Urok32-Происхождение Солнечной системы

Урок 32

Тема: Происхождение Солнечной системы

Планеты

Карликовые планеты

Солнечная система, решение МАС 24.08.2006г

Мысли о существовании других миров высказывались еще древнегреческими философами до нашей эры: Ливкипп, Демокрит, Эпикур. Также мысль о существовании у звезд других планет высказал в 1584г Джордано Бруно (1548-17.02.1600, Италия). Планетные системы рождаются у звезд второго поколения, рождаемых в туманностях обогащенных тяжелыми элементами.

Закономерности в Солнечной Системе

1 . Орбиты всех планет лежат практически в одной плоскости (плоскостью Лапласа ).

2 . Эксцентриситеты орбит планет очень малы.

3 . Среднее расстояние планет от Солнца подчиняется правилу Тициуса-Боде .

4 . Планеты движутся вокруг Солнца в направлении его вращения, как и их спутники.

5 . Астероиды (Главный пояс) расположены там, где должна быть планета.

6 . Все планеты Солнечной системы, кроме планет ближайших к Солнцу, Меркурия и Венеры, имеют естественные спутники.

7 . Наблюдается положительная корреляция угловой скорости вращения планет с их массой: чем больше масса, тем больше и скорость вращения. Исключения - Меркурий и Венера.

8. В параметрах движений планет и их спутников выдерживаются соизмеримости, указывающие на явления резонанса.

9. Большинство планет (исключая Венеру и Уран) вращаются в направлении обращения вокруг Солнца.

10. На долю планет приходится 98% количества движения в Солнечной системе при всего 0,1 массы Солнца.

11. По своим физическим характеристикам планеты резко делятся на земную группу и гиганты.

12. Равенство угловых размеров Солнца и Луны при наблюдениях с Земли, обеспечивающее нам возможность наблюдать полные (не кольцеобразные) солнечные затмения.

13.   Равенство отношений диаметра Солнца к диаметру Земли и расстояния от Солнца до Земли к диаметру Солнца.

14.  Равенство периода обращения Луны вокруг Земли периоду ее вращения вокруг оси.

15. "Солнечный квадрат" (1943г). Отношение квадратов средних послемаксов солнечного цикла (Р=6.52 лет) к квадрату средних передмаксов (N=4.61 года) равно 2.

Образование Солнечной системы

Отто Юльевич ШМИДТ (18.09.1891-7.09.1956) математик и геофизик Теория изложена в апреле 1951 года, а окончательно опубликована в 1959г.

1.   Глоба, в которой возникает протозвезда (в частности наше Солнце), сжимается, увеличивая скорость вращения. В ходе более быстрого сжатия протозвезды, она образует диск из вещества, окружающего будущую звезду. Часть в первую очередь близлежащего вещества диска падает на образующуюся звезду под действием силы тяготения. Газ и пыль, оставшаяся в диске и обладающая избыточным моментом вращения, постепенно охлаждается. Вокруг протозвезды формируется газопылевой протопланетный диск.

2.   Охлажденное вещество в диске становясь более плоским, уплотняясь, начинает собираться в небольшие сгустки – планетезимали, образуя рой миллиардов сгустков размером около километра, которые при своем движении сталкивались, разрушаясь и объединяясь. Наиболее крупные сохранились - образуя планетные ядра, а с их ростом увеличивающаяся сила тяготения способствовала поглощению близко расположенных планетезималей и притяжению окружающего газа и пыли. Таким образом через 50 млн.лет образовались гигантские газовые планеты. В центральной части диска происходило дальнейшее развитие протозвезды - сжимается и разогреваться.

3.  Через 100 млн.лет протозвезда превращается в звезду. Возникшее излучение нагревает облако до 400К, образуется зона испарения и начинается выталкивание водорода и гелия на более удаленное расстояние, оставляя вблизи более тяжелые элементы и имеющиеся крупные планетезимали (будущие планеты земной группы). В процессе гравитационной дифференциации вещества (разделения на тяжелые и легкие) образуется ядро планеты и ее мантия.

4.  В наружной, более удаленной от Солнца части Солнечной системы на 5 а.е. образуется зона намерзания с температурой примерно 50К и здесь образовались большие планетные ядра, которые оказались способными удержать некоторое количество газа в виде первичного облака. В нем в дальнейшем сформировалось большое число спутников, а из остатков кольца.

Изображение протопланетных дисков возле четырех звезд в туманности Ориона

Возраст тел в Солнечной системе

Определение возраста основано на использовании радиоизотопного метода - исследования содержания радиоактивных элементов (изотопов) в породах. Метод предложен в 1902г Пьером Кюри и разработан совместно с Эрнестом Резерфорд .

   Радиоактивный распад зависит от внешних факторов (Т, р, химических взаимодействий). Количество распавшихся атомов определяется формулой  N=N o . 2 -t/T , Т - период полураспада.

Так U 235 имеет период полураспада 710 млн.лет, а 238 U - 4,5 млрд.лет.

Возраст оценивают по соотношению 206 Pb/ 238 U , так как свинец конечный продукт распада.

Возраст Солнца   4,9 млрд. лет - относится к звездам второго поколения. 

Солнечная система имеет возраст более 4,6 млрд. лет .

Возраст Луны составляет 4 млрд 527 млн лет ( ± 20-30 млн лет). Возраст Земли (коры) составляет 3 млрд 960 млн. лет .

Жизнь на планете Земля появилась 3 млрд 416 млн лет назад.

Экзопланеты

По состоянию на 24.04.2007 года открыто 219 внесолнечных планет в 189 планетных системах, 21 многочисленная планетная система.

Первая экзопланета открыта в 1995 году у звезды 51 Pegasi, находящейся в 14,7 пк от нас астрономами Женевской обсерватории Мишель МАЙОР и Дидье КВЕЛОЦ .

Первая   планетарная система, напоминающая нашу открыта 13 июня 2002г астрономами Джеффри Марси и Пол Батлер у звезда 55 Cancri, удаленной на 41 св.год. Удалена от звезды на 5,5 а.е., период обращения 13 лет, масса от 3,5 до 5 масс Юпитера. Сейчас известно семь таких систем.

   С помощью орбитального телескопа Hubble Джон Дебес (John Debes) в начале мая 2004г впервые сфотографировал планету в другой системе на расстоянии примерно 100 световых лет от Земли, подтвердив открытие, полученное в начале 2004 года на телескопе VLT (Чили) у звезды 2M 1207 (красный карлик) массой в 5 масс Юпитера, а радиус орбиты в 55 а.е.

Астероидные диски у других планет

    С помощью космического телескопа Hubble у двух относительно недалеких звезд обнаружены пояса астероидов, похожие на пояс Койпера, имеющийся в нашей солнечной системе. Эти астероидные диски нашли при исследовании 22 близких звезд, похожих по характеристикам на наше Солнце. Для обнаружения диска блокировали свет центральной звезды.      Обе звезды (HD 53143 и HD 139664), имеющие многочисленные астероиды, находятся на расстоянии около 60 световых лет от нас. На снимках видно, что астероидный диск у звезды HD 53143 повернут к нам практически анфас, а у звезды HD 139664 - почти ребром.      Это не очень молодые звезды, им уже более 300 млн лет. Поэтому системы планет (если таковые у них есть) и астероидов, вращающихся вокруг них, уже должны в известной степени стабилизироваться, как в нашей Солнечной системе.