrudniają fale, które wzbudza w otaczającym ją gazie. Działanie tych fal nie jest zrównoważone, spowalnia planetę i powoduje jej migrację w kierunku gwiazdy.

Planeta przyciąga gaz, ale nie może się on osadzić, dopóki się nie ochłodzi. W tym czasie może krążyć dość blisko gwiazdy. Gigantyczna planeta może nie powstać we wszystkich układach

4. Narodziny gazowego giganta

Czas: od 1 do 10 milionów lat

Jowisz prawdopodobnie zaczął od embrionu porównywalnego wielkością do Ziemi, a następnie zgromadził około 300 mas gazu więcej wielkości Ziemi. Ten imponujący wzrost wynika z różnych konkurencyjnych mechanizmów. Grawitacja jądra przyciąga gaz z dysku, ale gaz kurcząc się w kierunku jądra uwalnia energię i musi ostygnąć, aby osiąść. W rezultacie tempo wzrostu jest ograniczone możliwością chłodzenia. Jeśli nastąpi to zbyt wolno, gwiazda może wdmuchnąć gaz z powrotem do dysku, zanim zarodek utworzy wokół siebie gęstą atmosferę. Wąskim gardłem w usuwaniu ciepła jest przenikanie promieniowania przez zewnętrzne warstwy rosnącej atmosfery. O przepływie ciepła w tym miejscu decyduje nieprzezroczystość gazu (głównie zależna od jego składu) oraz gradient temperatury (zależny od początkowej masy zarodka).

Wczesne modele wykazały, że zarodek planety musiałby mieć masę co najmniej 10 mas Ziemi, aby wystarczająco szybko się ochłodzić. Tak duży okaz może rosnąć jedynie w pobliżu linii lodu, gdzie wcześniej zgromadziło się dużo materiału. Być może dlatego Jowisz znajduje się tuż za tą linią. Duże jądra mogą powstać w dowolnym innym miejscu, jeśli dysk zawiera więcej materiału, niż zwykle zakładają planetolodzy. Astronomowie zaobserwowali już wiele gwiazd, których dyski są kilkakrotnie gęstsze, niż wcześniej zakładano. W przypadku dużej próbki przenikanie ciepła nie wydaje się być poważnym problemem.

Innym czynnikiem utrudniającym narodziny gazowych gigantów jest ruch zarodka po spirali w kierunku gwiazdy. W procesie zwanym migracją typu I zarodek wzbudza fale w dysku gazowym, które z kolei wywierają grawitacyjny wpływ na jego ruch orbitalny. Fale podążają za planetą, tak jak jej ślad podąża za łodzią. Gaz po zewnętrznej stronie orbity obraca się wolniej niż zarodek i cofa go, spowalniając jego ruch. A gaz na orbicie obraca się szybciej i ciągnie do przodu, przyspieszając go. Obszar zewnętrzny jest większy, więc wygrywa bitwę i powoduje, że zarodek traci energię i opada w kierunku środka orbity o kilka jednostek astronomicznych na milion lat. Ta migracja zwykle zatrzymuje się na linii lodu. Tutaj nadchodzący wiatr gazowy zamienia się w wiatr tylny i zaczyna popychać zarodek do przodu, kompensując jego hamowanie. Być może z tego też powodu Jowisz znajduje się dokładnie tam, gdzie się znajduje.

Wzrost zarodka, jego migracja i utrata gazu z krążka zachodzą niemal w tym samym tempie. To, który proces wygra, zależy od szczęścia. Możliwe jest, że kilka pokoleń zarodków przejdzie proces migracji, nie mogąc dokończyć wzrostu. Za nimi nowe partie planetozymali przemieszczają się z zewnętrznych obszarów dysku w kierunku jego środka i proces ten powtarza się, aż w końcu uformuje się gazowy olbrzym lub do momentu, gdy cały gaz rozpuści się i gazowy olbrzym nie będzie już mógł się formować. Astronomowie odkryli planety podobne do Jowisza w około 10% badanych gwiazd podobnych do Słońca. Jądrami takich planet mogą być rzadkie embriony, które przetrwały wiele pokoleń - ostatni z Mohikanów.

Wynik wszystkich tych procesów zależy od początkowego składu substancji. Około jedna trzecia gwiazd bogatych w ciężkie pierwiastki ma planety takie jak Jowisz. Być może takie gwiazdy miały gęste dyski, co pozwalało na tworzenie masywnych zarodków, które nie miały problemów z odprowadzaniem ciepła. Wręcz przeciwnie, planety rzadko powstają wokół gwiazd ubogich w ciężkie pierwiastki.

W pewnym momencie masa planety zaczyna potwornie szybko rosnąć: w ciągu 1000 lat planeta taka jak Jowisz uzyskuje połowę swojej ostatecznej masy. Jednocześnie generuje tak dużo ciepła, że świeci prawie jak Słońce. Proces stabilizuje się, gdy planeta staje się tak masywna, że wywraca migrację typu I do góry nogami. Zamiast zmieniać orbitę planety przez dysk, sama planeta zaczyna zmieniać ruch gazu w dysku. Gaz znajdujący się na orbicie planety obraca się szybciej od niej dlatego jego przyciąganie spowalnia gaz, zmuszając go do opadania w stronę gwiazdy, czyli z dala od planety. Gaz znajdujący się poza orbitą planety wiruje wolniej, więc planeta go przyspiesza, zmuszając go do ruchu na zewnątrz, ponownie oddalając się od planety. W ten sposób planeta tworzy pęknięcie dysku i niszczy rezerwę materiał budowlany. Gaz próbuje ją wypełnić, ale modele komputerowe pokazują, że planeta wygrywa bitwę, jeśli znajdzie się w odległości 5 jednostek astronomicznych. jego masa przekracza masę Jowisza.

Ten masa Krytyczna zależy od epoki. Im wcześniej uformuje się planeta, tym większy będzie jej rozwój, ponieważ w dysku jest jeszcze dużo gazu. Saturn ma mniejszą masę niż Jowisz po prostu dlatego, że powstał kilka milionów lat później. Astronomowie odkryli niedobór planet o masach od 20 mas Ziemi (jest to masa Neptuna) do 100 mas Ziemi (masa Saturna). To może być klucz do rekonstrukcji obrazu ewolucji.

Wynik: Planeta wielkości Jowisza (lub jego brak).

5. Gazowy gigant staje się niespokojny

Czas: od 1 do 3 milionów lat

Co dziwne, wiele planet pozasłonecznych odkrytych w ciągu ostatnich dziesięciu lat krąży wokół swoich gwiazd w bardzo małych odległościach, znacznie bliżej niż Merkury okrąża Słońce. Te tak zwane „gorące Jowisze” nie uformowały się tam, gdzie obecnie się znajdują, ponieważ orbitalna strefa zasilania byłaby zbyt mała, aby zapewnić niezbędny materiał. Być może ich istnienie wymaga trzyetapowego ciągu zdarzeń, który z jakiegoś powodu nie został zrealizowany w naszym Układzie Słonecznym.

Po pierwsze, gazowy olbrzym musi uformować się w wewnętrznej części układu planetarnego, w pobliżu linii lodu, gdy w dysku jest jeszcze wystarczająca ilość gazu. Aby jednak tak się stało, dysk musi zawierać dużo materii stałej.

Po drugie, gigantyczna planeta musi przenieść się na swoje obecne miejsce. Migracja typu I nie może tego zapewnić, ponieważ działa na zarodki jeszcze zanim zgromadziły dużo gazu. Możliwa jest jednak także migracja typu II. Tworzący się gigant powoduje pęknięcie dysku i ogranicza przepływ gazu przez jego orbitę. W tym przypadku musi walczyć z tendencją turbulentnego gazu do rozprzestrzeniania się na sąsiednie obszary dysku. Gaz nigdy nie przestanie wyciekać do szczeliny, a jego dyfuzja w kierunku gwiazdy centralnej spowoduje, że planeta straci energię orbitalną. Proces ten jest dość powolny: planeta potrzebuje kilku milionów lat, aby przemieścić się o kilka jednostek astronomicznych. Dlatego planeta musi zacząć się formować w wewnętrznej części układu, jeśli ma ostatecznie wejść na orbitę w pobliżu gwiazdy. Gdy ta i inne planety poruszają się do wewnątrz, wypychają przed siebie pozostałe planetozymale i zarodki, być może tworząc „gorące Ziemie” na orbitach jeszcze bliższych gwiazdy.

Po trzecie, coś musi zatrzymać ruch, zanim planeta spadnie na gwiazdę. Może to być pole magnetyczne gwiazdy, oczyszczające przestrzeń wokół gwiazdy z gazu, a bez gazu ruch zatrzymuje się. Być może planeta wzbudza pływy na gwieździe, a one z kolei spowalniają upadek planety. Jednak te ograniczniki mogą nie działać we wszystkich układach, więc wiele planet może nadal przemieszczać się w stronę gwiazdy.

Wynik: gigantyczna planeta na bliskiej orbicie („gorący Jowisz”).

Jak przytulić gwiazdę

W wielu układach tworzy się gigantyczna planeta, która zaczyna krążyć po spirali w kierunku gwiazdy. Dzieje się tak, ponieważ gaz w dysku traci energię w wyniku tarcia wewnętrznego i osiada w kierunku gwiazdy, ciągnąc za sobą planetę, która ostatecznie trafia tak blisko gwiazdy, że stabilizuje jej orbitę

6. Pojawiają się inne gigantyczne planety

Czas: od 2 do 10 milionów lat

Jeśli uda się uformować jednego gazowego olbrzyma, to przyczynia się to do narodzin kolejnych olbrzymów. Wiele, a być może większość znanych planet-olbrzymów, ma bliźniaki o porównywalnej masie. W Układzie Słonecznym Jowisz pomógł Saturnowi uformować się szybciej, niż miałoby to miejsce bez jego pomocy. Ponadto „wyciągnął pomocną dłoń” do Urana i Neptuna, bez których nie osiągnęłyby one swojej obecnej masy. W ich odległości od Słońca proces powstawania bez pomocy z zewnątrz będzie przebiegał bardzo powoli: dysk rozpuści się, zanim planety zdążą nabrać masy.

Pierwszy gazowy gigant okazuje się przydatny z kilku powodów. Na zewnętrznej krawędzi utworzonej szczeliny substancja gromadzi się zasadniczo z tego samego powodu, co na linii lodu: różnica ciśnień powoduje, że gaz przyspiesza i działa jak sprzyjający wiatr na ziarnach pyłu i planetozymali, zatrzymując ich migrację z zewnętrznych obszarów dysku. Ponadto grawitacja pierwszego gazowego giganta często wyrzuca sąsiednie planetozymale w zewnętrzny obszar układu, gdzie powstają z nich nowe planety.

Planety drugiej generacji powstają z materiału zebranego dla nich przez pierwszego gazowego giganta. W tym przypadku tempo ma ogromne znaczenie: nawet niewielkie opóźnienie w czasie może znacząco zmienić wynik. W przypadku Urana i Neptuna akumulacja planetozymali była nadmierna. Zarodek stał się zbyt duży, 10–20 mas Ziemi, co opóźniło początek akrecji gazu, aż w dysku prawie nie było już gazu. Formowanie się tych ciał zakończyło się, gdy zyskały one zaledwie dwie masy ziemskie gazu. Ale nie są to już olbrzymy gazowe, ale olbrzymy lodowe, które mogą okazać się najpowszechniejszym typem.

Pola grawitacyjne planet drugiej generacji zwiększają chaos w układzie. Jeśli ciała te uformowałyby się zbyt blisko siebie, ich wzajemne interakcje oraz z dyskiem gazowym mogłyby wyrzucić je na wyższe orbity eliptyczne. W Układzie Słonecznym planety krążą po prawie kołowych orbitach i są od siebie wystarczająco oddalone, co zmniejsza ich wzajemny wpływ. Ale w innych układach planetarnych orbity są zwykle eliptyczne. W niektórych układach są one rezonansowe, to znaczy okresy orbitalne są powiązane jako małe liczby całkowite. Jest mało prawdopodobne, aby zjawisko to zostało włączone podczas formowania się, ale mogło powstać podczas migracji planet, kiedy stopniowo wzajemne oddziaływanie grawitacyjne związało je ze sobą. Różnicę między takimi systemami a Układem Słonecznym można określić na podstawie różnych początkowych rozkładów gazu.

Większość gwiazd rodzi się w gromadach, a ponad połowa z nich to układy podwójne. Planety mogą powstawać poza płaszczyzną ruchu orbitalnego gwiazd; w tym przypadku grawitacja sąsiedniej gwiazdy szybko zmienia i zniekształca orbity planet, tworząc nie takie płaskie układy jak nasz Układ Słoneczny, ale kuliste, przypominające rój pszczół wokół ula.

Wynik: kompania gigantycznych planet.

Dodatek do rodziny

Pierwszy gazowy gigant stwarza warunki do narodzin następnego. Oczyszczony przez niego pas pełni funkcję fosy fortecznej, której nie może pokonać substancja przemieszczająca się z zewnątrz do środka dysku. Gromadzi się na zewnątrz szczeliny, skąd tworzą się z niej nowe planety.

7. Powstają planety podobne do Ziemi

Czas: od 10 do 100 milionów lat

Planetolodzy uważają, że planety podobne do Ziemi są częstsze niż planety-olbrzymy. Podczas gdy narodziny gazowego giganta wymagają dokładnej równowagi konkurencyjnych procesów, powstawanie skalistej planety musi być znacznie bardziej złożone.

Przed odkryciem pozasłonecznych planet podobnych do Ziemi polegaliśmy wyłącznie na danych dotyczących Układu Słonecznego. Cztery planety ziemskie - Merkury, Wenus, Ziemia i Mars - składają się głównie z substancji o wysoka temperatura wrzące, takie jak skały żelazne i krzemianowe. Oznacza to, że utworzyły się one wewnątrz linii lodu i nie migrowały w zauważalny sposób. W takich odległościach od gwiazdy zarodki planetarne mogą rosnąć w dysku gazowym o masie do 0,1 masy Ziemi, czyli nie więcej niż Merkury. Aby zapewnić dalszy wzrost, orbity zarodków muszą się przeciąć, a następnie zderzą się i połączą. Warunki do tego powstają po odparowaniu gazu z dysku: pod wpływem wzajemnych zaburzeń na przestrzeni kilku milionów lat orbity jąder rozciągają się w elipsy i zaczynają się przecinać.

Znacznie trudniej jest wyjaśnić, w jaki sposób układ ponownie się stabilizuje i w jaki sposób planety ziemskie znalazły się na swoich obecnych, prawie kołowych orbitach. Niewielka ilość pozostałego gazu mogłaby to zapewnić, ale taki gaz powinien był zapobiec początkowej „luźności” orbit zarodków. Być może, gdy planety są już prawie uformowane, nadal istnieje przyzwoity rój planetozymali. W ciągu następnych 100 milionów lat planety wymiatają część tych planetozymali, a pozostałe odchylają w stronę Słońca. Planety przenoszą swój chaotyczny ruch na skazane na zagładę planetozymale i poruszają się po orbitach kołowych lub prawie kołowych.

Inny pomysł jest taki, że długotrwały wpływ grawitacji Jowisza powoduje migrację tworzących się planet ziemskich, przenosząc je do obszarów ze świeżą materią. Wpływ ten powinien być większy na orbitach rezonansowych, które stopniowo przesuwały się do wewnątrz, gdy Jowisz schodził w kierunku swojej obecnej orbity. Pomiary radioizotopowe wskazują, że najpierw powstały asteroidy (4 miliony lat po powstaniu Słońca), następnie Mars (10 milionów lat później), a później Ziemia (50 milionów lat później): jakby fala wzniesiona przez Jowisza przeszła przez Układ Słoneczny . Gdyby nie napotkał przeszkód, przesunąłby wszystkie planety ziemskie w stronę orbity Merkurego. Jak udało im się uniknąć tak smutnego losu? Być może stały się już zbyt masywne i Jowisz nie mógł ich zbytnio poruszyć, a może silne uderzenia wyrzuciły je ze strefy wpływów Jowisza.

Należy zauważyć, że wielu planetologów nie uważa roli Jowisza za decydującą w powstaniu skaliste planety. Większość gwiazd podobnych do Słońca nie ma planet podobnych do Jowisza, ale wokół nich znajdują się dyski pyłowe. Oznacza to, że znajdują się tam planetozymale i zarodki planet, z których mogą powstać obiekty takie jak Ziemia. Głównym pytaniem, na które obserwatorzy muszą odpowiedzieć w następnej dekadzie, jest to, w ilu układach znajdują się Ziemie, ale nie ma Jowiszów.

Najważniejszą erą dla naszej planety był okres od 30 do 100 milionów lat po powstaniu Słońca, kiedy to embrion wielkości Marsa uderzył w proto-Ziemię i wytworzył ogromną ilość gruzu, z którego powstał Księżyc. Więc mocne uderzenie oczywiście rozproszył ogromną ilość materii po całym Układzie Słonecznym; dlatego planety podobne do Ziemi w innych układach mogą również mieć satelity. Ten silny cios miał zaburzyć pierwotną atmosferę Ziemi. Jej dzisiejsza atmosfera powstała w dużej mierze z gazu uwięzionego w planetozymali. Z nich powstała Ziemia, a później gaz ten uleciał podczas erupcji wulkanów.

Wynik: planety ziemskie.

Wyjaśnienie ruchu niekołowego

W wewnętrznym Układzie Słonecznym zarodki planetarne nie mogą rosnąć poprzez wychwytywanie gazu, więc muszą się ze sobą łączyć. Aby tego dokonać, ich orbity muszą się przeciąć, co oznacza, że coś musi zakłócić ich początkowo ruch kołowy.

Kiedy tworzą się zarodki, ich okrągłe lub prawie okrągłe orbity nie przecinają się.

Oddziaływanie grawitacyjne embrionów między sobą oraz z gigantyczną planetą zakłóca orbity.

Embriony łączą się w planetę typu ziemskiego. Wraca na orbitę kołową, mieszając pozostały gaz i rozpraszając pozostałe planetozymale.

8. Rozpoczyna się operacja odprawy celnej

Czas: od 50 milionów do 1 miliarda lat

W tym momencie układ planetarny prawie się uformował. Trwa kilka mniejszych procesów: rozpad otaczającej gromady gwiazd, która swoją grawitacją jest w stanie zdestabilizować orbity planet; niestabilność wewnętrzna, która pojawia się, gdy gwiazda ostatecznie zapada się w swój dysk gazowy; i wreszcie dalsze rozpraszanie pozostałych planetozymali przez gigantyczną planetę. W Układzie Słonecznym Uran i Neptun wyrzucają planetozymale na zewnątrz, do Pasa Kuipera lub w stronę Słońca. A Jowisz, dzięki swojej potężnej grawitacji, wysyła je do Obłoku Oorta, na sam skraj regionu wpływ grawitacyjny Słońce. Obłok Oorta może zawierać materiał o masie około 100 mas Ziemi. Od czasu do czasu do Słońca zbliżają się planetozymale z Pasa Kuipera lub Obłoku Oorta, tworząc komety.

Rozpraszając planetozymale, same planety nieco migrują, co może wyjaśniać synchronizację orbit Plutona i Neptuna. Możliwe, że orbita Saturna znajdowała się kiedyś bliżej Jowisza, ale potem się od niego oddaliła. Prawdopodobnie ma to związek z tzw. późną epoką bombardowań - okresem bardzo intensywnych zderzeń z Księżycem (i najwyraźniej z Ziemią), który rozpoczął się 800 milionów lat po powstaniu Słońca. W niektórych układach na późnym etapie rozwoju mogą wystąpić imponujące zderzenia utworzonych planet.

Wynik: Koniec powstawania planet i komet.

Posłańcy z przeszłości

Meteoryty to nie tylko skały kosmiczne, ale kosmiczne skamieniałości. Według planetologów są to jedyne namacalne dowody narodzin Układu Słonecznego. Uważa się, że są to kawałki asteroid, czyli fragmenty planetozymali, które nigdy nie brały udziału w powstawaniu planet i pozostały zamrożone na zawsze. Skład meteorytów odzwierciedla wszystko, co stało się z ich ciałami macierzystymi. Zadziwiające jest, że widać na nich ślady długotrwałego oddziaływania grawitacyjnego Jowisza.

Żelazo i kamienne meteoryty najwyraźniej utworzył się w planetozymali, które uległy stopieniu, powodując oddzielenie żelaza od krzemianów. Ciężkie żelazo opadło do rdzenia, a lekkie krzemiany gromadziły się w zewnętrznych warstwach. Naukowcy uważają, że ogrzewanie było spowodowane rozkładem izotop radioaktywny aluminium-26, którego okres półtrwania wynosi 700 tysięcy lat. Eksplozja supernowej lub pobliska gwiazda mogła „zainfekować” obłok protosłoneczny tym izotopem, w wyniku czego wszedł on w dużych ilościach do pierwszej generacji planetozymali Układu Słonecznego.

Jednak meteoryty żelazne i kamienne są rzadkie. Większość zawiera chondry – małe ziarna wielkości milimetra. Te meteoryty – chondryty – powstały przed planetozymalami i nigdy nie uległy stopieniu. Wydaje się, że większość asteroid nie jest powiązana z pierwszą generacją planetozymali, które najprawdopodobniej zostały wyrzucone z układu pod wpływem Jowisza. Planetolodzy obliczyli, że obszar obecnego pasa planetoid zawierał wcześniej tysiąc razy więcej materii niż obecnie. Cząstki, które wymknęły się ze szponów Jowisza lub później weszły do pasa asteroid, połączyły się, tworząc nowe planetozymale, ale do tego czasu pozostało w nich niewiele aluminium-26, więc nigdy się nie stopiły. Skład izotopowy chondrytów wskazuje, że powstały one około 2 miliony lat po rozpoczęciu formowania się Układu Słonecznego.

Szklista struktura niektórych chondr wskazuje, że zanim weszły do planetozymali, zostały gwałtownie podgrzane, stopione, a następnie szybko ochłodzone. Fale, które napędzały wczesną migrację orbitalną Jowisza, musiały zmienić się w fale uderzeniowe i mogły spowodować to nagłe nagrzanie.

Nie ma jednego planu

Przed erą odkrycia planet pozasłonecznych mogliśmy jedynie badać Układ Słoneczny. Chociaż to pozwoliło nam zrozumieć mikrofizykę najważniejsze procesy, nie mieliśmy pojęcia o sposobach rozwoju innych systemów. Niezwykła różnorodność planet odkrytych w ciągu ostatniej dekady znacznie poszerzyła horyzont naszej wiedzy. Zaczynamy rozumieć, że planety pozasłoneczne to ostatnia żyjąca generacja protoplanet, która doświadczyła powstawania, migracji, zniszczenia i ciągłej dynamicznej ewolucji. Względny porządek w naszym Układzie Słonecznym nie może być odzwierciedleniem żadnego ogólnego planu.

Od prób ustalenia, jak w odległej przeszłości powstał nasz Układ Słoneczny, teoretycy skierowali się ku badaniom, które umożliwiają przewidywanie właściwości jeszcze nieodkrytych układów, które mogą zostać odkryte w niedalekiej przyszłości. Do tej pory obserwatorzy zauważyli w pobliżu gwiazd podobnych do Słońca jedynie planety o masach rzędu Jowisza. Uzbrojeni w instrumenty nowej generacji będą mogli poszukiwać obiektów podobnych do Ziemi, co zgodnie z teorią sukcesywnej akrecji powinno być powszechne. Planetolodzy dopiero zaczynają zdawać sobie sprawę, jak różnorodne są światy we Wszechświecie.

Tłumaczenie: V. G. Surdin

Dodatkowa literatura:
1) W stronę deterministycznego modelu formowania się planet. S.Ida i D.N.C. Lin w Astrophysical Journal, tom. 604, Nie. 1, s. 388-413; Marzec 2004.
2) Powstawanie planet: teoria, obserwacje i eksperymenty. Pod redakcją Huberta Klahra i Wolfganga Brandnera. Cambridge University Press, 2006.
3) Alven H., Arrhenius G. Ewolucja Układu Słonecznego. M.: Mir, 1979.
4) Vityazev A.V., Pechernikova G.V., Safronov V.S. Planety ziemskie: pochodzenie i wczesna ewolucja. M.: Nauka, 1990.

Weź flamaster i narysuj kilka „galaktyk” na balonie różne kształty. Gdy balon będzie suchy, zacznij go nadmuchać, a zobaczysz, jak „galaktyki” się rozpraszają. Jak większa piłka pęcznieje, tym bardziej oddalają się od siebie. To samo dzieje się we Wszechświecie. To jeden z modeli zaproponowanych przez naukowców w celu zilustrowania ekspansji Wszechświata.

Miliardy lat temu Układ Słoneczny zaczął się formować wraz z utworzeniem chmury gazu i pyłu. Centrum układu stanowi Słońce, wokół którego pod wpływem grawitacji porusza się ogromna liczba innych obiektów - planety, asteroidy, komety, meteoryty i mnóstwo kosmicznego pyłu. Słońce jest tak masywne, że zasadniczo stanowi większość masy całego układu.

Struktura Układu Słonecznego

W sumie w Układzie Słonecznym jest osiem planet. Tak zwane planety ziemskie - Merkury, Wenus, Ziemia i Mars planety wewnętrzne, w przeciwieństwie do czterech gigantycznych planet, które oddzielone są pasem asteroid – Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Planety ziemskie składają się głównie z materii skalistej, podczas gdy planety zewnętrzne składają się głównie z materii planety gazowe. Co więcej, te ostatnie są wielokrotnie większe i masywniejsze.

Dlaczego dokładnie ogromny pas asteroid utworzony pomiędzy planetą wewnętrzną i zewnętrzną wciąż pozostaje tajemnicą, ale naukowcy są zgodni, że gdyby nie pola grawitacyjne Jowisz – wtedy być może połączyliby się w planetę. Ale jest wiele domysłów na ten temat, niektórzy uważają nawet, że pas asteroid powstał w wyniku zderzenia planety z innym ciałem niebieskim.

Choć budowa Układu Słonecznego pozornie została już zbadana, naukowcy wciąż wprowadzają poprawki, np. w 2005 roku przyjęto poprawkę w definicji „czym jest planeta”, dzięki czemu Pluton przestał być planetą i zaczął nazwać planetą karłowatą, a jest ich w Układzie Słonecznym całkiem sporo.

Położenie planet w Układzie Słonecznym

Planety Układu Słonecznego ułożone są według następującego schematu:

Słońce > Merkury > Wenus > Ziemia > Mars > Pas Asteroid > Jowisz > Saturn > Uran > Neptun

Pochodzenie Układu Słonecznego

Najpopularniejsza teoria głosi, że podobnie jak większość galaktyk, planet i gwiazd, nasz układ powstał po Wielkim Wybuchu, który miał miejsce 15 miliardów lat temu. Ogromna ilość materii, która uciekła, stopniowo ostygła i powstały ciała kosmiczne, w tym nasza galaktyka. Nie wiadomo na pewno, w wyniku jakich procesów, ale około 5 miliardów lat temu grudki materii z pyłu i gazu pod wpływem siły grawitacji zaczęły się ściskać i wirować wokół siebie. W centrum tego działania powstało Słońce. Ale wewnątrz tego wiru inne części zaczęły się łączyć, tworząc „pieczęcie”, które później stały się planetami.

Jednak pochodzenie Układu Słonecznego nie zostało jeszcze wiarygodnie zbadane, ponieważ w teoriach naukowców istnieją pewne tajemnice i niespójności, na przykład nie jest do końca jasne, dlaczego Wenus obraca się w przeciwnym kierunku niż inne planety. W tej sytuacji istnieją hipotezy, że zderzyła się ze swoim towarzyszem, a on zmienił kierunek jej ruchu, ale nie ma na to przekonujących dowodów.

Prezentacja wideo Układu Słonecznego:

(teraz, gdy odkryto około 100 układów planetarnych, zwyczajowo mówi się nie o Słońcu, ale o układzie planetarnym) zaczęto decydować około 200 lat temu, kiedy dwóch wybitnych naukowców - filozof I. Kant, matematyk i astronom P. Laplace niemal jednocześnie sformułował pierwsze hipotezy naukowe jego pochodzenie. Trzeba powiedzieć, że same hipotezy i dyskusja wokół nich oraz inne hipotezy (np. J. Jean-sa) miały charakter całkowicie spekulacyjny. Dopiero w latach 50. XX wiek Zebrano wystarczającą ilość danych, aby umożliwić sformułowanie nowoczesnej hipotezy.

Nie istnieje jeszcze kompleksowa hipoteza o pochodzeniu układu planetarnego, która szczegółowo wyjaśniałaby takie kwestie, jak różnica w składzie chemicznym i izotopowym planet oraz ich atmosfer. Jednocześnie współczesne koncepcje dotyczące pochodzenia układu planetarnego dość pewnie interpretują takie kwestie, jak podział planet na dwie grupy, główne różnice w składzie chemicznym i dynamiczna historia układu planetarnego.

Tworzenie się planet następuje bardzo szybko; Zatem uformowanie Ziemi zajęło około 100 000 000 lat. Wykazały to obliczenia przeprowadzone w ostatnich latach współczesna hipoteza Powstawanie planet jest dość dobrze udokumentowane.

Cząsteczka sklejająca się

W powstałym dysku protoplanetarnym cząstki zaczęły się łączyć. Przyczepność zapewnia struktura cząstek. Są to cząsteczki węgla, krzemianu lub pyłu żelaza, na których porasta „płaszcz” śniegu (wody, metanu itp.). Prędkość rotacji ziaren pyłu wokół Słońca była dość duża (jest to prędkość keplerowska rzędu kilkudziesięciu kilometrów na sekundę), ale prędkości względne były bardzo małe i podczas zderzeń cząstki sklejały się w drobne grudki. Materiał ze strony

Pojawienie się planet

Bardzo szybko siły przyciągania zaczęły odgrywać decydującą rolę we wzroście grudek. Doprowadziło to do tego, że tempo wzrostu powstałych agregatów jest proporcjonalne do ich masy z dokładnością do około piątej potęgi. W rezultacie na każdej orbicie pozostało jedno duże ciało - przyszła planeta i być może kilka innych ciał o znacznie mniejszej masie, które stały się jego satelitami.

Bombardowanie planet

Na ostatnim etapie na Ziemię i inne planety nie spadały już cząsteczki, ale ciała wielkości asteroid. Przyczyniły się do zagęszczenia materii, nagrzania podłoża i pojawienia się na ich powierzchni śladów w postaci mórz i kraterów. Ten okres jest

Uniwersytet: nie określono

Wprowadzenie 3

Pochodzenie Układu Słonecznego 4

Ewolucja Układu Słonecznego 6

Wniosek 9

Referencje 10

Wstęp

Dziedzina astronomii badająca pochodzenie i rozwój ciał niebieskich nazywa się kosmogonią. Kosmogonia bada procesy zmiany form materii kosmicznej prowadzące do powstania poszczególnych ciał niebieskich i ich układów oraz kierunki ich późniejszej ewolucji. Badania kosmogoniczne prowadzą także do rozwiązania takich problemów jak pojawienie się pierwiastki chemiczne I promieniowanie kosmiczne, pojawienie się pól magnetycznych i źródeł emisji radiowej.

Rozwiązanie problemów kosmogonicznych wiąże się z dużymi trudnościami, gdyż powstawanie i rozwój ciał niebieskich następuje tak wolno, że nie da się prześledzić tych procesów poprzez bezpośrednie obserwacje; Czas wydarzeń kosmicznych jest tak długi, że cała historia astronomii w porównaniu z ich czasem trwania wydaje się chwilą. Dlatego ustala się kosmogonię na podstawie porównania jednocześnie obserwowanych właściwości fizycznych ciał niebieskich cechy charakteru kolejne etapy ich rozwoju.

Niedostatek danych faktograficznych powoduje konieczność sformalizowania wyników badań kosmogonicznych w formie hipotez, tj. założenia naukowe oparte na obserwacjach, obliczeniach teoretycznych i podstawowych prawach natury. Dalszy rozwój hipoteza pokazuje, w jakim stopniu odpowiada ona prawom natury i ujęcie ilościowe fakty, które przewidziała.

Astronomowie z przeszłości proponowali wiele teorii na temat powstania Układu Słonecznego, a w latach czterdziestych XX wieku radziecki astronom Otto Schmidt zaproponował, że Słońce krążące wokół centrum Galaktyki przechwyciło chmurę pyłu. Z substancji tej ogromnej chmury zimnego pyłu powstały zimne, gęste ciała przedplanetarne – planetozymale.

Pochodzenie Układu Słonecznego

Wiek najstarszych skał znalezionych w próbkach gleba księżycowa i meteorytów wynosi około 4,5 miliarda lat. Obliczenia wieku Słońca dały bliską wartość - 5 miliardów lat. Powszechnie przyjmuje się, że wszystkie ciała tworzące obecnie Układ Słoneczny powstały około 4,5-5 miliardów lat temu.

Według najbardziej rozwiniętej hipotezy wszystkie powstały w wyniku ewolucji ogromnej chmury zimnego gazu i pyłu. Hipoteza ta dość dobrze wyjaśnia wiele cech budowy Układu Słonecznego, w szczególności znaczące różnice między obiema grupami planet.

W ciągu kilku miliardów lat sama chmura i jej materia składowa uległy znaczącym zmianom. Cząsteczki tworzące tę chmurę krążą wokół Słońca po różnych orbitach.

W wyniku niektórych zderzeń cząstki ulegały zniszczeniu, a w innych łączyły się w większe. Powstały większe skupiska materii – zarodki przyszłych planet i innych ciał.

Potwierdzeniem tych pomysłów można również uznać „bombardowanie” planet meteorytami - w rzeczywistości jest to kontynuacja procesu, który w przeszłości doprowadził do ich powstania. Obecnie, gdy w przestrzeni międzyplanetarnej pozostaje coraz mniej materii meteorytowej, proces ten jest znacznie mniej intensywny niż w przeszłości. początkowe etapy powstawanie planet.

Jednocześnie w chmurze nastąpiła redystrybucja materii i jej zróżnicowanie. Pod wpływem silnego ogrzewania z okolic Słońca odparowały gazy (głównie te najbardziej powszechne we Wszechświecie – wodór i hel), a pozostały jedynie stałe, ogniotrwałe cząstki. Z tej substancji powstała Ziemia, jej satelita, Księżyc i inne planety ziemskie.

Podczas powstawania planet, a później przez miliardy lat, w ich wnętrzach i na powierzchni zachodziły procesy topnienia, krystalizacji, utleniania i inne. procesy fizyczne i chemiczne. Doprowadziło to do istotnej zmiany pierwotnego składu i struktury materii, z której powstają wszystkie obecnie istniejące ciała Układu Słonecznego.

Daleko od Słońca, na obrzeżach chmury, te lotne substancje zamarzły na cząsteczkach pyłu. Względna zawartość wodoru i helu okazała się podwyższona. Z tej substancji powstały gigantyczne planety, których rozmiar i masa znacznie przewyższają planety ziemskie. Przecież objętość peryferyjnych części obłoku była większa, a zatem masa substancji, z której powstały planety odległe od Słońca, była większa.

Dane o naturze i składzie chemicznym satelitów gigantyczne planety otrzymał w ostatnie lata używając statek kosmiczny, stało się kolejnym potwierdzeniem słuszności współczesnych wyobrażeń o pochodzeniu ciał Układu Słonecznego. W warunkach, gdy wodór i hel, które trafiły na obrzeża obłoku protoplanetarnego, stały się częścią planet-olbrzymów, ich satelity okazały się podobne do Księżyca i planet ziemskich.

Jednak nie cała materia w obłoku protoplanetarnym stała się częścią planet i ich satelitów. Wiele grudek jego materii pozostało zarówno wewnątrz układu planetarnego w postaci asteroid i jeszcze mniejszych ciał, jak i na zewnątrz w postaci jąder komet.

Ewolucja Układu Słonecznego

Teoretycznie planety powstały wraz ze Słońcem mniej więcej w tym samym czasie i znajdowały się w stanie plazmy. jeden system powstały podczas oddziaływania grawitacyjne którzy obecnie to popierają. Następnie planety, jako układy mniej energochłonne, szybko przeszły na procesy syntezy jądrowej i molekularnej, tworzenie skorupy i ewolucję informacji.

Proces chłodzenia i utraty energii rozpoczął się od obrzeży układu. Odległe planety ostygły wcześniej, materia przeszła w stan molekularny i utworzyła się skorupa. Tutaj zewnętrzny czynnik informacyjny w postaci promieniowania kosmicznego jest powiązany z energetycznym uwarunkowaniem procesów. Oto co napisał W.I. Wernadski w 1965 roku: ...w historii planety Ziemia stale, naprawdę mamy do czynienia z energetyczną i materialną manifestacją Drogi Mlecznej - w postaci materii kosmicznej - meteorytów i pyłu (który często był uwzględniane przez geologów) i materialno-energetyczne, niewidzialne dla oka i świadomie przez człowieka, niedostrzegalne, przenikające promieniowanie kosmiczne. Inny autorytatywny badacz ubiegłego stulecia, Hess, udowodnił w 1933 r., że te promieniowanie – przepływy – jest stale wprowadzane na naszą planetę, do jej biosfery cząstki elementarne, powodując jonizację powietrza, którego znaczenie w energii skorupy ziemskie najważniejszy.

Tworzenie się skorupy planety jest interakcją energetyczno-informacyjną, po której układ planetarny zostaje włączony w proces galaktycznej wymiany informacji. Kolejny kwant strat energii przez układ planetarny zostaje zastąpiony wzrostem poziomu informacji oszczędzającej energię. Biopolimery pod zwiększonym wpływem informacji zewnętrznej tworzą złożone konglomeraty molekularne, których rozwój prowadzi do powstania żywej komórki i życie organiczne. Naukowcy od dawna dyskutują o roli czynników zewnętrznych w powstaniu życia. Jedną z pierwszych wersji przedstawił Arrhenius (1859-1927), mówiąca, że wśród rozproszonego w próżni kosmicznego pyłu powinny znajdować się niezliczone zarodniki – zarodki żywej materii pochodzące z planet, planety ziemskie i z biegiem czasu zostają ponownie złapani. Inną wersją było przenoszenie żywych istot za pomocą meteorytów. Nie odrzucając tych wersji, jesteśmy skłonni wierzyć, że głównym przekazem są nie tylko wpływy materialne, ale materialno-informacyjne, falowe i polowe.

Jak każda struktura energetyczno-informacyjna, Układ Słoneczny charakteryzuje się wzrostem poziomu informacyjnego organizacji materii w miarę zmniejszania się potencjału energetycznego układu. Nie ma wątpliwości, że podczas procesu chłodzenia odległe planety ogólny potencjał energetyczny Układu Słonecznego był wyższy niż obecnie, więc poziom informacyjny życia na odległych planetach był z pewnością niższy niż to, co obserwujemy obecnie na Ziemi.

Wzrost poziomu interakcji informacyjnych w Układzie Słonecznym wzrastał wraz ze spadkiem ogólnego poziomu energii układu. Przyjęcie informacje zewnętrzne odległe planety wystąpiły z odpowiednią interakcją wewnętrzną poziom energii poziom systemu i informacji zewnętrznej. W tym czasie galaktyczny system wymiany energii i informacji właśnie wracał do równowagi. Co więcej, w miarę rozwoju Układu Słonecznego i całego Wszechświata, wymiana energii i informacji została wzbogacona o informacje wyższego poziomu, potencjał energetyczny zarówno poszczególnych atomów informacji (czyli Układu Słonecznego), jak i całej Galaktyki zmniejszył się.

Wracając do Układu Słonecznego, należy zauważyć, że najprawdopodobniej ewolucja odległych planet nastąpiła w krótszym czasie, ponieważ tempo ich chłodzenia było większe. Jednocześnie wysoki potencjał energetyczny Układu Słonecznego nie pozwolił im osiągnąć równowagi. Wszystkie te czynniki z pewnością nie miały na to wpływu rozwój informacji te systemy. Dlatego ich rozwój szybko osiągnął szczyt informacyjny, tj. taki ewolucyjny stan układu, w którym gęsta materia fizyczna wiążąca energię nie jest już w stanie chronić układu przed rozpadem energii. Jest to stan minimum energetycznego całego układu. Procesy dezintegracji najwyższych poziomów organizacji materii rozpoczynają się wraz z wyzwoleniem energii.

W skali Układu Słonecznego procesy rozpadu trwają bardzo długo; wszystkie sześć schładzających się planet Układu Słonecznego (Pluton, Neptun, Uran, Saturn, Jowisz, Mars) znajduje się w stanie rozkładu molekularnego, co powoduje ciągły spadek poziom energetyczny przejścia energii w próżnię fizyczną. Następnie procesy rozpadu molekularnego przekształcają się w rozpad jądrowy, zmniejszają się odległości międzyjądrowe i powstaje supergęsta materia. Na tych etapach rozkładu jest uwalniany do próżni maksymalna ilość energia.

Wniosek

Według nowoczesne pomysły, powstawanie Układu Słonecznego rozpoczęło się około 4,6 miliarda lat temu wraz z zapadaniem się grawitacyjnym małej części gigantycznego międzygwiazdowego obłoku molekularnego. Większość materii znalazła się w grawitacyjnym centrum zapadnięcia się planety, gdzie powstała gwiazda – Słońce. Materia, która nie wpadła do środka, utworzyła obracający się wokół niej dysk protoplanetarny, z którego później powstały planety, ich satelity, asteroidy i inne małe ciała Układu Słonecznego.

Hipoteza o powstaniu Układu Słonecznego z chmury gazu i pyłu - hipoteza mgławicowa- został pierwotnie zaproponowany w XVIII wieku przez Emmanuela Szwecjaborga, Immanuela Kanta i Pierre-Simona Laplace'a. Następnie jego rozwój odbył się przy udziale wielu osób dyscypliny naukowe, w tym astronomia, fizyka, geologia i planetologia. Z początkiem Era kosmosu w latach pięćdziesiątych XX wieku oraz wraz z odkryciem planet pozasłonecznych (egzoplanet) w latach dziewięćdziesiątych model przeszedł wiele testów i ulepszeń w celu wyjaśnienia nowych danych i obserwacji.

Przyjaciele! Ty masz niepowtarzalna okazja pomóż uczniom takim jak Ty! Jeśli nasza strona pomogła Ci znaleźć właściwą pracę, to z pewnością rozumiesz, jak dodana praca może ułatwić pracę innym.

Jeśli Twoim zdaniem Abstrakt jest kiepskiej jakości lub widziałeś już tę pracę, daj nam znać.