Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Южно-Уральский  государственный университет»

Факультет «Экономика и предпринимательство»

Кафедра «Экономика фирмы и рынков» 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

Происхождение Солнечной системы, ее состав 

По дисциплине «Концепции современного естествознания» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Челябинск 2010 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 РОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ 4

2  ОБЪЕКТЫ СОЛНЕЧНОЙ  СИСТЕМЫ 9

    2.1 Меркурий 9

    2.2 Венера 9

    2.3 Земля 9

    2.4 Марс 11

    2.5  Юпитер 11

    2.6  Сатурн 12

    2.7  Уран 13

    2.8  Нептун 13

    2.9  Плутон 13

    2.10 Солнце 14

    2.11  Черные дыры 14

    2.12  Кометы 15

    2.13  Астероиды 15

    2.14  Пояс Койпера 16

3  ГРАНИЦЫ СОЛНЕЧНОЙ  СИСТЕМЫ 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 22 

 

    ВВЕДЕНИЕ

    Все разнообразие планет Солнечной системы  сформировалось за несколько тысяч  миллионов лет – примерно 4,55 млрд. лет назад. При этом на Земле возникли условия, пригодные для зарождения и развития жизни. Возможно, более 4 млрд. лет назад аналогичные условия, хотя бы ненадолго, сложились и на Марсе. Наблюдения за телами Солнечной  системы позволяют реконструировать процессы, приведшие к формированию из газопылевого облака Солнца, а затем  и нынешнего облика нашей планеты. Эту эволюцию можно разделить  на несколько этапов. Сначала межзвездные  газ и пыль сконцентрировались в  плотное и холодное облако. Силы притяжения внутри облака привели к  образованию вращающегося диска, который  постепенно уплотнялся и разогрелся в центре. В конце концов там  вспыхнуло Солнце. Вокруг него остались частицы, которые, притягивая друг друга, образовали твердые тела – зародыши будущих планет. Так, примерно за 55 – 100 млн. лет из исходного газопылевого облака образовалась Солнечная система. Следующие 4,4 млрд. лет  ее развитие определялось теплом и гравитацией находящейся в центре звезды.

 

    

    1 РОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

    Примерно 4,5 млрд. лет назад в одной из туманностей нашей Галактики  закрутился газопылевой диск. В его  центре вспыхнула звезда. Вокруг нее  стало конденсироваться оставшееся вещество - мелкие частицы, слипавшиеся  затем в планеты. Так возникла Солнечная система.

    Газопылевые туманности, скапливающиеся на периферии галактических рукавов, огромны - до 10 тыс. солнечных масс. Недавно в них заметили газопылевые диски. Такая структура быстро обособляется от остального вещества, и в ее центре вспыхивает звезда.

    Ученые  предполагали существование протозвездных дисков еще в начале 20-го века. К этому подводили разные наблюдения.  Два века известно, что все планеты вращаются в одной плоскости и в одном направлении.   По законам физики, если газовое облако, сжимаясь, вращается вокруг своей оси, оно неизбежно принимает дисковидную форму. Так же выглядят кольца вокруг гигантских планет Солнечной системы. Возникла концепция протозвездной (протосолнечной) дисковидной туманности.

    Из  межзвездной туманности могут образоваться сотни звезд. Они вспыхивают вместе, целым роем, и быстро обособляются от окружающего газопылевого вещества. Так возникло и наше Солнце. Совсем недавно, благодаря последнему поколению приборов астрономы получили возможность наблюдать самое начало этого процесса. Они рассмотрели молодые звезды, еще окруженные газопылевыми дисками. Это аналоги протосолнечной туманности.

    Вспышка звезды очень мощный энергетический процесс. С обоих полюсов крутящегося вокруг своей оси и еще погруженного в исходную туманность новорожденного светила выбрасываются  струи горячего вещества. Возникают рентгеновское излучение и потоки частиц, бомбардирующих поверхность диска. В это время там формируются первые зачатки планет.

    Колоссальная солнечная активность привела образованию многих новых веществ, обнаруживаемых в метеоритах. Возникли органические и минеральные молекулы, давшие первые твердые компоненты нашей планетной системы.

    Современные приборы еще не позволяют заглянуть внутрь протозвездных дисков. Эти объекты находятся от нас в десятках световых лет и слишком мелки для непосредственного наблюдения. Пока приходится обходиться теоретическими моделями.

    Возможно, лет через 50 мы увидим в телескоп возникновение около молодой звезды каменной планеты земного типа. Тогда и проверим, верна ли нынешняя теория, предсказывающая образование таких небесных тел в «горячей» зоне протозвездного диска.

    В этом газовом диске температура, плотность и давление менялись со временем и в зависимости от расстояния до Солнца. Точные оценки неизвестны, но, в первом приближении, остатки туманности остыли и рассеялись в межзвездном пространстве максимум за несколько миллионов лет.

    Температура и давление понижались с удалением от центра диска, и это позволяет объяснить разницу в строении и химическом составе планет нашей системы. Вблизи Солнца остались плотные тела из тугоплавких веществ, богатые металлическим железом, т. е. Меркурий, Венера и Земля. У периферии сосредоточились гиганты, образованные в основном жидкими и замерзшими газами, включая водяной пар. Марс в этой схеме занимает промежуточное положение.  

          Наши знания о  химическом составе Солнечной системы существенно расширились благодаря межпланетным зондам. За орбитой Марса кружатся тела, состоящие в основном изо льда. Некоторые спутники Юпитера и Сатурна - это почти исключительно замерзшая вода. Спутник Юпитера Европа представляет собой сплошной океан глубиной в сотни километров, покрытый мощным слоем льда. Многие кратеры на его поверхности оставлены телами, которые богаты водой (каменные и железные метеориты оставляют другие воронки). Вероятно, кометы, состоящие наполовину из воды, тоже родились на окраинах Солнечной системы.

    Вывод таков: протосолнечная туманность была очень влажной. Вблизи светила воды не осталось - пар снесло к периферии системы, где пошел снег. Земля не исключение. По отношению к общей массе нашей планеты воды на ней очень мало. Недавние исследования говорят о возможности ее позднейшего «импорта» в составе гигантских метеоритов, прилетевших с холодных окраин Солнечной системы.

    Если  верна гипотеза о мощном перемешивании  протосолнечной туманности, то сначала ее вещество было однородным от центра до периферии.

    Потом в центре диска вспыхнула звезда. Вокруг нее образовался градиент температуры и давления, который перераспределил элементы диска и привел к их конденсации в растущие, словно снежные комья, частицы - планетезимали. В ходе бесчисленных соударений они слипались и дробились, дав начало планетам, астероидам, метеоритам и кометам.

    Метеориты - это остатки планетезималей, сформировавшихся во внутренней зоне Солнечной системы, а кометы - тех, что возникли на ее холодной периферии, за орбитами газовых гигантов Урана и Нептуна.

    История образования Земли еще во многом неясна. Это касается, в частности, механизмов, обусловивших нынешний химический состав как нашей, так и остальных планет Солнечной системы. Два недавних наблюдения еще больше озадачили ученых. Во-первых, все планеты и их спутники в нашей системе различны по химическому составу; во-вторых, возможно, планеты находятся сейчас не там, где они формировались!

    Первый  вывод сделан на основе данных, переданных космическими зондами, путешествующими по Солнечной системе. Второе предположение возникло после того, как около некоторых звезд были обнаружены газовые планеты - гиганты типа Юпитера, расположенные вдесятеро ближе к своему светилу, чем Юпитер к Солнцу. Это можно объяснить только тем, что они образовались на периферии протозвездной туманности, а затем быстро приближались  к ее горячему центру, теряя газовую оболочку. Возможно, Земля тоже лишилась части атмосферы на пути к Солнцу? Пока ученые лишь спорят  по  этому поводу.

    В отличие от планет, вращающихся в одной плоскости, кометы кружат вокруг Солнца по орбитам, образующим сферический клубок. Его внешняя часть, называемая облаком Оорта (по имени первооткрывателя),  находится далеко за орбитой Плутона, самой далекой планеты Солнечной системы. Кометы притягиваются к Солнцу, но сил притяжения на таких расстояниях слишком  мала для поддержания постоянных орбит. Даже небольшие перераспределения космических масс меняют траектории комет. Многие из них, сбившись с пути, падают на Солнце. Другие, проскочив рядом, возвращаются в облако Оорта.  Вблизи Солнца их вещество испаряется  и образует на небе длинный  хвост,  светящийся  в солнечных лучах. Он хорошо заметен с Земли, и его состав можно определить спектроскопическими методами. Современная техника уже позволила составить каталог веществ, обнаруженных в хвостах комет. Это помогает лучше понять историю формирования таких небесных тел и Солнечной системы в целом.

    Кометы  близки по составу к Солнцу. В кометах содержится большое количество льда, можно предположить, что периферия протосолнечого облака, где они возникли, находилась далеко за нынешними орбитами планет. В хвостах комет обнаружены пылинки, богатые органическими молекулами, близкими по природе к молекулам холодных межзвездных туманностей. Следовательно, температура протосолнечного диска была местами так низка, что перемешанные с газом органические соединения не разрушались. Обнаружены соединения кремния, характерные для внутренней зоны Солнечной системы - области метеоритов и каменных планет. Следовательно,  перемешивание в диске было таким сильным, что минералы, кристаллизующиеся при температуре 1000⁰ С, выбрасывались из его горячей центральной  части на периферию.

    Таким образом, протосолнечная туманность была однородной лишь в самом общем приближении. Внутри нее происходили быстрые и мощные локальные изменения. В результате пылинки, несмотря на активное перемешивание, сохраняли «химическую память» о своем происхождении.

    Измерения радиоактивности метеоритов позволяют  оценить время их появления в  Солнечной системе и продолжительность событий, приведших к формированию небесных тел. Применительно к земным породам этим занимается изотопная геохимия, методы которой оказываются весьма полезными для построения космогонических теорий. На сегодняшний день все измерения ведут к единому выводу: Солнечная система возникла давно (4,5 млрд. лет назад), но удивительно быстро - за несколько миллионов лет. Для сравнения: земные горы типа Альп образовались в течение десятков миллионов лет. Некоторые горные породы нашей планеты старше 500 млн. лет, а древнейшим осадкам - 3,5 млрд. лет. На этом фоне Солнечная система сформировалась почти мгновенно.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 ОБЪЕКТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

    2.1 Меркурий

    Меркурий - ближайшая к Солнцу планета, среднее  расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн. км), средний диаметр 4880 км. Меркурий практически лишен атмосферы, поверхность подобна лунной. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), меркурианские солнечные сутки (например, промежуток времени между двумя последовательными восходами Солнца) равны 176 суткам, т.е. двум меркурианским годам.