Планеты солнечной системы. Современный взгляд

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Гипотезы происхождения планет Солнечной системы

2. Современная теория происхождения планет Солнечной системы

Выводы

Список литературы

Приложения

Введение

Тысячелетиями пытливое человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, стремилось постигнуть его, вырваться за пределы микромира в макромир. Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начало и где конец Вселенной, как долго она существует, из чего состоит и где границы ее познания?

Уже два века проблема происхождения Солнечной системы волнует учёных нашей планеты. Этой проблемой занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, астрономы и физики XIX и XX столетий. На протяжении веков единственным источником сведений о звездах и планетах был для астрономов видимый свет. Наблюдая невооруженным глазом или с помощью телескопов, они использовали только очень небольшой интервал волн из всего многообразия электромагнитного излучения, испускаемого небесными телами. Астрономия преобразилась с середины нашего века, когда прогресс физики и техники предоставил ей новые приборы и инструменты.

Все это обуславливает актуальность темы «Планеты солнечной системы: современный взгляд».

Целью данной работы является теоретическое изучение вопроса, поставленного в теме реферата. Для реализации цели необходимо решение следующих задач: выделить основные гипотезы происхождения планет Солнечной системы; рассмотреть.

Объектом изучения данной реферативной работы является Солнечная система, предметом исследования - современный взгляд на происхождение планет Солнечной системы.

1. Гипотезы происхождения Солнечной системы

гипотеза солнечный система планета

Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по своим размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, девять больших планет, вместе с 61 спутником, более 100000 планет (астероидов), порядка десяти комет, а также бесчисленное множество метеорных движущихся как роями, так и в виде отдельных частиц. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела - Солнца. (Приложение 1, рисунок №1)

В настоящее время при проверке той или иной гипотезы о происхождении Солнечной системы в значительной мере основывается на данных о химическом составе и возрасте пород Земли и других тел Солнечной системы. Наиболее точный метод определения возраста пород состоит в подсчёте отношения количества радиоактивного урана к количеству свинца, находящегося в данной породе.

В середине XVIII века немецкий философ И.Кант предложил теорию образования Солнечной системы, основанную на законе всемирного тяготения. Она предполагала возникновение Солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в беспорядочном хаотическом движении. В 1796 году французский учёный П.Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности[5].

Во времена жизни Иогана Кеплера (1571 - 1630 годы) наука астрология не могла существовать отдельно от астрономии. Астрология занималась предсказанием судьбы человека в зависимости от расположения небесных светил Солнца, Луны и планет.

И. Кеплер в начале своей карьеры вынужден был составлять модные в то время астрологические календари. Вера И.Кеплера в астрономию покоилась «на точке зрения абсолютной необходимости, исключавшей из вселенной всякую случайность, как нечто объективное. В его представлении мир является единым целым, очень тесно связанным в своих частях: это - огромный часовой механизм, который Бог устроил и поддерживает на основании неизменных, незыблемых законов природы[2].

Летом 1595 года Кеплер, как ему показалось, подошёл к большому открытию: он решил, что им обнаружены важнейшие закономерности в строении мира, установлена первопричина взаимного расположения планет Солнечной системы.

Первый вопрос, на который Кеплер решил для себя ответить был следующий: почему существует только шесть планет, (во времена Кеплера было известно только шесть планет Солнечной системы, наблюдаемых невооружённым глазом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн) а не двадцать или сто? Этот вопрос был связан ещё с одним решением обеспечения относительной величины расстояний между траекториями движения планет. Ответ на эти два вопроса потребовали от учёного многолетних исследований, которые привели к открытию законов движения планет.

9 июля 1595 года после долгих и безрезультатных вычислений Кеплер, решая с учениками какую - то геометрическую задачу, начертил на классной доске равносторонний треугольник с вписанной в него и описанной около него окружностями. Внезапно его озарила мысль, которая явилась, по его мнению, ключом к разгадке тайны Вселенной. Прикинув отношение между радиусами окружностей, он заметил, что оно близко к отношению радиусов круговых орбит Сатурна и Юпитера, как они были вычислены Коперником[2].

В дальнейшем ход рассуждений был таким: Сатурн и Юпитер первые планеты (считая по направлению к Солнцу) и тетраидер первый правильный многогранник в геометрии. Правильных многогранников (у которых все грани и двугранные углы равны между собой) в природе не так уж и много, а именно пять. Важным свойством правильных многогранников является существование для каждого из них вписанного и описанного шаров (сфер) таких, что поверхность вписанного касается центра каждой грани правильного многогранника, а поверхность описанного шара проходит через все его вершины. Центры этих шаров совпадают между собой и с центром соответствующего многогранника[3].

Сравнив количества правильных многогранников и количество межорбитных пространств ответ казалось, был найден, осталось только решить вопрос об относительных расстояниях между орбитами планет: в сферу, на которой расположена орбита Сатурна, вписан куб, в него вписана следующая сфера Марса, додекаэдр, сфера Земли, икосаэдр, сфера Венеры, октаэдр, сфера Меркурия, в центре всей системы Солнце.

Электромагнитная гипотеза астрофизика Х.Альвена усовершенствованная и дополненная Ф.Хойлом заключается в следующем. По предположению Альвена Солнце имело сильное электромагнитное поле и окружавшую его туманность. Эта туманность состояла из нейтральных атомов, которые под действием столкновений и излучения ионизировались, превратившись в ионы которые, попадая в ловушки мощных силовых линий Солнца, увлекались за ним. Передавая свой вращательный момент газовому облаку, Солнце постепенно его теряло.

Эта теория имела свои недостатки, заключавшиеся в том, что атомы наиболее лёгких элементов должны были ионизироваться ближе к светилу, а атомы тяжёлых элементов - дальше. Исходя из данного заключения, образование планет должно было произойти так - ближайшие к солнцу планеты должны были состоять из более лёгких элементов, а отдаленные из более тяжёлых. Последующие наблюдения не стыковывались с этой теорией. Взяв за основу гипотезу Х.Альвена, астроном Ф.Хойл создал новую гипотезу, согласно которой Солнце, образовавшееся в недрах туманности быстро вращалось, момент этого вращения передавался туманности, которая постепенно превращалась в разгоняющийся диск, Солнце же начало останавливаться. В диске начали зарождаться планеты. Предполагая, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, могло произойти перераспределение углового момента[1].

2. Современная теория происхождения планет Солнечной системы

Согласно современным представлениям, планеты солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце миллиарды лет назад. Такая точка зрения наиболее последовательно отражена в гипотезе российского ученого, академика О.Ю. Шмидта (1891--1956), который показал, что проблемы космологии можно решить согласованными усилиями астрономии и наук о Земле, прежде всего географии, геологии, геохимии. В основе гипотезы О.Ю. Шмидта лежит мысль об образовании планет путем объединения твердых тел и пылевых частиц. Возникшее около Солнца газопылевое облако сначала состояло на 98% из водорода и гелия. Остальные элементы конденсировались в пылевые частицы. Беспорядочное движение газа в облаке быстро прекратилось: оно сменилось спокойным движением облака вокруг Солнца[1].

Пылевые частицы сконцентрировались в центральной плоскости, образовав слой повышенной плотности. Когда плотность слоя достигла некоторого критического значения, его собственное тяготение стало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчивым и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь друг с другом, они образовали множество сплошных плотных тел. Наиболее крупные из них приобретали почти круговые орбиты и в своем росте начали обгонять другие тела, став потенциальными зародышами будущих планет. Как более массивные тела, новообразования присоединяли к себе оставшееся вещество газопылевого облака. В конце концов сформировалось девять больших планет, движение которых по орбитам остается устойчивым на протяжение миллиардов лет.

С учетом физических характеристик все планеты делятся на две группы. Одна из них состоит из сравнительно небольших планет земной группы -- Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Их вещество отличается относительно высокой плотностью: в среднем около 5,5 г/см3, что в 5,5 раза превосходит плотность воды. Другую группу составляют планеты - гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают огромными массами. Так, масса Урана равна 15 земным массам, а Юпитера-- 318. Состоят планеты-гиганты главным образом из водорода и гелия, а средняя плотность их вещества близка к плотности воды. Судя по всему, у этих планет нет твердой поверхности, подобной поверхности планет земной группы. Особое место занимает девятая планета -- Плутон, открытая в марте 1930 г. По своим размерам она ближе к планетам земной группы. Не так давно обнаружено, что Плутон -- двойная планета: она состоит из центрального тела и очень большого спутника. Оба небесных тела обращаются вокруг общего центра масс[4].

В процессе образования планет их деление на две группы обусловливается тем, что в далеких от Солнца частях облака температура была низкой и все вещества, кроме водорода и гелия, образовали твердые частицы. Среди них преобладал метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В составе самых массивных планет -- Юпитера и Сатурна, кроме того, оказалось значительное количество газов. В области планет земной группы температура была значительно выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) остались в газообразном состоянии, и, следовательно, в состав планет не вошли. Планеты этой группы сформировались в основном из силикатов и металлов

Солнечная система - это система небесных тел, которая состоит из звезды Солнце и движущихся вокруг него девяти больших планет с их спутниками, а также бесчисленного множества малых планет, комет и метеорных тел. В состав Солнечной системы входит также какое-то количество газа, имеющегося в межпланетном пространстве и за пределами планетной системы. Теперь в составе Солнечной системы есть также искусственные объекты, которые вращаются вокруг Луны, Земли, других планет или непосредственно вокруг Солнца[1].

Вокруг Солнца в одном направлении и примерно в одной плоскости вращаются девять больших планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Эти планеты - самые значительные по массе тела Солнечной системы, кроме Солнца, хотя их общая масса составляет только одну семьсот пятидесятую часть массы Солнца.

Все планеты движутся по эллиптическим орбитам, но вытянутость этих орбит "на глаз" заметна только у двух крайних - у Меркурия и Плутона. У остальных - орбиты близки к круговым[3].

Последняя из этих планет, Плутон, резко отличается ото всех. Во-первых, она очень маленькая: её масса вместе со спутником Хароном составляет только одну четырёхсотую часть массы Земли, то есть в несколько раз меньше Луны! Во-вторых, она вращается по самой вытянутой орбите (эксцентриситет - 0,25, а у Земли - 0,017). В-третьих, орбита Плутона имеет самый большой угол наклона к плоскости остальной Солнечной системы (17,1 градуса). В-четвёртых, эта орбита пересекает орбиту другой планеты - Нептуна, то есть Плутон иногда находится ближе к Солнцу, чем Нептун. Видимо, Плутон - это не совсем полноценная планета, а оторвавшийся спутник Нептуна. До недавнего времени Плутон считался по массе близким к Земле, но оказалось, что это не так.

Остальные планеты - это "полноценные" планеты. Они изначально возникли как планеты, то есть вращались вокруг Солнца с самого рождения. Среди этих "полноценных" планет чётко различаются две группы:

Планеты земной группы - Меркурий, Венера, Земля, Марс.

Планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. (Приложение 2, таблица №1)

Планеты Земной группы отличаются не только размерами: они расположены ближе к Солнцу (а значит, сильнее обогреваются, движутся по орбитам быстрее, быстрее облетают вокруг Солнца), обладают другим химическим составом (из-за малой массы и близости к Солнцу не смогли удержать так много лёгких элементов - водорода, гелия), более плотные (с твёрдой поверхностью в отличие от планет-гигантов)[4].

Выводы

Исходя из всего вышеизложенного материала можно сделать вывод о том, что Солнечная система -- лишь крупица в масштабах Вселенной, ее строение было одним из главнейших объектов изучения учеными всех времен. В ней таится множество загадок и тайн, и хоть до сих пор нам открылась лишь малая их доля, есть и известные всем факты.

Так же было установлено, что условно все тела, составляющие Солнечную систему, делятся на четыре группы: это малые тела, спутники планет, планеты и Солнце. Существуют также и спутники малых тел, но для исследования их динамики на данный момент доступно слишком мало информации.

Следует особо отметить, что Солнце является центральным светилом солнечной системы. Следующими космическими телами есть планеты, их в Солнечной системе образовалось восемь (перечислены в порядке удаления от Солнца): Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Cатурн, Уран и Нептун. Далее следуют их спутники, и самые мелкие тела: метеоритные тела, кометы космическая пыль, притянутая гравитационным полем Солнца. Считавшаяся ранее девятой планетой системы -- Плутон, лишилась этого статуса в 2006 году.

Исходя из сегодняшних научных представлений, принято считать, что первым возникло Солнце как центральное тело. Его гравитационное поле захватило ближайшее газопылевое облако, из которого впоследствии сформировались прочие тела Солнечной системы.

Как видно из изученной литературы по теме данного реферативного исследования, однозначности в космогонических гипотезах нет и на сегодняшний день. Современная планетология и космогония до сих пор не может однозначно и доказательно ответить на два основных вопроса, стоящие перед учеными: является образование планетных систем во Вселенной закономерным явлением или же наша Солнечная система и ее планеты появилась в результате редчайшего стечения обстоятельств и является уникальным объектом в космическом пространстве; каков механизм образования Солнечной системы.

На сегодняшний день из всего множества рассмотренных гипотез можно выделить две наиболее значимые в развитии космогонии. Во-первых, это небулярная гипотеза Лапласа. Она послужила толчком к дальнейшему активному развитию естественнонаучной мысли в этом направлении. И во-вторых, гипотезу астронома Ф.Хойла.

Список литературы

1. Астрономическая картина мира и ее творцы / А. И. Еремеева.-М.: Недра, 2006.-224 с.

2. Белый Ю.А. «Иоган Кеплер 1571 - 1630» М. 2007.

3. Гусейханов М.К., Раджабов О.Р. Концепции современного естествознания. - М., 2005. 670 с.

4. Дубиищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - М., 2008. 607 с.

5. Хэнд Р. Утверждение Астрологии как научной дисциплины. Журнал ЕАФ НСГИ Зима, 2006.

Приложение 1

рисунок №1.

Таблица №1

Размещено на Allbest.ru