Строение солнечной системы и вселенной

Вселенная образована скоплением огромного числа разновеликих раскаленных звезд, подобных Солнцу, планет, астероидов, метеоритов, комет, скоплений космической пыли н разреженных газов, образующих газо-пылевые туманности, а также потоков разреженного газа — плазмы.

Все космические тела Вселенной группируются в многочисленные системы, связанные друг с другом силами взаимного притяжения. Одной из таких систем является Солнечная.

В состав Солнечной системы входят:

• солнце, обращающиеся вокруг него девять планет со спутниками;
• астероиды;
• кометы;
• метеориты;
• пыль;
• разреженный газ.

Кроме того, в Солнечной системе вокруг Солнца, Земли и Луны вращаются различные искусственные небесные тела (спутники планет, межпланетные станции), созданные за последние годы человеком. Диаметр Солнечной системы — приблизительно 12 млрд, км.

Солнце — ближайшая к Земле звезда, источник света, тепла и жизни в Солнечной системе. Масса Солнечной системы сосредоточена практически в Солнце — 99,86%. Масса Солнца в 333 000 раз больше массы Земли. Солнце имеет наибольшую силу притяжения и управляет движением всех членов Солнечной системы.

Солнце — это раскаленная водородно-гелиевая газовая среда с небольшим содержанием всех остальных химических элементов. Температура на его поверхности составляет 6000° С, в недрах — 15 000 000° С. Источником энергии Солнца служат постоянно протекающие ядерные реакции. Солнце излучает огромное количество энергии, однако до планет доходит лишь часть ее. Так, Земля получает менее одной двухмиллиардной доли солнечной энергии.

Вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, близким к окружностям, вращаются девять планет. В порядке удаления от Солнца расположены орбиты Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона.

Планеты Солнечной системы не обладают способностью самосвечения из-за недостаточно высокой температуры. Они подразделяются (табл. I) на внутренние, или планеты типа Земля (Меркурий, Венера, Земля, Маре), внешние, или планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), и малые (астероиды). Плутон относится по размерам к массе к планетам земной группы.

Таблица 1.

Основные характеристики планет

Планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс отличаются от планет гигантов меньшими размерами, меньшей массой, большой плотностью (состоят из твердого материала), более медленным вращением.

Планеты гиганты характеризуются значительной массой, низкой плотностью, что позволяет предполагать о их газообразном состоянии.

Вокруг большинства планет, за исключением Меркурия, Венеры и Плутона, вращаются естественные спутники, имеющие значительно меньшие размеры, чем их планеты. У Земли один естественный спутник — Луна, у Марса — два, у Юпитера — двенадцать, у Сатурна — девять и так называемые кольца Сатурна, у Урана — пять, у Нептуна — два.

Все планеты вращаются вокруг Солнца и одновременно вокруг своих осей. Спутники вращаются вокруг собп нишмх осей, вокруг планет и вместе с планетами — вокруг Солнца.

Астероиды, или малые планеты, имеющие небольшие размеры и неправильную форму, обращаются между орбитами Марса и Юпитера, образуя пояс астероидов. К настоящему времени насчитывается более 1700 астероидов. Суммарная масса их оценивается всего лишь в 0,1 массы Земли. Самый крупный астероид Церера имеет диаметр 770 км, большинство же — всего несколько километров.

Метеориты — тела космического происхождения, проникающие из межпланетного пространства в низшие слои атмосферы. Различают три вида метеоритов: каменные, железные и железо-каменные. В свою очередь каменные метеориты подразделяются на хоидриты и ахондриты. Наиболее часто на Землю выпадают каменные метеориты — хондриты, состоящие из зернышек размером 1 мм и менее, называемых хондрами. Ахондритовые метеориты не имеют хондр и подобны земным изверженным породам. Метеориты состоят из химических элементов, которые известны на Земле.

Возникновение астероидов и метеоритов объясняют тем, что вещество по какой-то причине не могло собраться в одно большое тело — планету, либо это осколки распавшейся планеты.

Кометы (хвостатые звезды) движутся вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам, поэтому наблюдать их можно лишь периодически. Кометы состоят из ядра, комы и хвоста. Ядро состоит из протоплазменного вещества, замерзших газов (углекислота, аммиак, метан), загрязненных космической пылью. Масса ядра не превышает 1/10 000 массы Земли. При приближении такого ядра к Солнцу газы испаряются и создают разлетающуюся кому — газовую оболочку. Ядро и кома образуют головку кометы. С приближением к Солнцу у кометы возникает хвост, который состоит из газов и формируется под действием солнечного ветра, Длина хвоста кометы иногда соответствует расстоянию от Земли до Солнца.

Вселенная, Солнце с его планетами входит в систему звезд — Галактику (Галактикой называют участки наиболее плотного расположения звезд в пределах Вселенной).

В состав нашей Галактики входят все звездные скопления Млечного пути, а также близлежащие созвездия. Кроме того, холодные несветящиеся тела, скопления разреженных газов и космической пыли, образующих туманности. Последние встречаются и за пределами галактик, в связи с чем получили название внегалактических туманностей.

Галактика имеет форму линзы с диаметром в 80 000 световых лет и толщиной в 10 000 световых лет. Внутри линзы скопления звезд образуют спиральные ветви, поэтому наша Галактика относится к спиралевидной.

Звезды представляют собой тела, состоящие из раскаленных газов. Количество их в Галактике — около 100 млрд. Звезды удалены друг от друга на расстояние 7-10 световых лет. Размеры звезд, плотность слагающих их веществ и скорости собственных движений различны. Солнце — сравнительно небольшая звезда, его масса в 2,3 раза меньше массы средней «звезды. Полагают, что около некоторых звезд также существуют планеты.

Солнечная система вместе с другими звездами вращается вокруг оси Галактики, которая проходит через центральную часть Млечного пути. Во Вселенной число подобных галактик оценивается цифрой 1012. Ближайшие к нам скопления галактик находятся в созвездии Девы на расстоянии около 10 млн пс. Галактики объединяются в гигантскую систему галактик, называемую Метагалактикой, границы которой пока что не известны.

В 1960 г. были открыты самые яркие источники света во Вселенной — квазизвездные (звездоподобные) источники, или квазары. Один из них по светимости в 100 раз больше, чем наша Галактика. По данным академика В, Л. Гинзбурга, квазары — это огромные неустойчивые сверхзвезды, окруженные оболочкой из разреженного газа. Почти шарообразное ядро квазара представляет собой скопление газа с массой, достигающей сотен миллионов масс Солнца. Расстояние до ряда квазаров около 8 млрд. световых лет, что позволяет полагать о необъятности Вселенной.

На основании теории относительности Эйнштейна советский физик А. А. Фридман обосновал возможную модель Вселенной, способной менять свой объем. Наличие красного смещения спектральных линий в спектрах галактик позволяет предполагать, что в настоящее время они удаляются друг от друга. Трудно сказать, в какой мере Вселенная обладает свойствами, приписываемыми ей той или иной космологической моделью. Однако полагают, что стадия расширения Вселенной длится много миллиардов лет, и сейчас Метагалактика расширяется замедленно.