Сонячна система

Сонячна система: особливості і состав.

Нині основний вважається гіпотеза Хайла. Його буква стверджує, що спочатку було іонізоване газова хмара, з яких, під дією електромагнітних сил утворилося Сонце і певних відстанях від цього залишилися залишки цього газу. Гравітаційні сили Сонця притягали ці залишки, а магнітне полі зупиняло тяжіння, цим визначилося місце розташування планет.

Після виникнення планет аналогічним чином у планет утворилися спутники.

Саме Сонце є розпечений кулю діаметром 1 400 000 км. Воно включає у собі 99.87% всієї сонячної системи. Температура зовнішніх верств сягає 6000 градусів, внутрішніх верств 15 млн. градусів. Тиск всередині Сонця 15- 200 млн. атмосфер. Кожну хвилину на випромінювання Сонце здебільшого 240 млн. тонн, виділяючи дуже багато енергії (на Землю падає 180 більйонів кВт енергії). Крім цього Сонце посилає зі швидкістю 3000 км/сек потоки заряджених атомів водню, потрапляючи у повітря Землі, викликають полярне сяйво і магнітні бури.

Відстані від планет до Сонця утворюють закономірну послідовність — проміжки між сусідніми орбітами зростають з видаленням від поверхні Сонця. Ці закономірності руху планет разом із розподілом їх у дві групи з фізичним властивостями зазначають, що Сонячна система має не є випадковим зборами космічних тіл, а виникла єдиному процесі. Завдяки майже кругової формі планетних орбіт та очі великою проміжкам з-поміж них виключена можливість тісних зближень між планетами, за яких вони міг би істотно змінювати своє спрямування результаті взаємних притяжений.

Планети обертаються як і навколо своєї осі, причому майже в усіх планет, крім Венери й Урана, обертання відбувається у тому самому напрямі, що її звернення навколо Сонця. Надзвичайно повільне обертання Венери відбувається у напрямку, а Уран обертається хіба що лежачи при боці. Більшість супутників звертаються навколо своїх планет у тому напрямі, у якому відбувається осьове обертання планети. Орбіти таких супутників зазвичай кругові і поблизу площині екватора планети, створюючи зменшене подобу планетної системы.

Сонце з усією сонячної системою рухається у просторі щодо інших зірок у бік сузір'я Геркулеса зі швидкістю 20 км/сек.

Сонячна система складається з Сонця і 9-те планетсупутників: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон. Крім цього сонячна система має як 1600 малих планет (астероїдів), близько 100 відомих короткоперіодичних планет, понад 50 відсотків метеорних роев.

До основних рис планет наведені у таблиці 1.

Таблиця 1.

|Название |Диаметр|Масса в ед.|Расстоя-ни|Период |Період | |планети |км |Землі |е від Солнц|вращения |обраще-ни| | |(прибл.|(6*10²⁴ | | |я навколо | | |) |кг) |(прибл.) | |Сонця | |Меркурій |4900 |0,55 |0,4 |59 діб |88 діб | |Венера |12 200 |0,82 |0,7 |243 дня |225 дня | |Земля |12 800 |1,0 |1,0 |24 години |1 рік | |Марс |6800 |0,1 |1,5 |23,5 часа|1,9 року | |Юпітер |142 000 |317,7 |5 | |11,9 року| |Сатурн |120 000 |95 |10 |10часов | | |Уран |52 000 |14,6 |20 |10,7 часа|29 років | |Нептун |50 000 |17 |30 | |84 року | |Плутон |3000 |1,7 |40 |10,8 часа|164,8 років| | | | | | | | | | | | |16 годин |217 років | | | | | |6,4 діб| |.

Чотири планети, найближчі до Сонцю, планети Земний групи, невеликі, складаються зі щільного кам’янистого речовини і металів. Планети-гіганти — Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун — набагато массивнее, перебувають у основному з легких речовин і тому, попри велике тиск у їх надрах, мають малу щільність. Дев’яту планету — Плутон, повидимому, не можна зарахувати ні до однієї з дві групи. По хімічним складом він близький до групи планетгігантів, а, по розмірам до земної группе.

Меркурій — найближча до Сонцю планета Сонячної системи. Через близькості до Сонцю і малих видимих розмірів Меркурій довго залишалися маловивченій планетою. Тільки 1965 г. завдяки застосуванню радіолокації був заміряний період обертання Меркурія навколо своєї осі. Вісь обертання Меркурія майже перпендикулярна площині його орбіти. Як підказали радионаблюдения, температура лежить на поверхні Меркурія у пункті, де Сонце перебуває у зеніті сягає 620 До. Температура нічного півкулі близько 110 До. З допомогою радионаблюдений вдалося визначити теплові властивості зовнішнього покрою планети, які опинилися близькими до властивостями тонко роздрібнених порід місячного реголіту. Причиною такої стану порід, очевидно, є безперервні удари метеоритів, майже ослабляемые разряжённой атмосферою Меркурія. Висловлюється гіпотеза — про тому, що Меркурій має потужну силикатную оболонку (500 — 600 км.), а решта 50% обсягу займає залозисте ядро. Життя на Меркурії через дуже високою денний температури й відсутності рідкої води неспроможна існувати. Супутників Меркурій не имеет.

Венера — друга за відстанню від поверхні Сонця і найближча до Землі планета Сонячної системи. Венера — найяскравіше світило на небі після Сонця і Місяця відома людей із давнину. Період обертання Венери так важко таки вдавалося встановити через щільною атмосфери і хмарного шару, огортають цю планету. Існування атмосфери Венери було знайдено в 1761 р. М. У. Ломоносовим при спостереженнях проходження її по диску Сонця. У атмосфері Венери міститься близько 0,1% водяної пари та 97% вуглекислого газу. Вони створюють на атмосфері Венери парниковий ефект, що призводить до дужого разогреванию планети. Причина цього у цьому, що обидві газу інтенсивно поглинають інфрачервоні (теплові) промені, генеровані нагрітої поверхнею Венери. Температура її досягає майже 500 0 З. Земля — одне з планет Сонячної системи. Подібно інших планет вона рухається навколо Сонця по еліптичної орбіті. Відстань від Землі до Сонця різних точках орбіти неоднакове. Більша частина Землі (до 71%) займає Світовий океан. Один із особливостей Землі - її магнітне полі, завдяки якому ми можемо користуватися компасом. Магнітний полюс Землі, якого притягається північний кінець стрілки компаса, не збігаються з Північним географічним полюсом. Під впливом сонячного вітру магнітне полі Землі спотворюється і їх отримує «шлейф» у бік від Сонця, який виходить на сотні тисячі кілометрів. Маса Землі знайдено з експериментальних вимірів фізичної постійної тяжіння і прискорення сили тяжкості. Для маси Землі отримано значення 5,976*10 24 кг. Земля має природний єдиний супутник — Луну.

Марс — четверта за відстанню від поверхні Сонця планета Сонячної системи. На звёздном небі вона здається як немигающая точачи червоного кольору, яка раз у раз значно перевищує за блиском зірки першої величини. За основними фізичним характеристикам Марс належить до планет земної групи. По хімічним складом марсіанська атмосфера відрізняється від земної і містить 95,3% вуглекислого газу з додатком 2,7% азоту, 1,6% аргону, 00,7% окису вуглецю, 0,13% кисню і близько 0,03% водяної пари, зміст якого змінюється, і навіть домішки неону, криптона, ксенона.

Обидва супутника Марса рухаються майже напевно у площині його екватора. Розміри Фобоса становлять близько 27 км, а Демосу — близько 15 км. Поверхня супутників Марса складається з дуже темних мінералів і покрита численними кратерами.

Юпітер — п’ята за відстанню від поверхні Сонця і найбільша планета Сонячної системи.. Юпітер, подібно сонцю, обертається не як твердий тіло — швидкість обертання неоднакова у різних широтах. Через швидкого обертання ця планета має сильне стиснення у полюсів. Вісь обертання Юпітера майже перпендикулярна до площині його орбиты. Даже у невеликий телескоп видно полярне стиснення Юпітера і шпальти з його поверхні, паралельні екватору планети. Спектральні дослідження Юпітера показали, що атмосфера його складається з молекулярного водню та її сполук: метану і аміаку. У невеликих кількостях присутні й етан, ацетилен, фосген і водяний пар. Хмари Юпітера складаються з кристаликів і крапельок аміаку. Можна вважати, що атмосфера Юпітера на 74% складається з водню і 26% з гелію. Перед метану доводиться трохи більше 0,1% складу атмосфери планети (щодо маси). Магнітне полі планети виявилося складним; і полягає ніби з двох полів: дипольного (як полі Землі), яке простирається до $ 1,5 млн. кілометрів від Юпітера, і дипольного, що посідає решту магнітосфери. Напруженість магнітного поля у поверхні удвадцятеро більше, ніж Земле.

Юпітер має 13 супутників. Перші 4 супутника відкриті ще Галилеем (Іо, Європа, Ганімед, Каллісто). Вони, і навіть внутрішній, найближчий супутник Амальтея рухаються майже площині екватора планети. Найбільш зовнішні 4 супутника Юпітера звертаються навколо планети у напрямі. По даним, отримані за американських космічних апаратів «Мандрівник», Юпітер оточений в екваторіальній області системою кілець. Кільце розміщено на відстані 50 000 кілометрів від поверхні планети, його ширина близько 1 000 км.

Сатурн — друга за величиною серед планет Сонячної системи. Його екваторіальний діаметр лише трохи менше, ніж в Юпітера, але з масі Сатурн поступається Юпітеру більш як утричі і має дуже низьку середню щільність — близько 0,7 г/см3. Низька щільність пояснюється лише тим, що планетигіганти складаються головним чином із водню і гелію. У телескоп видно витягнуті вздовж екватора темні смуги, звані також поясами, й світлі зони, але це деталі менш контрастні, ніж Юпітері, й окремі плями в них спостерігаються набагато рідше. Сатурн оточений кільцями, що добре видно в телескоп як «вушок» з обох боків диска планети. Кільця Сатурна — одне з дивних і залученні цікавих утворень в Сонячну систему. Пласке система кілець оперізує планету навколо екватора і не зтикається з поверхностью.

У Сатурна відомо 10 супутників. Це Мимас, Энцелад, Тефия, Діон, Рея, Титан, Гіперіон, Япет, Феба, Янус. Останній — найближчий до Сатурну, рухається настільки близько до планети, що знайти його вдалося лише за затемнень кілець Сатурна, створюють разом із планетою яскравий ореол до поля зору телескопа. Найбільший супутник Сатурна — Титан — одне із найбільших супутників в Сонячну систему за розміром та массе.

Уран — сьома усе своєю чергою від поверхні Сонця планета Сонячної системи. Дуже далекий від поверхні Сонця і освітлений порівняно слабко. У групі тих ділянках, де Сонце лежить у зеніті, температура на Урані (точніше на видимої поверхні хмар) становить близько -215оС. За цих умов деякі гази замерзають. У складі атмосфери Урана по спектроскопическим спостереженням знайдено водень й невеличка домішка метану. У щодо великому кількості є, по непрямим ознаками, гелий.

Однією незвичайної особливістю Урана є система які оперізують кілець. Вони складаються з багатьох окремих непрозорих і, очевидно, дуже темних частинок. На відміну від кілець Сатурна кільця Урана — вузькі, як б «ниточные» освіти. Не видно в відбитому світі і виявляються лише з сильному ослаблення блиску зірок, котрі опинилися для земного спостерігача позаду кілець при орбітальному русі планети. Удалённость кілець від центру Урана становить від 1,6 до 1,85 радіуса планеты.

Супутники Урана — Миранда, Аріель, Умбриэль, Титания і Оберлон обертаються по орбітам, площині яких практично збігаються між собою. Система загалом відрізняється надзвичайним нахилом — її площину майже перпендикулярна до середньої площині всіх планетних орбит.

Нептун — восьма за ліком планета Сонячної системи. Нептун відкрили незвичний спосіб. Було виявлено, що Уран рухається ні тому що йому потрібно було рухатися під впливом тяжіння Сонця і відомих у той час планет. Тоді запідозрили існування ще однієї масивною планети і спробували предвычислить її становище на небі. Цю надзвичайно складну завдання незалежно друг від друга успішно вирішили англійський астроном Дж. Адамс і француз У. Леверье. Відкриття Нептуна мало найбільше значення, насамперед тому, що його послужило блискучим підтвердження закону всесвітнього тяжіння, належного основою розрахунків. Деталі лежить на поверхні Нептуна розрізнити дуже трудно.

У Нептуна усього дві супутника. Перший Тритон, відкритий 1846 р., через два тижні після відкриття самого Нептуна. За розмірами і масі він більше Місяця. Має зворотний напрямок орбітального руху. Другий супутник — Нереїда — дуже малий, має сильно витягнутої орбітою. Відстань від супутника до планети змінюється у межах від 1,5 до 9,6 млн. км. Напрям орбітального руху — прямое.

Плутон відкрили Клайдосом Томбо (США) в 1930 р. З 9 відомих великих планет Сонячної системи Плутон найбільш удалён від поверхні Сонця. Через величезної удалённости від поверхні Сонця і слабкої освещённости вивчати Плутон дуже складно. Поверхня Плутона, нагреваемая Сонцем до мінус 220оС, навіть у найменш холодних полудневих ділянках, покрита, очевидно, снігом з замерзлого метану. Атмосфера планети виряджена і складається з газоподібного метану з можливою домішкою інертних газов.

У планети Плутон також вдалося знайти у 1978 р. супутник. Це відкриття має дуже велике значення, по-перше, оскільки дає можливість точно обчислити масу планети за даними про період звернення супутника і, по-друге, у зв’язку з дискусією у тому, чи сам Плутон «потерявшимся» супутником Нептуна.

Супутник Плутона щодо яскравий, але розташований настільки близько до планеті, що його зображення на фотознімках зливається із зображенням Плутона, лише трохи виступаючи те з однієї, те з з іншого боку. Плутон полягає з летючих хімічних елементів і сполук, тобто. приблизно такою самою склад, як планети-гіганти та його спутники.

Походження человека.

Перші примати з’явилися близько 70 млн. років тому вони, перші людиноподібні з’явилися мавпи — 34 млн. років назад. Собственная родовід завжди цікавила людей більше, ніж походження рослин і тварин. Спроби зрозуміти й пояснити, як виник людина, відбито у віруваннях, легендах, сказаннях найрізноманітніших племен і народів. Тривалий час наукові знання були надто уривчастими і неповними, щоб покінчити з проблемою походження людини. Лише 1857 року Ч. Дарвин висловив гіпотезу, а 1871 року у своїй праці «Походження чоловіки й статевої відбір» переконливо довів, що люди походять від мавпи, а чи не створено актом божественного твори, як вчить церква. «Якщо ми станемо нарочито заплющивши очі, то, при рівні знань зможемо приблизно дізнатися наших прабатьків, і ми нема чого соромитися їх», — писав Ч.Дарвин.

До 80-х років нашого століття численні копалини знахідки і використання найрізноманітніших методів дослідження дозволили значно прояснити питання еволюції людиноподібних, хоч і зараз неможливо з упевненістю сказати, від яких саме мавпоподібних предків стався человек.

Спільність чоловіки й хребетних тварин підтверджується спільністю плану їх будівлі: скелет, нервова система, системи кровообігу, дихання, травлення. Особливо переконливо кревність людини і тварин можна знайти при порівнянні їх ембріонального розвитку. На його ранніх етапах зародок людини важко від зародків інших хребетних тварин. У віці 1,5 — 3 місяців нього є зяброві щілини, а хребет закінчується хвостом. Тривалий час зберігається подібність зародків чоловіки й мавпи. Специфічні (видові) людські особливості виникають тільки найпізніших стадіях развития.

Рудименти і атавізми служать важливим свідченням кревності людини з тваринами. Рудиментів у тілі людини близько 90 відсотків: копчиковая кістку (залишок редуцированного хвоста); складка у Професорському куточку очі (залишок мигательной перетинки); тонкі волосся на тілі (залишок вовни); відросток сліпий кишки — апендикс та інших. Всі ці рудименти безкорисними в людини і є спадщиною тварин предків. До атавізмам (надзвичайно сильно розвиненим рудиментам) ставляться зовнішнє хвіст, з яким дуже рідко, але народжуються люди; багатий волосяний покрив в очах і тілі; многососковость, сильно розвинені ікла і др.

Спільність плану будівлі, подібність зародышевого розвитку, рудименти, атавізми — безперечні докази тваринного походження чоловіки й свідчить про те, що людина, як і домашні тварини, — результат тривалого історичного поступу органічного мира.

По будовою і фізіологічним особливостям найближчі родичі людини — людиноподібні мавпи, чи антропоиды (від грецьк. антропос — людина). До них належать шимпанзе, горила, орангутанг. Про близьку кревність між людиною і антропоидами свідчать подібні деталі будівлі: загальний характер статури, редукція хвоста, хватательная пензель з пласкими нігтями і противопоставленным великим пальцем, форма очей і вух, однакове число різців, іклів і корінних зубів; повна зміна молочних зубів й багато іншого. Дуже важливі риси фізіологічного подібності: загальні групи крові, хвороби (туберкульоз, грип, віспа, холера, СНІД, запалення легких) і паразити (наприклад, головна воша). Виявлено вражаюча близькість хромосомного апарату. Ретельне вивчення вищої нервової діяльності людиноподібних мавп виявило близькість цих тварин до людини і з ряду їх поведінкових реакцій. У цьому плані особливо показова спроможність використовувати різні предмети в ролі найпростіших знарядь. Вивчення всіх особливостей будівлі та розвитку показує, що людина належить сімейства Гомініди загону Примати класу Ссавці. Проте між людиною і людиноподібними мавпами є держава й корінні відмінності. Тільки людині властиво справжнє прямо ходіння і пов’язані з цим особливості будівлі S-образного хребта з отчетливыми шийними і поперековими звивинами, низьким розширеним тазом, уплощенной в переднезаднем напрямі грудною клітиною, пропорціями кінцівок (подовження ніг порівняно з руками), склепінної стопою з масивним і наведених великим пальцем, і навіть особливості мускулатури і розташування внутрішніх органів. Пензель людини здатна виконувати самі різноманітні і високоточні руху. Череп людини вищий і округлений, немає суцільних надбрівних дуг; мозкова частина черепа в більшою мірою переважає над лицьової, лоб високий, щелепи слабкі, з маленькими іклами, психічний виступ чітко виражений. Мозок людини приблизно 2,5 рази більше мозку людиноподібних мавп. Людина сильно розвинена кора великих півкуль мозку, де розташовано найважливіші центри психіки мови. Лише людина має членороздільної промовою, у зв’язку з цим йому характерно розвиток лобової, тім'яної і скроневої часткою мозку, наявність особливого головного мускула в гортані та інших анатомічних особенностей.

Останнім часом вчені запропонували зовсім нове спосіб визначення рівня кревності будь-яких живих організмів. Вони порівнюють, наскільки збігається будова ДНК двох живих істот. Чим менший збігів — то більше кревність. Цей метод застосували і до людиноподібним мавпам. Після порівняння з’ясувалося, що людина відрізняється від шимпанзе всього на 2,5%, трохи більше — від горили, як від нижчих мавп — понад 10%.

Кількість хромосом в усіх людиноподібних мавп — 48, в людини — 46. Різниця в хромосомних числах обумовлена тим, що хромосома людини освічена злиттям двох хромосом. Порівняння білків чоловіки й шимпанзе показало, що у 44 білках послідовності амінокислот відрізняються вони тільки 1%. Багато білки чоловіки й шимпанзе, наприклад гормон зростання, взаимозаменимы.

Найбільш близький людина до африканським людиноподібним мавпам — до горилле і особливо до шимпанзе. У ДНК чоловіки й шимпанзе щонайменше 90% подібних генов.

Квантово — механічна картина будівлі атома.

Найбільша революція у фізиці збіглася з початком ХХ століття. Спроби пояснити спостережувані на дослідах закономірності розподілу енергії в спектрах теплового випромінювання (електромагнітного випромінювання нагрітого тіла) виявилися несостоятельными.

Після відкриття Планка почала розвиватися нова, найсучасніша і глибока фізична теорія — квантова теорія. Розвиток її завершено і по цей день.

Перша модель атома було запропоновано англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном, який відкрив електрон. На думку Томсона, позитивного заряду атома займає обшир атома і розподілено у тому обсязі із постійною щільністю. Найпростіший атом — атом водню — є позитивно заряджений кулю, у якому перебуває електрон. У більш складних атомів в позитивно зарядженому кулі перебуває по кілька електронів, отже атом подібний до кексу, у якому роль родзинок грають электроны.

Проте модель атома Томсона опинилася у повному суперечності з дослідами дослідження розподілу позитивного заряду в атомі. Ці досліди, вироблені вперше Еге. Резерфордом, зіграли на вирішальній ролі у сенсі будівлі атома.

Резерфорд створив планетарну модель атома: електрони звертаються навколо ядра, аналогічно, як планети звертаються навколо Сонця. Ця модель проста, обгрунтована експериментально, але з дозволяє пояснити стійкість атомов.

Вихід із вкрай затруднительного положення у теорії атома знайшли у 1913 р. датським фізиком Нільсом Бором по дорозі її подальшого розвитку квантових поглядів на процесів у природі. Послідовної теорії атома Бор, проте, назву. Він вигляді постулатів сформулював основні становища нову теорію. Причому як закони класичної фізики не відкидалися їм беззастережно. Нові постулати скоріш встановлювали лише ті обмеження на допущені класичної фізикою движения.

Перший постулат Бору говорить: атомна система може тільки в особливих стаціонарних, чи квантових, станах, кожному у тому числі відповідає певна енергія; в стаціонарному стані атом не излучает.

За другим постулату Бору випромінювання світла відбувається за переході атома з стаціонарного стану з більшою енергією в стаціонарне стан із меншою енергією Енергія излученного фотона дорівнює різниці енергій стаціонарних состояний:

При поглинанні світла атом переходить з стаціонарного стану з меншою енергією в стаціонарне стан із більшої энергией.

Успіх теорії Бору був тією щонайменше разючою, і цікава всім ученим стало ясно, що Бор знайшов правильний шлях розвитку теорії. Цей шлях навів згодом до створення стрункої теорії руху микрочастиц—квантовой механіки. Введення ЄІАС у фізику квантових уявлень вимагало радикальної перебудови, як механіки, і електродинаміки. Ця перебудова була було здійснено у початку другий чверті ХХ століття, коли було створено нові фізичні теорії: квантова механіка і квантова электродинамика.

У 1911 г. англійський фізик Ернест Резерфорд провів ряд дослідів, які показали, кожен атом містить, окрім однієї чи навіть кількох електронів, іншу частку, звану ядром атома. Кожне ядро несе позитивний заряд. Він дуже мало — діаметр ядра становить лише близько 10−14м, але це надзвичайно важка — найлегше ядро в 1836 раз важче электрона.

Є багато різних видів ядер, причому ядра атомів одного елемента від ядер атомів іншого елемента. Ядро атома водню (протон) має такий самий електричний заряд, як і електрон, але протилежного знака (позитивного заряду замість негативного). Ядра інших атомів мають позитивні заряди, аж в число разів перевищуючи величину цього основного заряду — заряду протона.

Хоча детальне будова ядер і встановлено, фізики одностайно приймають, що ядра вважатимуться які з протонів і нейтронів. Спочатку за приклад розглянемо дейтрон. Це ядро атома важкого водню, чи атома дейтерію. Дейтрон має такий самий електричний заряд, як і протон, та його маса приблизно вдвічі перевищують масу протона. Вважають, що дейтрон складається з одного протона і самого нейтрона.

Ядро атома гелію, яка також називають альфа — часткою чи гелионом, має електричний заряд, вдвічі перевищує заряд протона, й безліч приблизно в чотири рази більше маси протона.

Відкриття складного будівлі атома — найважливіший етап становлення сучасної фізики. У процесі створення теорії будівлі атома, що дозволило пояснити атомні спектри, було відкрито нових законів руху мікрочастинок — закони квантової механики.

1 М., Педагогіка, 1980 Астрономия,.

2 Учеб. для 11 кл. середовищ. шк.,.

М., Просвітництво, 1990 3 Біологія: Посібник для підготовчих відділень і вступників у вузи / Н. П. Соколова, І.І. Андрєєва, Л. Н. Катонова, К. С. Родман; Під редакцією Н.П. Соколовій. — 2-ге вид., испр. і доп. — М., Высш.шк., 1994. 399 з. 4 Машкін М. Ф. Квантова фізика М., 1986 р. 5 Потеев М. И. Концепції сучасного природознавства, Санкт-Петербург, Пітер, 1999 г.