Нашата планета е огромен елипсоид, състоящ се от скали, метали и покрит с вода и почва. Земята е една от деветте планети, които обикалят около Слънцето; Тя се нарежда на пето място по размер на планетите. Слънцето заедно с въртящите се около него планети се образуват. Нашата галактика, Млечният път, нейният диаметър е приблизително 100 хиляди светлинни години (това е колко време ще отнеме на светлината да достигне последната точка на дадено пространство).

Планетите от Слънчевата система описват елипси около Слънцето, като същевременно се въртят около собствените си оси. Четирите най-близки до Слънцето планети (Меркурий, Венера, Земя, Марс) се наричат ​​вътрешни, останалите (Юпитер, Уран, Нептун, Плутон) се наричат ​​външни. IN напоследъкУчените са открили много планети в Слънчевата система, които са равни по размер или малко по-малки от Плутон, така че в астрономията днес те говорят само за осем планети, които съставляват Слънчевата система, но ние ще се придържаме към стандартната теория.

Земята се движи по своята орбита около Слънцето със скорост 107 200 km/h (29,8 km/s). Освен това той се върти около оста си на въображаем прът, минаващ през най-северната и най-южната точка на Земята. Земната ос е наклонена спрямо равнината на еклиптиката под ъгъл 66,5°. Учените са изчислили, че ако Земята спре, тя моментално ще изгори от енергията на собствената си скорост. Краищата на оста се наричат ​​Северен и Южен полюс.

Земята описва своя път около Слънцето за една година (365,25 дни). Всяка четвърта година съдържа 366 дни (допълнителни дни се натрупват за 4 години), нарича се високосна година. Тъй като земната ос е наклонена, северното полукълбо е най-наклонено към Слънцето през юни, а южното полукълбо е най-наклонено през декември. В полукълбото, което в момента е най-наклонено към Слънцето, е лято. Това означава, че в другото полукълбо е зима и сега то е най-малко огрявано от слънчевите лъчи.

Въображаеми линии, минаващи на север и на юг от екватора, наречени Тропик на Рака и Тропик на Козирога, показват къде слънчевите лъчи удрят повърхността на Земята вертикално по обяд. В северното полукълбо това се случва през юни (тропик на Рака), а в южното полукълбо през декември (тропик на Козирога).

Слънчевата система се състои от девет планети, обикалящи около слънцето, техните луни, много малки планети, комети и междупланетен прах.

Земното движение

Земята претърпява 11 различни движения, но от тях ежедневното движение около оста си и годишната революция около Слънцето са от важно географско значение.

В същото време се въвеждат следните дефиниции: афелий - най-отдалечената от Слънцето точка на орбита (152 милиона км). Земята минава през него на 5 юли. Перихелият е най-близката точка в орбита от Слънцето (147 милиона км). Земята минава през него на 3 януари. Общата дължина на орбитата е 940 милиона км.

Земята се движи около оста си от запад на изток, пълен оборот се извършва за 23 часа 56 минути 4 секунди. Това време се приема за ден. Денонощното движение има 4 последствия:

• Компресия при полюсите и сферичната форма на Земята;
• Смяна на деня и нощта, сезоните;
• Силата на Кориолис (наречена на френския учен Г. Кориолис) е отклонението на хоризонтално движещи се тела в северното полукълбо наляво, в южното полукълбо надясно, това влияе върху посоката на движение на въздушните маси, морските теченияи др.;
• Приливни явления.

Орбитата на Земята има няколко важни точки, съответстващи на равноденствието и слънцестоенето. На 22 юни е лятното слънцестоене, когато е най-дългото в Северното полукълбо, а в Южното
- най-късият ден в годината. В Арктическия кръг и в него този ден е полярен ден; в Антарктическия кръг и в него е полярна нощ. 22 декември е зимното слънцестоене, в северното полукълбо е най-късият ден в годината, в южното полукълбо е най-дългият. В Арктическия кръг има полярна нощ. Южен арктически кръг - полярен ден. 21 март и 23 септември са дните на пролетното и есенното равноденствие, тъй като лъчите на Слънцето падат вертикално върху екватора; на цялата Земя (с изключение на полюсите) денят е равен на нощта.

Тропиците са паралели с ширини 23,5°, в които Слънцето е в зенита си само веднъж годишно. Между Северния и Южния тропик Слънцето е в зенита си два пъти годишно, а отвъд тях Слънцето никога не е в зенита си.

Полярни кръгове (Северен и Южен) - паралели в Северното и Южното полукълбо с географска ширина 66,5°, при които полярният ден и нощта продължават точно 24 часа.

Полярният ден и нощ достигат максималната си продължителност (шест месеца) на полюсите.

Времеви зони. За да се регулират часовите разлики, произтичащи от въртенето на Земята около нейната ос, земното кълбо е условно разделено на 24 часови зони. Без тях никой не би могъл да отговори на въпроса: „Колко е часът в други части на света?“ Границите на тези пояси приблизително съвпадат с линиите на дължината. Във всяка часова зона хората настройват часовниците си според собственото си местно време, в зависимост от местоположението на Земята. Разстоянието между лентите е 15°. През 1884 г. е въведено средното време по Гринуич, което се изчислява от меридиана, минаващ през обсерваторията в Гринуич и имащ дължина 0°.

Линиите 180° на източна и западна дължина съвпадат. Тази обща линия се нарича международна линия за дата. Времето в точки на Земята, разположени на запад от тази линия, е с 12 часа напред в сравнение с времето в точки на изток от тази линия (симетрично по отношение на международната линия за дата). Времето в тези съседни зони е същото, но пътуването на изток ви отвежда до вчера, пътуването на запад ви отвежда до утре.

Параметри на земята

• Екваториален радиус - 6378 км
• Полярен радиус - 6357 км
• Компресия на земния елипсоид - 1:298
• Среден радиус - 6371 км
• Обиколката на екватора е 40 076 km
• Дължина на меридиана - 40 008 км
• Повърхност - 510 млн. km2
• Обем - 1,083 трлн. км3
• Тегло - 5.98 10^24 кг
• Гравитационно ускорение - 9,81 m/s^2 (Париж) Разстояние от Земята до Луната - 384 000 km Разстояние от Земята до Слънцето - 150 милиона km.

Слънчева система

Планета	Продължителност на едно въртене около Слънцето	Период на въртене около оста си (дни)	Средна орбитална скорост (km/s)	Отклонение на орбитата, градуси (от равнината на земната повърхност)	Гравитация (Земна стойност =1)
живак	88 дни	58,65	48	7	0,38
Венера	224,7 дни.	243	34,9	3,4	0.9
Земята	365.25 дни.	0,9973	29,8	0	1
Марс	687 дни	1,02-60	24	1,8	0.38
Юпитер	11.86 години	0,410	12.9	1,3	2,53
Сатурн	29.46 години	0,427	9,7	2,5	1,07
Уран	84.01 години	0,45	6,8	0,8	0,92
Нептун	164,8 години	0,67	5,3	1,8	1,19
Плутон	247,7 години	6,3867	4,7	17,2	0.05

Планета	Диаметър, км	Разстояние от Слънцето, милиони км	Брой луни	Диаметър на екватора (km)	Маса (Земя = 1)	Плътност (вода = 1)	Обем (Земя = 1)
живак	4878	58	0	4880	0,055	5,43	0,06
Венера	12103	108	0	12104	0,814	5,24	0,86
Земята	12756	150	1	12756	1	5,52	1
Марс	6794	228	2	6794	0,107	3,93	0,15
Юпитер	143800	778	16	142984	317,8	1,33	1323
Сатурн	120 LLC	1429	17	120536	95,16	0,71	752
Уран	52400	2875	15	51118	14,55	1,31	64
Нептун	49400	4504	8	49532	17,23	1,77	54
Плутон	1100	5913	1	2320	0,0026	1,1	0,01

1 от 21

Презентация по темата:

Слайд №1

Описание на слайда:

Слайд № 2

Описание на слайда:

Повечето хора сега смятат, че е очевидно, че слънцето е в центъра на слънчевата система, но хелиоцентричната концепция не се появи веднага. През 2 век от н.е. Клавдий Птолемей предлага модел със Земята в центъра (геоцентричен). Според неговия модел Земята и другите планети са неподвижни, а слънцето се върти около тях по елиптична орбита. Системата на Птолемеите се смяташе за правилна от астрономите и религията в продължение на няколкостотин години. Едва през 17-ти век Николай Коперник разработва модел на структурата на слънчевата система, в която слънцето е в центъра вместо Земята. Новият модел беше отхвърлен от църквата, но постепенно получи приемане, защото предостави по-добро обяснение на наблюдаваните явления. Колкото и да е странно, първоначалните измервания на Коперник не бяха по-точни от тези на Птолемей, просто имаха много повече смисъл.

Слайд №3

Описание на слайда:

Слайд № 4

Описание на слайда:

Слайд № 5

Описание на слайда:

СЛЪНЧЕВА СИСТЕМА Слънчевата система е група от астрономически тела, включително Земята, орбитиращи и гравитационно свързани със звезда, наречена Слънце. Слънчевата свита включва девет планети, приблизително 50 луни, повече от 1000 наблюдавани комети и хиляди по-малки тела, известни като астероиди и метеорити).

Слайд № 6

Описание на слайда:

Слънцето Слънцето е централното небесно тяло на Слънчевата система. Тази звезда е гореща топка - аз самият съм близо до Земята. Диаметърът му е 109 пъти по-голям от диаметъра на Земята. Намира се на разстояние 150 милиона км от Земята. Температурата вътре в него достига 15 милиона градуса. Масата на Слънцето е 750 пъти по-голяма от масата на всички планети, които се движат около него взети заедно.

Слайд № 7

Описание на слайда:

Юпитер Юпитер е петата планета от Слънцето, най-голямата планета в Слънчевата система. Юпитер има 16 спътника, както и пръстен с ширина около 6 хиляди километра, почти близо до планетата. Юпитер няма твърда повърхност, учените предполагат, че е течна или дори газообразна. Поради голямото разстояние от Слънцето, температурата на повърхността на тази планета е -130 градуса.

Слайд № 8

Описание на слайда:

Меркурий Меркурий е най-близката планета до Слънцето. Повърхността на Меркурий, покрита с материал от базалтов тип, е доста тъмна, много подобна на повърхността на Луната. Наред с кратерите (обикновено по-плитки от тези на Луната) има хълмове и долини. Височината на планините може да достигне 4 км.Над повърхността на Меркурий има следи от много разредена атмосфера, съдържаща освен хелий и водород, въглероден диоксид, въглерод, кислород и благородни газове (аргон, неон). Близостта на Слънцето води до нагряване на повърхността на планетата до +400 градуса.

Слайд № 9

Описание на слайда:

Сатурн Сатурн, шестата планета от Слънцето, втората по големина планета в Слънчевата система след Юпитер; принадлежи към планетите гиганти, състои се главно от газове. Почти 100% от масата му се състои от газ водород и хелий. Температурата на повърхността се доближава до -170 градуса. Планетата няма чиста твърда повърхност; оптичните наблюдения са възпрепятствани от непрозрачността на атмосферата. Сатурн има рекорден брой спътници, сега са известни около 30. Смята се, че пръстените са образувани от различни частици, калий, блокове с различни размери, покрити с лед, сняг и скреж.

Слайд №10

Описание на слайда:

Венера Венера, втората планета от Слънцето, е близначка на Земята в Слънчевата система. Тези две планети имат приблизително еднакъв диаметър, маса, плътност и състав на почвата. На повърхността на Венера бяха открити кратери, разломи и други признаци на интензивни тектонични процеси, протичащи на нея. Венера е единствената планета в Слънчевата система, чието собствено въртене е противоположно на посоката на въртене около Слънцето. Венера няма спътници. В небето тя блести по-ярко от всички звезди и се вижда ясно с просто око. Температурата на повърхността е +5000, т.к атмосфера, състояща се главно от CO2

Слайд №11

Описание на слайда:

Уран Уран, седмата планета от Слънцето, е една от планетите гиганти. В продължение на много векове астрономите на Земята познаваха само пет „скитащи звезди“ - планети. Годината 1781 беше белязана от откриването на друга планета, наречена Уран, която стана първата открита с помощта на телескоп. Уран има 18 открити спътника. Атмосферата на Уран се състои главно от водород, хелий и метан.

Слайд №12

Описание на слайда:

Земята е третата планета от Слънцето. Земята е единствената планета в Слънчевата система с богата на кислород атмосфера. Благодарение на уникалността си във Вселената природни условия, стана мястото, където органичният живот възниква и се развива. Според съвременните представи Земята се е образувала преди приблизително 4,6–4,7 милиарда години от протопланетен облак, заловен от гравитацията на Слънцето. Образуването на първата, най-древна от изследваните скали отне 100–200 милиона години. ____

Слайд №13

Описание на слайда:

Въз основа на сеизмичните изследвания Земята условно се разделя на три региона: кора, мантия и ядро ​​(в центъра). Външният слой (кора) има средна дебелина около 35 km. Земната мантия, наричана още силикатна обвивка, се простира на дълбочина от приблизително 35 до 2885 km. Тя е отделена от кората с рязка граница. Друга граница между мантията и външното ядро, открита чрез сеизмични методи, се намира на дълбочина 2775 km. И накрая, на дълбочини по-големи от 5120 km има твърдо вещество вътрешно ядро, което представлява 1,7% от масата на Земята.

Слайд №14

Описание на слайда:

Земята се завърта около собствената си ос за 23 часа 56 минути 4,1 секунди. Линейната скорост на земната повърхност на екватора е около 465 m/s. Оста на въртене е наклонена към равнината на еклиптиката под ъгъл 66° 33" 22". Този наклон и годишното въртене на Земята около Слънцето определят смяната на сезоните, което е изключително важно за климата на Земята, и собственото си въртене – смяната на деня и нощта.

Описание на слайда:

Нептун Нептун е осмата планета от Слънцето. Има магнитно поле. Астрономите смятат, че под атмосферата, на дълбочина около 10 000 км, Нептун е "океан", съставен от вода, метан и амоняк. Около Нептун обикалят 8 спътника. Най-големият от тях е Тритон. Тази планета е кръстена на древноримския бог на морето. Местоположението на Нептун е изчислено от учени и едва след това е открито с помощта на телескоп през 1864 г.

Слайд №17

Описание на слайда:

Марс Марс е четвъртата планета от Слънцето. Качествено ново ниво на изследване на Марс започва през 1965 г., когато за тези цели започват да се използват космически кораби, които първо обикалят планетата, а след това (от 1971 г.) кацат на нейната повърхност. Мантията на Марс е обогатена с железен сулфид, забележими количества от който са открити и в изследваните повърхностни скали. Планетата получи името си в чест на древноримския бог на войната. Има забележима смяна на сезоните на планетата. Има два сателита.

Слайд №18

Описание на слайда:

Плутон Плутон е деветата голяма планета от Слънцето в Слънчевата система. През 1930 г. Клайд Томбо открива Плутон близо до един от регионите, предвидени от теоретични изчисления. Масата на Плутон обаче е толкова малка, че откритието е направено случайно в резултат на интензивно изследване на частта от небето, към която предсказанията са привлекли внимание. Плутон е около 40 пъти по-далеч от Слънцето, отколкото Земята. Плутон прекарва почти 250 земни години в едно въртене около Слънцето. От откриването си досега не е успял да направи нито един пълен оборот.

Слайд №19

Описание на слайда:

Най-много, най-много... Меркурий е планетата, която е най-близо до слънцето, Плутон е планетата, която е най-отдалечена от слънцето, Венера има най-висока температура на повърхността Само животът съществува на Земята. На Венера един ден е по-дълъг от една година Юпитер е най-голямата планета Сатурн има най-голям брой спътници Плутон е най-малката планета Юпитер е най-студената » Планетата Сатурн има най-необичайния и цветен вид.

Слайд № 20

Описание на слайда:

Контролни въпросиНазовете най-голямата планета? Назовете най-малката планета? Най-близката планета до слънцето? Планетата, на която съществува живот? Първата планета, открита с помощта на телескоп? Коя планета е кръстена на бога на войната? Коя планета има най-ярките пръстени? Небесно тяло, което излъчва светлина и топлина? Коя планета е кръстена на богинята на войната и красотата? Планетата, която е открита „на върха на писалката“

Слайд № 21

Описание на слайда:

Отне четири века упорита работа на учени - астрономи, математици, физици, които извършиха фини наблюдения и дълбоки теоретични изследвания - за да открият характеристиките на планетарната система и до известна степен естеството на планетарните тела, които са най-близки до Земята.

Виждаме нашата Земя сред девет големи планети, въртящи се около Слънцето. Те са разположени по разстояние от Слънцето в следния ред: Меркурий, Венера, Земя, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Първите пет са известни от древността. Уран е открит „случайно“ от Хершел през 1781 г. Съществуването на Нептун е открито през 1846 г. (и преди това е теоретично предсказано). През 1930 г. Плутон също е открит близо до теоретично изчисленото местоположение.

Пътищата на планетите се отклоняват от кръгове - това са леко удължени елиптични криви. Движението на планетите става според законите на Кеплер - по-бързо близо перихелий- точката на орбитата, най-близка до Слънцето, по-бавна - близо афелий. Периодите на въртене зависят от средните разстояния - от полуосите на орбитата: P = a 3/2. Астрономите измерват разстоянията в Слънчевата система в астрономически единици. Астрономическата единица е средното разстояние на Земята от Слънцето. Равнява се на 149,6 милиона км.

Измерени са размерите на планетите и са определени техните маси. За някои планети е установено как се въртят около осите си. Таблица 1 предоставя важна информация за планетите и отделните луни.

Следователно Земята е наистина средна планета както по отношение на позицията си спрямо Слънцето, така и по своя размер. Венера, например, е само малко по-малка. Въртенето на Марс около своята ос е много подобно на въртенето на Земята; определя смяната на сезоните на годината и положението на климатичните зони земната повърхност. Юпитер е гигантска планета. Той е 11 пъти по-голям от Земята по размер и 318 пъти по-голям по маса. Любопитна аномалия е далечен Плутон, който не е завършил дори една осма от своята орбита около Слънцето от откриването му. Плутон е почти със същия размер като Меркурий и много астрономи смятат, че това е тяло, избягало от системата на Нептун след някаква катастрофа.

Интересен е проблемът за планетарните спътници. До момента са открити 31 сателита. Седем от тях са големи. Такива сателити са Луната или Ганимед (при Юпитер) или Титан (при Сатурн). Те са почти с размерите на Меркурий и само малко по-малки от Плутон или Марс. Останалите сателити са малки. Техните диаметри се измерват само в стотици, десетки или дори няколко километра.

Сатурн е заобиколен от много малки луни и маси от газ и лед, които заедно образуват пръстен, видим около планетата дори с малки телескопи. Очевидно Юпитер също има подобен пръстен, само че много по-слаб.

Много космически скали и скали съставляват семейството на астероидите и метеороидите. Астрономите вече познават повече от 1600 малки планети и безброй скали, които често срещайки Земята падат на нейната повърхност под формата на метеорити. Летейки с космически скорости от десетки километри в секунда през земната атмосфера, те образуват феномените на огнени топки и метеори. Изучавайки тези явления и изследвайки метеорити в лаборатории, учените установяват природата и произхода на множество малки тела, които „запушват” междупланетното пространство. Броят им е много голям, а общата им маса изглежда близка до масата на Земята. Всички малки планети и много метеорни тела се движат по елиптични орбити и принадлежат към Слънчевата система.

В Слънчевата система има още повече комети, които се движат както по къси периодични, така и по много издължени орбити. Необходими са 30 милиона години на една комета, за да достигне пределите на Слънчевата система (границите на сферата на влияние на Слънцето), тоест да измине 150 000 астрономически единици и да се върне отново на Слънцето. Мъгливите глави и опашки на кометите се състоят от газ и прах, образувани в резултат на изпарението на "замърсени" ледове, намиращи се в ядрата на кометата. Кометите са сравнително наскоро образувани тела, които все още задържат голямо количество замръзнали газове.

Слънцето, благодарение на силата на своята гравитация, контролира движението на планети и комети, космически блокове и безкраен бройпрахови частици - метеорни частици. Има и други ефекти върху планетите и малките тела на Слънчевата система.

Слънцето е звезда, като „милиарди звезди, светещи в нощното небе.

След като определиха разстоянието до Слънцето, астрономите бяха убедени, че размерите му са наистина колосални. Въпреки че в небето видимият диаметър на Слънцето е равен на този на Луната или дори малко по-малък, разстоянието до Слънцето (149,6 милиона км или 1 астрономическа единица) е 400 пъти по-голямо от разстоянието на Луната от Земята ; следователно Слънцето трябва да е същия брой пъти по-голямо от Луната. Ако лунният диаметър е 3,5 хиляди км, тогава размерът на Слънцето е 1400 хиляди км, 109 пъти по-голям от този на Земята.

Чрез измерване на количеството енергия, идваща от Слънцето, и силата на неговата светлина, учените установиха, че температурата на повърхността му достига 6000 ° и бяха убедени, че Слънцето е гигантска гореща топка от газ, 330 000 пъти по-голяма по маса (т.е. количеството материя) Земята и почти 7/10 пъти общата маса на всички големи планети.

Слънцето играе решаваща роля във всички процеси на Земята и затова неговото изучаване има не само теоретично, но и огромно практическо значение.

Създадена е непрекъсната соларна услуга, която използва оптични слънчеви телескопи и радиотелескопи за наблюдение на процесите на слънчевата повърхност. Регистрация и изследване на слънчеви петна - гигантски електромагнитни вихри в слънчева атмосфера. Техните размери понякога надхвърлят десетки и стотици хиляди километри; интензитетът на магнитните полета в петна, които астрономите са се научили да измерват, често надвишава хиляди гаус (гаус е единица за интензитет магнитно поле). Над ярката повърхност на Слънцето - фотосфера- намират се слоеве от по-разредени, горещи газове хромосфера. Те често се издигат от повърхността във формата изпъкналостидо надморска височина от стотици хиляди километри. В хромосферата и дори в горните части на слънчевата атмосфера - слънчева корона, ясно видими по време на пълно слънчево затъмнение, разиграват се огромни вихрушки и бури.

Тези процеси се контролират от мощни електромагнитни сили, възникващи в йонизираната слънчева материя - в слънчевата плазма.

Лъчите на слънчевата корона са потоци от слънчева материя - корпускулярни потоци, състоящи се главно от атомни ядра (предимно ядрата на водородните атоми - протони) и електрони.

СЪС специално вниманиеИзследват се експлозии на Слънцето, водещи до проблясъци на ултравиолетово и рентгеново лъчение, до изхвърляне на слънчеви корпускули и огромно количество твърди космически частици. Преди около 30 години учените откриха, че Слънцето е източник на радиовълни. Сега в много обсерватории по света специални радиотелескопи непрекъснато наблюдават Слънцето и записват излъчването му на метрови, сантиметрови и милиметрови вълни. Получените данни под формата на записи разкриват картина на мощни процеси, протичащи на слънчевата повърхност. Когато се появят гигантски експлозии в райони на слънчеви петна, астрономите могат да използват изблици на радиоизлъчване, за да определят скоростта на слънчевата материя, достигаща десетки и дори стотици хиляди километри в секунда. Частиците на космическите лъчи се движат със скорости, близки до скоростта на светлината. Бързите космически частици, генерирани по време на слънчеви експлозии, проникват в междупланетното пространство.

Основната причина за слънчевата радиация и всички процеси на Слънцето, очевидно, е атомната (термоядрена) енергия, генерирана вътре в Слънцето. При температура 13-20 милиона градуса в дълбините на Слънцето водородът се превръща в хелий и при това се освобождава част от вътрешноатомната енергия. Оказва се, че е достатъчно, за да поддържа високата температура на звездите в продължение на милиони и милиарди години.

Астрономи и физици работят усилено, за да разкрият природата на слънчевите изригвания. Някои изследователи смятат, че когато заредената слънчева материя (йонизиран газ) се движи в магнитно поле, може да възникне компресия на потоците, което да доведе до експлозии. Академик В. А. Амбарцумян признава, че експлозиите възникват в резултат на изхвърлянето на материя от централните области към повърхността на Слънцето, което се намира в свръхплътно „предзвездно“ състояние. Преходът от свръхплътно състояние към състояние на обикновен разреден, нагрят газ трябва да доведе до експлозии. При някои звезди тези експлозии придобиват размерите на грандиозни космически катастрофи.

Без изясняване на природата на слънчевите процеси е невъзможно да се разберат характеристиките на Земята, тъй като Слънцето играе решаваща роля в живота на Земята и другите най-близки до нас планети. Слънцето излъчва огромно количество светлина, топлина, радиовълни и заредени частици. За секунда Слънцето губи енергия, достигайки стотици милиарди милиарди киловати, тоест повече от хиляда пъти повече от това, което би могло да се получи чрез изгаряне на всички запаси от въглища, които съществуват на Земята. От тази енергия Земята получава само една двумилиардна част, но това възлиза на десетки хиляди милиони киловати.

Животът на растенията и животните се поддържа и развива от енергията на Слънцето. В същото време процесите на слънчева активност - ултравиолетова радиация от Слънцето, корпускулярни потоци, излизащи от слънчевата повърхност - определят много характеристики на явленията на Земята. От тях зависи състоянието на радиационните пояси около Земята и колебанията в земното магнитно поле. Потоците от твърда ултравиолетова радиация и заредени частици йонизират горните слоеве на нашата атмосфера и определят условията за разпространение на радиовълните и условията за радиовръзка на земната повърхност.

Вълнение в горните слоеве на атмосферата(йоносфера) се предава в долните слоеве, в тропосферата, където се случват всички метеорологични явления.

Гигантският воден цикъл, причинен от слънчевата енергия - изпарението на океанските води и пренасянето на водни пари и водни капки от ветровете - зависи до известна степен от ритъма на слънчевата активност. Ето защо 11-годишният цикъл на слънчева активност влияе върху растежа на дърветата и растенията. Все още обаче не са изяснени всички аспекти на тази връзка между слънчевите процеси и явленията на Земята. И не само астрономи, но и геофизици, специалисти по атмосфера и хидросфера, лед, земни течения и други явления, както и биолози, физици, радиофизици и космически изследователи интензивно изучават всички прояви на слънчевите влияния.

Земята е третата планета от Слънцето и най-голямата от планетите от земния тип. Въпреки това, тя е едва петата по големина планета по размер и маса в Слънчевата система, но изненадващо е най-плътната от всички планети в системата (5,513 kg/m3). Прави впечатление също, че Земята е единствената планета в Слънчевата система, която самите хора не са кръстили на митологично същество - името й идва от старата английска дума "ertha", което означава почва.

Смята се, че Земята се е образувала някъде преди около 4,5 милиарда години и в момента е единствената известна планета, на която принципно е възможно съществуването на живот, а условията са такива, че животът буквално кипи на планетата.

През цялата човешка история хората са се опитвали да разберат родната си планета. Кривата на обучение обаче се оказа много, много трудна, с много грешки, допуснати по пътя. Например още преди съществуването на древните римляни светът се е разбирал като плосък, а не като сферичен. Втори ясен пример е вярването, че Слънцето се върти около Земята. Едва през шестнадесети век, благодарение на работата на Коперник, хората научават, че Земята всъщност е просто планета, обикаляща около Слънцето.

Може би най-важното откритие за нашата планета през последните два века е, че Земята е едновременно обичайно и уникално място в Слънчевата система. От една страна, много от неговите характеристики са доста обикновени. Вземете например размера на планетата, нейната вътрешност и геоложки процеси: тя вътрешна структурапочти идентични с трите други земни планети в Слънчевата система. На Земята протичат почти същите геоложки процеси, които формират повърхността, които са характерни за подобни планети и много планетарни спътници. Но с всичко това Земята просто има огромно количествоабсолютно уникални характеристики, които поразително я отличават от почти всички известни в момента земни планети.

Едно от необходимите условия за съществуването на живот на Земята без съмнение е нейната атмосфера. Състои се от приблизително 78% азот (N2), 21% кислород (O2) и 1% аргон. Освен това съдържа много малки количества въглероден диоксид (CO2) и други газове. Трябва да се отбележи, че азотът и кислородът са необходими за създаването на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и производството на биологична енергия, без която животът не може да съществува. В допълнение, кислородът, присъстващ в озоновия слой на атмосферата, предпазва повърхността на планетата и абсорбира вредната слънчева радиация.

Интересното е, че значително количество от кислорода, присъстващ в атмосферата, се създава на Земята. Образува се като страничен продукт от фотосинтезата, когато растенията превръщат въглеродния диоксид от атмосферата в кислород. По същество това означава, че без растенията количеството въглероден диоксид в атмосферата би било много по-високо, а нивата на кислород много по-ниски. От една страна, ако нивата на въглероден диоксид се повишат, има вероятност Земята да страда от парников ефект като този. От друга страна, ако процентът на въглероден диоксид стане дори малко по-нисък, тогава намаляването на парниковия ефект ще доведе до рязко охлаждане. По този начин настоящите нива на въглероден диоксид допринасят за идеален комфортен температурен диапазон от -88°C до 58°C.

Когато наблюдавате Земята от космоса, първото нещо, което хваща окото ви, са океани от течна вода. По отношение на повърхността, океаните покриват приблизително 70% от Земята, което е едно от най-уникалните свойства на нашата планета.

Подобно на земната атмосфера, наличието на течна вода е необходим критерий за поддържане на живот. Учените смятат, че животът на Земята се е появил за първи път преди 3,8 милиарда години в океана, а способността за придвижване по сушата се е появила в живите същества много по-късно.

Планетолозите обясняват наличието на океани на Земята по две причини. Първият от тях е самата Земя. Има предположение, че по време на формирането на Земята атмосферата на планетата е успяла да улови големи количества водна пара. С течение на времето геоложките механизми на планетата, главно нейната вулканична дейност, изпуснаха тази водна пара в атмосферата, след което в атмосферата тази пара се кондензира и падна на повърхността на планетата под формата на течна вода. Друга версия предполага, че източникът на вода са комети, паднали на повърхността на Земята в миналото, ледът, който преобладава в техния състав и формира резервоарите, които съществуват на Земята.

Земна повърхност

Макар че повечето отПовърхността на Земята се намира под нейните океани, "сухата" повърхност има много отличителни черти. Когато сравняваме Земята с други твърди тела в Слънчевата система, нейната повърхност е поразително различна, защото няма кратери. Според планетарните учени това не означава, че Земята е избегнала множество удари от малки космически тела, а по-скоро показва, че доказателствата за такива удари са изтрити. Може да има много геоложки процеси, отговорни за това, но учените идентифицират двата най-важни - изветряне и ерозия. Смята се, че в много отношения именно двойното въздействие на тези фактори е повлияло на заличаването на следи от кратери от лицето на Земята.

Така че атмосферните влияния разграждат повърхностните структури на по-малки парчета, да не говорим за химични и физични методи на атмосферно излагане. Пример за химическо изветряне е киселинният дъжд. Пример за физическо изветряне е абразията на речните корита, причинена от камъни, съдържащи се в течаща вода. Вторият механизъм, ерозията, е по същество ефектът върху релефа на движението на частици от вода, лед, вятър или земя. По този начин, под въздействието на атмосферни влияния и ерозия, ударните кратери на нашата планета бяха „изтрити“, поради което се образуваха някои релефни характеристики.

Учените също идентифицират два геоложки механизма, които според тях са помогнали за оформянето на земната повърхност. Първият такъв механизъм е вулканичната дейност - процесът на освобождаване на магма (разтопена скала) от вътрешността на Земята през пукнатини в нейната кора. Може би точно заради вулканичната дейност земната корае променен и са образувани острови (Хавайските острови са добър пример). Вторият механизъм определя изграждането на планини или образуването на планини в резултат на компресия на тектонични плочи.

Структурата на планетата земя

Подобно на други планети от земната група, Земята се състои от три компонента: ядро, мантия и кора. Сега науката вярва, че ядрото на нашата планета се състои от два отделни слоя: вътрешно ядро ​​от твърд никел и желязо и външно ядро ​​от разтопен никел и желязо. В същото време мантията е много плътна и почти напълно твърда силикатна скала - дебелината й е приблизително 2850 km. Кората също се състои от силикатни скали и варира по дебелина. Докато дебелината на континенталната кора варира от 30 до 40 километра, океанската кора е много по-тънка, само 6 до 11 километра.

Друга отличителна черта на Земята в сравнение с други земни планети е, че нейната кора е разделена на студени, твърди плочи, които лежат върху по-гореща мантия отдолу. Освен това тези плочи са в постоянно движение. По техните граници по правило протичат два процеса едновременно, известни като субдукция и спрединг. По време на субдукция две плочи влизат в контакт, предизвиквайки земетресения и едната плоча се движи върху другата. Вторият процес е разделяне, при което две плочи се отдалечават една от друга.

Орбита и въртене на Земята

На Земята са необходими приблизително 365 дни, за да завърши своята обиколка около Слънцето. Продължителността на нашата година е свързана до голяма степен със средното орбитално разстояние на Земята, което е 1,50 x 10 на степен 8 km. При това орбитално разстояние на слънчевата светлина са необходими средно около осем минути и двадесет секунди, за да достигне повърхността на Земята.

При орбитален ексцентрицитет от 0,0167 орбитата на Земята е една от най-кръговите в цялата слънчева система. Това означава, че разликата между перихелия и афелия на Земята е относително малка. В резултат на тази малка разлика, интензивността на слънчевата светлина на Земята остава по същество една и съща през цялата година. Позицията на Земята в нейната орбита обаче определя един или друг сезон.

Аксиалният наклон на Земята е приблизително 23,45°. В този случай Земята отнема двадесет и четири часа, за да извърши едно завъртане около оста си. Това е най-бързото въртене сред планетите от земната група, но малко по-бавно от всички газови планети.

В миналото Земята е смятана за център на Вселената. В продължение на 2000 години древните астрономи вярваха, че Земята е статична и че други небесни тела се движат по кръгови орбити около нея. Те стигнаха до това заключение, като наблюдаваха очевидното движение на Слънцето и планетите, наблюдавани от Земята. През 1543 г. Коперник публикува своя хелиоцентричен модел на слънчевата система, който поставя Слънцето в центъра на нашата слънчева система.

Земята е единствената планета в системата, която не е кръстена на митологични богове или богини (другите седем планети в Слънчевата система са кръстени на римски богове или богини). Това се отнася за петте планети, видими с просто око: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Същият подход с имената на древните римски богове е използван след откриването на Уран и Нептун. Самата дума „Земя“ идва от старата английска дума „ertha“, което означава почва.

Земята е най-плътната планета в Слънчевата система. Плътността на Земята е различна във всеки слой на планетата (ядрото, например, е по-плътно от кората). Средната плътност на планетата е около 5,52 грама на кубичен сантиметър.

Гравитационното взаимодействие между Земята причинява приливи и отливи на Земята. Смята се, че Луната е блокирана от приливните сили на Земята, поради което нейният период на въртене съвпада със земния и винаги е обърната към нашата планета с една и съща страна.

Съдържание

8. Нашата галактика

1. Устройство и състав на Слънчевата система. Две групи планети

Нашата Земя е една от 8-те големи планети, въртящи се около Слънцето. Именно в Слънцето е концентрирана по-голямата част от материята в Слънчевата система. Масата на Слънцето е 750 пъти по-голяма от масата на всички планети и 330 000 пъти по-голяма от масата на Земята. Под въздействието на неговата гравитация планетите и всички останали тела от Слънчевата система се движат около Слънцето.

Разстоянията между Слънцето и планетите са многократно по-големи от техните размери и е почти невъзможно да се начертае диаграма, която да поддържа един мащаб за Слънцето, планетите и разстоянията между тях. Диаметърът на Слънцето е 109 пъти по-голям от този на Земята, а разстоянието между тях е приблизително толкова пъти по-голямо от диаметъра на Слънцето. Освен това разстоянието от Слънцето до последната планета на Слънчевата система (Нептун) е 30 пъти по-голямо от разстоянието до Земята. Ако изобразим нашата планета като кръг с диаметър 1 мм, тогава Слънцето ще бъде на разстояние около 11 м от Земята, а диаметърът му ще бъде приблизително 11 см. Орбитата на Нептун ще бъде показана като кръг с радиус 330 м. Следователно те обикновено не дават съвременна диаграма на Слънчевата система, а само чертеж от книгата на Коперник „За въртенето на небесните кръгове“ с други, много приблизителни пропорции.

от физически характеристикиГолемите планети са разделени на две групи. Една от тях - планетите от земния тип - се състои от Земята и подобни на нея Меркурий, Венера и Марс. Втората включва планетите гиганти: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун (Таблица 1).

маса 1

Местоположение и физически характеристики на големите планети

До 2006 г. най-далеч от Слънцето голяма планетаПлутон беше разгледан. Сега тя, заедно с други обекти с подобен размер - отдавна известни големи астероиди (виж § 4) и обекти, открити в покрайнините на Слънчевата система - се класифицира като планета джудже.

Разделянето на планетите на групи може да се проследи по три признака (маса, налягане, въртене), но най-ясно – по плътност. Планетите, принадлежащи към една и съща група, се различават само леко по плътност, докато средната плътност на планетите от земния тип е приблизително 5 пъти по-голяма от средната плътност на планетите гиганти (вижте таблица 1).

По-голямата част от масата на земните планети идва от твърда материя. Земята и другите земни планети се състоят от оксиди и други съединения на тежки химични елементи: желязо, магнезий, алуминий и други метали, както и силиций и други неметали. Четирите най-разпространени елемента в твърдата обвивка на нашата планета (литосфера) - желязо, кислород, силиций и магнезий - представляват над 90% от нейната маса.

Ниската плътност на планетите гиганти (за Сатурн тя е по-малка от плътността на водата) се обяснява с факта, че те се състоят основно от водород и хелий, които са предимно в газообразно и течно състояние. Атмосферите на тези планети също съдържат водородни съединения - метан и амоняк. Разликите между планетите от двете групи са възникнали още на етапа на тяхното формиране (виж § 5).

От гигантските планети най-добре проучен е Юпитер, на който дори с малък училищен телескоп се виждат множество тъмни и светли ивици, простиращи се успоредно на екватора на планетата. Ето как изглеждат облачните образувания в атмосферата му, чиято температура е само -140 °C, а налягането е приблизително същото като на повърхността на Земята. Червеникаво-кафявият цвят на ивиците очевидно се обяснява с факта, че в допълнение към амонячните кристали, които са в основата на облаците, те съдържат различни примеси. Изображенията, направени от космически кораб, показват следи от интензивни и понякога постоянни атмосферни процеси. Така в продължение на повече от 350 години на Юпитер се наблюдава атмосферен вихър, наречен Голямото червено петно. В земната атмосфера циклоните и антициклоните съществуват средно около седмица. Атмосферните течения и облаци са регистрирани от космически кораби на други гигантски планети, въпреки че те са по-слабо развити, отколкото на Юпитер.

Структура. Предполага се, че с приближаването си към центъра на планетите гиганти, водородът, поради нарастващото налягане, трябва да премине от газообразно в газотечно състояние, в което газообразната и течната му фаза съществуват едновременно. В центъра на Юпитер налягането е милиони пъти по-високо от атмосферното налягане, което съществува на Земята, и водородът придобива свойства, характерни за металите. Във вътрешността на Юпитер металният водород, заедно със силикати и метали, образува ядро, което е приблизително 1,5 пъти по-голямо по размер и 10-15 пъти по-голямо по маса от Земята.

Тегло. Всяка от гигантските планети надвишава по маса всички земни планети взети заедно. Най-голямата планета в Слънчевата система, Юпитер, е 11 пъти по-голяма в диаметър и повече от 300 пъти по-голяма по маса от най-голямата земна планета - Земята.

Завъртане. Разликите между планетите от двете групи се проявяват както във факта, че планетите гиганти се въртят по-бързо около оста си, така и в броя на спътниците: за 4 планети от земен тип има само 3 спътника, за 4 планети гиганти има повече от 120. , Всички тези спътници се състоят от същите вещества като земните планети - силикати, оксиди и сулфиди на метали и др., Както и воден (или водно-амонячен) лед. В допълнение към многобройните кратери с метеоритен произход, на повърхността на много спътници са открити тектонични разломи и пукнатини в тяхната кора или ледена покривка. Най-изненадващото беше откриването на около дузина активни вулкани на най-близката луна до Юпитер, Йо. Това е първото надеждно наблюдение на вулканична дейност земен типизвън нашата планета.

В допълнение към сателитите, гигантските планети също имат пръстени, които са струпвания от тела с малък размер. Те са толкова малки, че не се виждат поотделно. Благодарение на своята орбита около планетата, пръстените изглеждат твърди, въпреки че през пръстените на Сатурн например се виждат както повърхността на планетата, така и звездите. Пръстените се намират в непосредствена близост до планетата, където не могат да съществуват големи спътници.

2. Планети от земен тип. Система Земя-Луна

Поради наличието на спътник, Луната, Земята често се нарича двойна планета. Това подчертава както техния общ произход, така и рядкото съотношение на масите на планетата и нейния спътник: Луната е само 81 пъти по-малка от Земята.

Достатъчно подробна информация за природата на Земята ще бъде дадена в следващите глави на учебника. Затова тук ще говорим за останалите планети от земния тип, съпоставяйки ги с нашите, както и за Луната, която, въпреки че е само спътник на Земята, по своята същност е тяло от планетарен тип.

Въпреки общия произход, природата на Луната се различава значително от тази на Земята, която се определя от нейната маса и размер. Поради факта, че силата на гравитацията на повърхността на Луната е 6 пъти по-малка, отколкото на повърхността на Земята, за газовите молекули е много по-лесно да напуснат Луната. Следователно нашият естествен спътник е лишен от забележима атмосфера и хидросфера.

Липсата на атмосфера и бавното въртене около оста си (един ден на Луната е равен на земен месец) водят до факта, че през деня повърхността на Луната се нагрява до 120 °C, а през нощта се охлажда до -170 °C. Поради липсата на атмосфера лунната повърхност е подложена на постоянна „бомбардировка” от метеорити и по-малки микрометеорити, които падат върху нея с космически скорости (десетки километри в секунда). В резултат на това цялата Луна е покрита със слой от фино натрошен материал - реголит. Както е описано от американски астронавти, които са посетили Луната, и както показват снимки на отпечатъци от лунни роувъри, по своите физични и механични свойства (размер на частиците, сила и т.н.) реголитът е подобен на мокрия пясък.

При падане на големи тела върху повърхността на Луната се образуват кратери с диаметър до 200 km. На панорами на лунната повърхност, получени от космически кораби, ясно се виждат кратери с диаметър метър и дори сантиметър.

В лабораторни условия проби от скали, доставени от нашите автоматични станции "Луна" и американски астронавти, посетили Луната на космически кораб"Аполон". Това даде възможност да се получи по-пълна информация, отколкото при анализа на скалите на Марс и Венера, който се извършва директно на повърхността на тези планети. Лунните скали са подобни по състав на земните скали като базалти, норити и анортозити. Наборът от минерали в лунните скали е по-беден, отколкото в земните скали, но по-богат, отколкото в метеоритите. Нашият спътник няма и никога не е имал нито хидросфера, нито атмосфера със същия състав като на Земята. Следователно няма минерали, които да се образуват във водна среда и в присъствието на свободен кислород. В сравнение със земните скали, лунните скали са обеднени на летливи елементи, но имат по-високо съдържание на железни и алуминиеви оксиди, а в някои случаи и на титан, калий, редкоземни елементи и фосфор. Няма признаци на живот дори под формата на микроорганизми или органични съединенияне е открит на Луната.

Светлите зони на Луната - "континентите" и по-тъмните - "моретата" се различават не само по външен вид, но и по релеф, геоложка история и химичен състав на веществото, което ги покрива. На по-младата повърхност на „моретата“, покрита с втвърдена лава, има по-малко кратери, отколкото на по-древната повърхност на „континентите“. В различни части на Луната се забелязват релефни форми като пукнатини, по които кората се измества вертикално и хоризонтално. В този случай се формират само планини от разломен тип и на Луната няма нагънати планини, така характерни за нашата планета.

Липсата на процеси на ерозия и изветряне на Луната ни позволява да я считаме за вид геоложки резерват, където всички форми на релефа, възникнали през това време, се запазват за милиони и милиарди години. По този начин изучаването на Луната позволява да се разберат геоложките процеси, протекли на Земята в далечното минало, от които на нашата планета не са останали следи.

3. Нашите съседи са Меркурий, Венера и Марс

Обвивките на Земята – атмосферата, хидросферата и литосферата – съответстват на три агрегатни състояния на материята – твърдо, течно и газообразно. Наличието на литосфера е отличителна черта на всички планети от земния тип. Можете да сравните литосферите по структура, като използвате Фигура 1, и атмосферите, като използвате Таблица 2.

таблица 2

Характеристики на атмосферите на планетите от земен тип (Меркурий няма атмосфера)

Ориз. 1. Вътрешно устройство на планетите от земен тип

Предполага се, че атмосферите на Марс и Венера до голяма степен са запазили тази първична химичен състав, каквито някога е имала земната атмосфера. В продължение на милиони години съдържанието на въглероден диоксид в земната атмосфера е намаляло значително, а съдържанието на кислород се е увеличило. Това се обяснява с разтварянето на въглероден диоксид в земните резервоари, които очевидно никога не са замръзвали, както и с отделянето на кислород от растителността, която се е появила на Земята. Такива процеси не са се случвали нито на Венера, нито на Марс. Освен това съвременните изследвания на особеностите на обмена на въглероден диоксид между атмосферата и сушата (с участието на хидросферата) могат да обяснят защо Венера загуби водата си, Марс замръзна и Земята остана подходяща за развитието на живот. Така че съществуването на живот на нашата планета вероятно се обяснява не само с местоположението й на благоприятно разстояние от Слънцето.

Наличието на хидросфера е уникална характеристика на нашата планета, която е позволила нейното формиране модерна композицияатмосфера и осигуряват условия за възникване и развитие на живота на Земята.

Живак. Тази планета, най-малката и най-близо до Слънцето, в много отношения е подобна на Луната, която Меркурий е само малко по-голяма по размер. Както на Луната, най-многобройните и характерни обекти са кратери от метеоритен произход; на повърхността на планетата има сравнително плоски низини - „морета“ и неравни хълмове - „континенти“. Структурата и свойствата на повърхностния слой също са подобни на лунния.

Поради почти пълното отсъствие на атмосфера температурните промени на повърхността на планетата по време на дългите „меркуриански“ дни (176 земни дни) са дори по-значителни, отколкото на Луната: от 450 до -180 ° C.

Венера. Размерите и масата на тази планета са близки до тези на Земята, но характеристиките на тяхната природа са значително различни. Изучаването на повърхността на Венера, скрита от наблюдателя от постоянен слой облаци, стана възможно едва през последните десетилетия благодарение на радарните и ракетно-космическите технологии.

По отношение на концентрацията на частици облачният слой на Венера, чиято горна граница е на надморска височина около 65 km, прилича на земна мъгла с видимост от няколко километра. Облаците могат да се състоят от капчици концентрирана сярна киселина, нейни кристали и серни частици. Тези облаци са достатъчно прозрачни за слънчевата радиация, така че осветеността на повърхността на Венера е приблизително същата като на Земята в облачен ден.

Над ниските зони на повърхността на Венера, които заемат по-голямата част от нейната площ, се издигат обширни плата на няколко километра, приблизително равни по размер на Тибет. Планинските вериги, разположени върху тях, са с височина 7–8 km, а най-високите достигат до 12 km. Тези райони съдържат следи от тектонична и вулканична дейност; най-големият вулканичен кратер е с диаметър малко по-малък от 100 km. На Венера са открити множество метеоритни кратери с диаметър от 10 до 80 км.

На Венера практически няма дневни температурни колебания, нейната атмосфера запазва топлината добре дори през дългите дни (планетата прави едно завъртане около оста си за 240 дни). Това се улеснява от парниковия ефект: атмосферата, въпреки облачния слой, позволява достатъчно количествослънчева светлина и повърхността на планетата се нагрява. Въпреки това топлинното (инфрачервено) излъчване на нагрятата повърхност се абсорбира до голяма степен от въглеродния диоксид и облаците, съдържащи се в атмосферата. Благодарение на този особен термичен режим температурата на повърхността на Венера е по-висока от тази на Меркурий, който се намира по-близо до Слънцето и достига 470 °C. Проявите на парниковия ефект, макар и в по-малка степен, се забелязват и на Земята: при облачно време през нощта почвата и въздухът не се охлаждат толкова интензивно, колкото при ясно време. безоблачно небекогато могат да се появят нощни студове (фиг. 2).

Ориз. 2. Диаграма на парниковия ефект

Марс. На повърхността на тази планета могат да се разграничат големи (повече от 2000 км в диаметър) депресии - "морета" и издигнати области - "континенти". На повърхността им, заедно с множество кратери от метеоритен произход, са открити гигантски вулканични конуси с височина 15–20 km, чийто основен диаметър достига 500–600 km. Смята се, че дейността на тези вулкани е престанала само преди няколкостотин милиона години. Други форми на релефа включват планински вериги, системи от пукнатини в кората, огромни каньони и дори обекти, които приличат на пресъхнали речни корита. По склоновете се виждат сипеи, има и участъци, заети от дюни. Всички тези и други следи от атмосферна ерозия потвърдиха предположенията за прашни бури на Марс.

Изследванията на химическия състав на марсианската почва, извършени от автоматичните станции Viking, показаха високо съдържание на силиций (до 20%) и желязо (до 14%) в тези скали. По-специално, червеникавият цвят на повърхността на Марс, както се очаква, се обяснява с наличието на железни оксиди под формата на такъв добре познат минерал на Земята като лимонит.

Природните условия на Марс са много сурови: средна температурана повърхността му е само -60 °C и изключително рядко е положителен. На полюсите на Марс температурата пада до -125 °C, при което не само водата замръзва, но дори въглеродният диоксид се превръща в сух лед. Очевидно полярните шапки на Марс се състоят от смес от обикновен и сух лед. Поради смяната на сезоните, всеки от които е около два пъти по-дълъг от този на Земята, полярните ледени шапки се топят, въглеродният диоксид се освобождава в атмосферата и нейното налягане се увеличава. Разликата в налягането създава условия за силни ветрове, чиято скорост може да надхвърли 100 m/s, и възникване на прашни бури. В атмосферата на Марс има малко вода, но е вероятно значителните й запаси да са концентрирани в слой от вечна замръзналост, подобен на този, който съществува в студените райони на земното кълбо.

4. Малки тела на Слънчевата система

В допълнение към големите планети, малките тела на Слънчевата система също се въртят около Слънцето: много малки планети и комети.

Общо досега са открити повече от 100 хиляди малки планети, които също се наричат ​​астероиди (звездоподобни), тъй като поради малкия си размер те се виждат дори в телескоп като светещи точки, подобни на звезди. Доскоро се смяташе, че всички те се движат главно между орбитите на Марс и Юпитер, съставлявайки така наречения астероиден пояс. Най-големият обект сред тях е Церера, която има диаметър около 1000 km (фиг. 3). Вярва се, че общ броймалките планети, чиито размери надвишават 1 km, могат да достигнат 1 милион в този пояс.Но дори и в този случай общата им маса е 1000 пъти по-малка от масата на Земята.

Ориз. 3. Сравнителни размери на най-големите астероиди

Няма фундаментални разлики между астероидите, които наблюдаваме в космоса с телескоп, и метеоритите, които попадат в човешки ръце, след като са паднали от космоса на Земята. Метеоритите не представляват специален клас космически тела - те са фрагменти от астероиди. Те могат да се движат по своите орбити около Слънцето в продължение на стотици милиони години, подобно на други, по-големи тела в Слънчевата система. Но ако техните орбити се пресекат с орбитата на Земята, те падат върху нашата планета като метеорити.

Развитието на средствата за наблюдение, по-специално инсталирането на инструменти на космически кораби, позволи да се установи, че много тела с размери от 5 до 50 m (до 4 на месец) летят в близост до Земята. Към днешна дата са известни около 20 тела с размер на астероид (от 50 m до 5 km), чиито орбити са близо до нашата планета. Притесненията относно възможния сблъсък на такива тела със Земята се увеличиха значително след падането на кометата Шумейкър-Леви 9 върху Юпитер през юли 1995 г. Вероятно все още няма особена причина да се смята, че броят на сблъсъците със Земята може да се увеличи значително начин (в края на краищата „резервите“ от метеоритна материя в междупланетното пространство постепенно се изчерпват). Сред сблъсъците, които са имали катастрофални последици, може да се назове само падането през 1908 г. на Тунгуския метеорит - обект, който според съвременните идеи е бил ядрото на малка комета.

С помощта на космически кораби беше възможно да се получат изображения на някои малки планети от разстояния от няколко десетки хиляди километра. Както се очакваше, скалите, които изграждат повърхността им, се оказаха подобни на тези, които се срещат на Земята и Луната, по-специално бяха открити оливин и пироксен. Потвърди се идеята, че малките астероиди имат неправилна форма и повърхността им е осеяна с кратери. И така, размерите на Гаспра са 19x12x11 км. Астероидът Ида (размери 56x28x28 km) има спътник с размер около 1,5 km, открит на разстояние около 100 km от центъра му. Около 50 астероида са заподозрени в такава „двойственост“.

Изследванията, проведени през последните 10-15 години, потвърдиха направените по-рано предположения за съществуването на друг пояс от малки тела в Слънчевата система. Тук, отвъд орбитата на Нептун, вече са открити над 800 обекта с диаметър от 100 до 800 км, някои от които с размер над 2000 км. След всички тези открития Плутон, чийто диаметър е 2400 км, беше лишен от статута си на основна планета в Слънчевата система. Предполага се, че общата маса на обектите "занептун" може да бъде равна на масата на Земята. Тези тела вероятно съдържат значително количество лед и са по-подобни на ядрата на кометите, отколкото на астероидите, разположени между Марс и Юпитер.

Комети, които поради своите необичайно изглеждащ(наличие на опашка) привличат вниманието на всички хора от древни времена, неслучайно принадлежат към малките тела на Слънчевата система. Въпреки внушителния размер на опашката, която може да надхвърли 100 милиона км дължина, и главата, която може да надвиши диаметъра на Слънцето, кометите с право се наричат ​​„невидимо нищо“. В кометата има много малко материя; почти цялата е концентрирана в ядрото, което е малък (по космически стандарти) блок от сняг и лед, осеян с малки твърди частици с различен химичен състав. Така ядрото на една от най-известните комети, Халеевата комета, заснета от космическия кораб Vega през 1986 г., е само 14 km дълго и наполовина по-малко по-широко и дебело. Тази „мръсна мартенска снежна преспа“, както често се наричат ​​кометните ядра, съдържа приблизително толкова замръзнала вода, колкото снежната покривка, паднала за една зима в района на Москва.

Кометите се отличават от другите тела на Слънчевата система преди всичко с изненадата на появата си, за която А. С. Пушкин веднъж пише: „Като незаконна комета в кръга на изчислените светила...“

В това за пореден път се убедиха събитията от последните години, когато през 1996 и 1997г. две много ярки комети се появиха дори с просто око. По традиция те са кръстени на имената на тези, които са ги открили - японския любител на астрономията Хиакутаки и двама американци - Хейл и Боп. Такива ярки комети обикновено се появяват веднъж на всеки 10–15 години (комети, които се виждат само през телескоп, се наблюдават 15–20 годишно). Предполага се, че в Слънчевата система има няколко десетки милиарда комети и че Слънчевата система е заобиколена от един или дори няколко облака комети, които се движат около Слънцето на разстояния хиляди и десетки хиляди пъти по-големи от разстоянието до най-външната планета Нептун. Там, в този космически хладилен сейф, кометните ядра са били „съхранявани“ милиарди години от образуването на Слънчевата система.

Докато ядрото на кометата се приближава до Слънцето, то се нагрява и губи газове и твърди частици. Постепенно ядрото се разпада на все по-малки фрагменти. Частиците, които са били част от него, започват да се въртят около Слънцето по своите орбити, близки до тази, по която се е движила кометата, родила този метеорен поток. Когато частици от този поток се срещнат по пътя на нашата планета, тогава, навлизайки в нейната атмосфера с космическа скорост, те пламват под формата на метеори. Прахът, останал след унищожаването на такава частица, постепенно се утаява на повърхността на Земята.

Сблъсък със Слънцето или големи планети, кометите „умират“. Многократно са отбелязвани случаи, когато при движение в междупланетното пространство ядрата на кометите се разделят на няколко части. Очевидно Халеевата комета не е избегнала тази съдба.

Характеристиките на физическата природа на планетите, астероидите и кометите намират доста добро обяснение въз основа на съвременните космогонични концепции, което ни позволява да разглеждаме Слънчевата система като комплекс от тела, които имат общ произход.

5. Произход на Слънчевата система

Най-старите скали, открити в проби от лунна почва и метеорити, са на приблизително 4,5 милиарда години. Изчисленията на възрастта на Слънцето дадоха близка стойност - 5 милиарда години. Общоприето е, че всички тела, които в момента съставляват Слънчевата система, са се образували преди приблизително 4,5–5 милиарда години.

Според най-развитата хипотеза всички те са се образували в резултат на еволюцията на огромен студен облак газ и прах. Тази хипотеза обяснява доста добре много характеристики на структурата на Слънчевата система, по-специално значителните разлики между двете групи планети.

В течение на няколко милиарда години самият облак и съставните му вещества се промениха значително. Частиците, съставляващи този облак, се въртят около Слънцето в различни орбити.

В резултат на някои сблъсъци частиците са били унищожени, а в други са били комбинирани в по-големи. Възникват по-големи буци материя – зародиши на бъдещи планети и други тела.

Метеоритното „бомбардиране“ на планетите също може да се счита за потвърждение на тези идеи - всъщност това е продължение на процеса, довел до тяхното формиране в миналото. В момента, когато в междупланетното пространство остава все по-малко метеоритна материя, този процес е много по-малко интензивен, отколкото в началните етапи на формирането на планетата.

В същото време в облака настъпи преразпределение на материята и нейната диференциация. Под въздействието на силно нагряване се изпариха газове от околностите на Слънцето (основно най-често срещаните във Вселената - водород и хелий) и останаха само твърди, огнеупорни частици. От това вещество са се образували Земята, нейният спътник Луната и други земни планети.

По време на формирането на планетите и по-късно в продължение на милиарди години, процеси на топене, кристализация, окисляване и други физични и химични процеси се случват в техните вътрешности и на повърхността. Това доведе до значителна промяна в първоначалния състав и структура на материята, от която са формирани всички съществуващи в момента тела на Слънчевата система.

Далеч от Слънцето, в периферията на облака, тези летливи вещества замръзнаха върху прахови частици. Относителното съдържание на водород и хелий се оказа повишено. От това вещество са образувани гигантски планети, чиито размери и маса значително надвишават земните планети. В края на краищата обемът на периферните части на облака беше по-голям и следователно масата на веществото, от което се образуваха далечните от Слънцето планети, беше по-голяма.

Данните за природата и химичния състав на спътниците на гигантските планети, получени през последните години с помощта на космически кораби, станаха още едно потвърждение за валидността на съвременните представи за произхода на телата на Слънчевата система. В условията, когато водородът и хелият, които отиват в периферията на протопланетния облак, стават част от гигантските планети, техните спътници се оказват подобни на Луната и планетите от земната група.

Въпреки това, не цялата материя в протопланетарния облак е станала част от планетите и техните спътници. Много съсиреци от неговата материя останаха както вътре в планетарната система под формата на астероиди и дори по-малки тела, така и извън нея под формата на кометни ядра.

Слънцето, централното тяло на Слънчевата система, е типичен представител на звездите, най-често срещаните тела във Вселената. Подобно на много други звезди, Слънцето е огромна газова топка, намираща се в равновесие в полето на собствената си гравитация.

От Земята виждаме Слънцето като малък диск, чийто ъглов диаметър е приблизително 0,5°. Ръбът му е доста ясно очертан от границата на слоя, от който идва светлината. Този слой на Слънцето се нарича фотосфера (преведено от гръцки като сфера от светлина).

Слънцето излъчва колосален радиационен поток в открития космос, който до голяма степен определя условията на повърхността на планетите и в междупланетното пространство. Общата мощност на излъчване на Слънцето, неговата светимост е 4·1023 kW. Земята получава само една двумилиардна от слънчевата радиация. Това обаче е достатъчно, за да задвижи огромни въздушни маси в земната атмосфера, да контролира времето и климата на земното кълбо.

Основни физически характеристики на Слънцето

Маса (M) = 2 1030 кг.

Радиус (R) = 7 108m.

Средна плътност (p) = 1,4·103 kg/m3.

Гравитационно ускорение (g) = 2,7 102 m/s2.

Въз основа на тези данни, използвайки закона за всемирното притегляне и уравнението на газовото състояние, е възможно да се изчислят условията вътре в Слънцето. Такива изчисления позволяват да се получи модел на „тихо“ Слънце. Предполага се, че във всеки от неговите слоеве се наблюдава условието на хидростатично равновесие: действието на силите на вътрешното газово налягане се балансира от действието на гравитационните сили. Според съвременните данни налягането в центъра на Слънцето достига 2 108 N/m2, а плътността на веществото значително надвишава плътността на твърдите тела в земни условия: 1,5 105 kg/m3, т.е. 13 пъти по-висока от плътността на оловото. . Независимо от това прилагането на газовите закони към вещество в това състояние е оправдано от факта, че то е йонизирано. Размерите на атомните ядра, които са загубили своите електрони, са приблизително 10 хиляди пъти по-малки от размерите на самия атом. Следователно размерите на самите частици са незначителни в сравнение с разстоянията между тях. Това условие, на което трябва да отговаря един идеален газ, за ​​сместа от ядра и електрони, които изграждат материята вътре в Слънцето, е изпълнено, въпреки неговата висока плътност. Това състояние на материята обикновено се нарича плазма. Температурата му в центъра на Слънцето достига приблизително 15 милиона K.

С такива висока температурапротоните, които преобладават в слънчевата плазма, имат толкова високи скорости, че могат да преодолеят електростатичните сили на отблъскване и да взаимодействат помежду си. В резултат на това взаимодействие възниква термоядрена реакция: четири протона образуват алфа частица - хелиево ядро. Реакцията е придружена от освобождаване на определена част от енергията - гама квант. От дълбините на Слънцето тази енергия се пренася навън по два начина: чрез излъчване, т.е. от самите кванти, и чрез конвекция, т.е. от материя.

Освобождаването на енергия и нейният трансфер определят вътрешната структура на Слънцето: ядрото е централната зона, където протичат термоядрени реакции, зоната на енергиен трансфер чрез радиация и външната конвективна зона. Всяка от тези зони заема приблизително 1/3 от слънчевия радиус (фиг. 4).

Ориз. 4. Устройство на Слънцето

Следствие от конвективното движение на материята в горните слоеве на Слънцето е особен тип фотосфера - гранулация. Фотосферата изглежда се състои от отделни зърна - гранули, чийто размер е средно няколкостотин (до 1000) километра. Гранулата е поток от горещ газ, издигащ се нагоре. В тъмните пространства между гранулите има по-хладен газ, който потъва надолу. Всяка гранула съществува само 5-10 минути, след което на нейно място се появява нова, която се различава от предишната по форма и размер. Въпреки това общата наблюдавана картина не се променя.

Фотосферата е най-долният слой на слънчевата атмосфера. Благодарение на енергията, идваща от вътрешността на Слънцето, субстанцията на фотосферата придобива температура от около 6000 K. Тънкият (около 10 000 km) слой, съседен на него, се нарича хромосфера, над която слънчевата корона се простира на десетки слънчеви радиуси (виж фиг. 4). Плътността на материята в короната постепенно намалява, докато се отдалечава от Слънцето, но плазмените потоци от короната (слънчев вятър) преминават през цялата планетарна система. Основните компоненти на слънчевия вятър са протони и електрони, които са много по-малки от алфа частиците (хелиевите ядра) и други йони.

По правило в слънчевата атмосфера се наблюдават различни прояви на слънчева активност, чийто характер се определя от поведението на слънчевата плазма в магнитно поле - петна, изригвания, протуберанци и др. Най-известните от тях са слънчевите петна, открити в началото на 17 век. при първите наблюдения с телескоп. Впоследствие се оказа, че петната се появяват в онези относително малки области на Слънцето, които се отличават с много силни магнитни полета.

Първоначално петната се наблюдават като малки тъмни области с диаметър 2000–3000 km. Повечето от тях изчезват в рамките на 24 часа, но някои се увеличават десетократно. Такива петна могат да образуват големи групи и да съществуват, променяйки формата и размера си, в продължение на няколко месеца, т.е. няколко оборота на Слънцето. Големите петна имат по-малко тъмна полусянка около най-тъмната централна част (наречена сянка). В центъра на петното температурата на веществото пада до 4300 K. Няма съмнение, че такова понижение на температурата е свързано с действието на магнитно поле, което нарушава нормалната конвекция и по този начин предотвратява притока на енергия отдолу .

Най-мощните прояви на слънчевата активност са изригванията, при които понякога за няколко минути се освобождава енергия до 1025 J (това е енергията на около милиард атомни бомби). Изригванията се наблюдават като внезапно увеличаване на яркостта на отделни части на Слънцето в района на слънчевите петна. По отношение на скоростта светкавицата е подобна на експлозия. Продължителността на силните огнища достига средно 3 часа, а слабите продължават само 20 минути. Изригванията също са свързани с магнитни полета, които в този регион се променят значително след изригване (като правило отслабват). Благодарение на енергията на магнитното поле плазмата може да се нагрее до температура от порядъка на 10 милиона K. В същото време скоростта на нейните потоци се увеличава значително, достигайки 1000–1500 km/s, а енергията на електроните и протоните, които изграждат плазмата, се увеличава. Благодарение на тази допълнителна енергия възниква оптично, рентгеново, гама и радио излъчване от факели.

Плазмените потоци, образувани по време на изригване, достигат околностите на Земята в рамките на ден или два, причинявайки магнитни бури и други геофизични явления. Например, по време на силни изригвания чуваемостта на късовълнови радиопредавания в цялото осветено полукълбо на нашата планета практически спира.

Най-мащабните прояви на слънчева активност са протуберанциите, наблюдавани в слънчевата корона (виж фиг. 4) - огромни облаци от газ, чиято маса може да достигне милиарди тонове. Някои от тях („тихи“) приличат по форма на гигантски завеси с дебелина 3–5 хиляди км, височина около 10 хиляди км и дължина до 100 хиляди км, поддържани от колони, през които газът тече от короната надолу. Те бавно променят формата си и могат да съществуват няколко месеца. В много случаи изпъкналостите показват подредено движение на отделни бучки и струи по криволинейни траектории, напомнящи по форма на индукционни линии на магнитно поле. По време на изригвания отделни части от изпъкналости могат да се издигнат нагоре със скорост до няколкостотин километра в секунда до огромни височини - до 1 милион километра, което надвишава радиуса на Слънцето.

Броят на петната и изпъкналостите, честотата и мощността на слънчевите изригвания се променят с определена, макар и не много строга, периодичност - средно този период е приблизително 11,2 години. Съществува определена връзка между жизнените процеси на растенията и животните, състоянието на човешкото здраве, метеорологичните и климатичните аномалии и други геофизични явления и нивото на слънчевата активност. Въпреки това механизмът на влияние на процесите на слънчевата активност върху земните явления все още не е напълно ясен.

7. Звезди

Нашето Слънце с право се нарича типична звезда. Но сред огромното разнообразие на света на звездите има много, които се различават значително от него по своите физически характеристики. Следователно по-пълна картина на звездите се дава от следното определение:

Звездата е пространствено изолирана, гравитационно свързана, непрозрачна за радиация маса от материя, в която са настъпили, протичат или ще се случат термоядрени реакции на водород в хелий в значителен мащаб.

Светимост на звездите. Можем да получим цялата информация за звездите само чрез изучаване на радиацията, идваща от тях. Звездите се различават най-съществено една от друга по своята светимост (мощност на излъчване): някои излъчват енергия няколко милиона пъти повече от Слънцето, други - стотици хиляди пъти по-малко.

Слънцето ни се струва най-яркият обект на небето само защото е много по-близо от всички останали звезди. Най-близкият от тях, Алфа Кентавър, се намира 270 хиляди пъти по-далеч от нас от Слънцето. Ако сте на това разстояние от Слънцето, то ще изглежда приблизително същото като най-ярките звезди от съзвездието Голяма мечка.

Разстоянието на звездите. Поради факта, че звездите са много далеч от нас, едва през първата половина на 19в. Беше възможно да се открие годишният им паралакс и да се изчисли разстоянието. Дори Аристотел и след това Коперник са знаели какви наблюдения на позицията на звездите трябва да се направят, за да се открие тяхното изместване, ако Земята се движи. За да направите това, е необходимо да наблюдавате позицията на звезда от две диаметрално противоположни точки на нейната орбита. Очевидно посоката към тази звезда ще се промени през това време и колкото по-близо е звездата, толкова повече. Така че това видимо (паралактично) изместване на звездата ще служи като мярка за нейното разстояние.

Годишният паралакс (p) обикновено се нарича ъгълът, под който радиусът (r) на земната орбита се вижда от звездата, перпендикулярно на зрителната линия (фиг. 5). Този ъгъл е толкова малък (по-малко от 1"), че нито Аристотел, нито Коперник са успели да го открият и измерят, тъй като са направили наблюдения без оптични инструменти.

Ориз. 5. Годишен паралакс на звездите

Единиците за разстояние до звездите са парсек и светлинна година.

Парсек е разстоянието, на което паралаксът на звездите е равен на 1 ". Оттук и името на тази единица: пар - от думата "паралакс", сек - от думата "втора".

Светлинна година е разстоянието, което светлината, движеща се със скорост 300 000 km/s, изминава за 1 година.

1 pc (парсек) = 3,26 светлинни години.

Чрез определяне на разстоянието до звездата и количеството радиация, идваща от нея, можете да изчислите нейната яркост.

Ако подредим звездите на диаграмата в съответствие с тяхната яркост и температура, се оказва, че въз основа на тези характеристики можем да различим няколко вида (последователности) звезди (фиг. 6): свръхгиганти, гиганти, главна последователност, бели джуджета, и т.н. Нашето Слънце, заедно с много други звезди, е една от звездите от главната последователност.

Ориз. 6. Диаграма температура-светимост за близките звезди

Температура на звездите. От спектъра може да се определи температурата на външните слоеве на звездата, от които идва радиацията. Както е известно, цветът на нагрятото тяло зависи от неговата температура. С други думи, позицията на дължината на вълната, при която възниква максималното излъчване, се измества от червения към виолетовия край на спектъра с повишаване на температурата. Следователно от разпределението на енергията в спектъра може да се определи температурата на външните слоеве на звездата. Както се оказа, тази температура за различни видове звезди варира от 2500 до 50 000 K.

От известната яркост и температура на звезда може да се изчисли площта на нейната светеща повърхност и по този начин да се определи нейният размер. Оказа се, че звездите-гиганти са стотици пъти по-големи от Слънцето в диаметър, а звездите-джуджета са десетки и стотици пъти по-малки.

Маса от звезди. В същото време по отношение на масата, която е най-важната характеристика на звездите, те се различават съвсем малко от Слънцето. Сред звездите няма звезди с маса 100 пъти по-голяма от Слънцето и нито една с маса 10 пъти по-малка от Слънцето.

В зависимост от масата и размера на звездите те се различават по вътрешната си структура, въпреки че всички имат приблизително еднакъв химичен състав (95–98% от масата им е водород и хелий).

Слънцето съществува от няколко милиарда години и през това време се е променило малко, тъй като в неговите дълбини все още протичат термоядрени реакции, в резултат на което се образува алфа-частица от четири протона (водородни ядра) (хелиево ядро, състоящо се от две протони и два неутрона). По-масивните звезди изразходват запасите си от водород много по-бързо (за десетки милиони години). След „изгарянето“ на водорода започват реакции между хелиевите ядра с образуването на стабилния изотоп въглерод-12, както и други реакции, чиито продукти са кислород и редица по-тежки елементи (натрий, сяра, магнезий, и т.н.). Така в дълбините на звездите се образуват ядрата на много химически елементи, включително желязото.

Образуването на ядра от по-тежки елементи от железни ядра може да се случи само с абсорбцията на енергия, така че по-нататъшните термоядрени реакции спират. За най-масивните звезди в този момент се случват катастрофални явления: първо бързо компресиране (колапс), а след това мощна експлозия. В резултат на това звездата първо се увеличава значително по размер, яркостта й се увеличава десетки милиони пъти и след това изхвърля външните си слоеве в открития космос. Това явление се наблюдава като експлозия на свръхнова, на мястото на която остава малка бързовъртяща се неутронна звезда - пулсар.

И така, сега знаем, че всички елементи, които изграждат нашата планета и целия живот на нея, са се образували в резултат на термоядрени реакции, протичащи в звездите. Следователно звездите са не само най-често срещаните обекти във Вселената, но и най-важните за разбирането на явленията и процесите, протичащи на Земята и извън нея.

8. Нашата галактика

Почти всички обекти, видими с невъоръжено око в северното полукълбо на звездното небе, съставляват една система от небесни тела (главно звезди) - нашата Галактика (фиг. 7).

Неговият характерен детайл за земен наблюдател е Млечният път, в който още първите наблюдения с помощта на телескоп позволиха да се разграничат много слаби звезди. Както можете да видите сами във всяка ясна безлунна нощ, тя се простира по цялото небе като лека, белезникава, накъсана ивица. Вероятно е напомнило на някого за следа от разлято мляко и затова вероятно не е съвпадение, че терминът „галактика“ идва от гръцка дума galaxis, което означава „млечен, млечен“.

Единственото нещо, което не е част от Галактиката, е слабо видимо мъгливо петно, което се вижда по посока на съзвездието Андромеда и наподобява по форма пламък на свещ – мъглявината Андромеда. Това е друга звездна система, подобна на нашата, разположена на 2,3 милиона светлинни години от нас.

Едва когато през 1923 г. в тази мъглявина е възможно да се разграничат няколко от най- ярки звезди, учените са окончателно убедени, че това не е просто мъглявина, а друга галактика. Това събитие може да се счита и за „откриването“ на нашата Галактика. И последвалите успехи в нейните изследвания бяха до голяма степен свързани с изучаването на други галактики.

Познанията ни за размера, състава и структурата на Галактиката са получени главно през последния половин век. Диаметърът на нашата галактика е приблизително 100 хиляди светлинни години (около 30 хиляди парсека). Броят на звездите е около 150 милиарда и те съставляват 98% от общата му маса. Останалите 2% са междузвездна материя под формата на газ и прах.

Звездите образуват купове от различни по форма и брой обекти – кълбовидни и отворени. Отворените купове съдържат сравнително малко звезди - от няколко десетки до няколко хиляди. Най-известният отворен куп са Плеядите, видими в съзвездието Телец. В същото съзвездие са Хиадите, триъгълник от бледи звезди близо до яркия Алдебаран. Някои от звездите, принадлежащи към съзвездието Голяма мечка, също образуват отворен куп. Почти всички клъстери от този тип се виждат близо до Млечния път.

Кълбовидните звездни купове съдържат стотици хиляди и дори милиони звезди. Само две от тях - в съзвездията Стрелец и Херкулес - трудно се виждат с просто око. Кълбовидните купове са разпределени по различен начин в Галактиката: повечето са разположени близо до нейния център и когато се отдалечават от него, концентрацията им в пространството намалява.

„Населението“ на клъстерите от тези два типа също се различава. Отворените купове се състоят главно от звезди, принадлежащи (като Слънцето) към главната последователност. В кълбовидните има много червени гиганти и субгиганти.

Понастоящем тези различия се обясняват с разликата във възрастта на звездите, които са част от клъстери от различни типове, и следователно възрастта на самите клъстери. Изчисленията показват, че много открити купове са на възраст около 2–3 милиарда години, докато кълбовидните купове са много по-стари и могат да достигнат 12–14 милиарда години.

Тъй като пространственото разпределение на куповете от отделни звезди различни видовеи други обекти се оказаха различни, те започнаха да разграничават пет подсистеми, които образуват една звездна система - Галактиката:

– плоски млади;

– плосък стар;

– междинна подсистема “диск”;

– междинни сферични;

– сферична.

Ориз. 7. Устройство на Галактиката

Тяхното местоположение е представено на диаграма, показваща структурата на Галактиката в равнина, перпендикулярна на равнината на Млечния път (виж фиг. 7). Фигурата също така показва позицията на Слънцето и централната част на Галактиката - нейното ядро, което се намира в посока на съзвездието Стрелец.

Измервайки относителните позиции на звездите в небето, астрономите в началото на 18 век. забелязал, че координатите на някои ярки звезди (Алдебаран, Арктур ​​и Сириус) са се променили в сравнение с тези, получени в древни времена. Впоследствие стана ясно, че скоростите на движение в космоса за различните звезди се различават значително. „Най-бързият“ от тях, наречен „летящата звезда на Барнард“, се движи по небето с 10,8 "за година. Това означава, че преминава 0,5 ° (ъгловият диаметър на Слънцето и Луната) за по-малко от 200 години. В момента , тази звезда (нейният магнитуд 9,7) се намира в съзвездието Змиеносец. Повечето от 300 000 звезди собствено движениеизмерени, променят позицията си много по-бавно - изместването е само стотни и хилядни от дъговата секунда на година. Като цяло всички звезди се движат около центъра на Галактиката. Слънцето прави един оборот на всеки 220 милиона години.

Благодарение на развитието на радиоастрономията беше получена значителна информация за разпределението на междузвездната материя в Галактиката. Първо се оказа, че междузвездният газ, основната част от който е водород, образува разклонения около центъра на Галактиката, които имат спираловидна форма. Същата структура може да се проследи в някои видове звезди.

Следователно нашата Галактика принадлежи към най-често срещания клас спирални галактики.

Трябва да се отбележи, че междузвездната материя значително усложнява изследването на Галактиката с оптични методи. Той е разпределен много неравномерно в обема на пространството, заето от звездите. По-голямата част от газ и прах се намира близо до равнината на Млечния път, където образува огромни (стотици светлинни години в диаметър) облаци, наречени мъглявини. В пространството между облаците също има материя, макар и в много разредено състояние. Формата на Млечния път, тъмните празнини, които се виждат в него (най-големият от тях причинява неговата бифуркация, която се простира от съзвездието Орла до съзвездието Скорпион) се обясняват с факта, че междузвездният прах ни пречи да видим светлината на звездите разположен зад тези облаци. Точно такива облаци ни пречат да видим ядрото на Галактиката, което може да се изследва само чрез получаване на инфрачервено лъчение и радиовълни, идващи от него.

В онези редки случаи, когато гореща звезда се намира близо до облак от газ и прах, тази мъглявина става ярка. Виждаме го, защото прахът отразява светлината на ярка звезда.

В Галактиката се наблюдават различни видове мъглявини, чието образуване е тясно свързано с еволюцията на звездите. Те включват планетарни мъглявини, които са наречени така, защото в слаби телескопи изглеждат като дискове на далечни планети - Уран и Нептун. Това са външните слоеве на звездите, отделени от тях по време на компресията на ядрото и превръщането на звездата в бяло джудже. Тези черупки се разширяват и разсейват в космическото пространство в продължение на няколко десетки хиляди години.

Други мъглявини са останки от експлозии на свръхнови. Най-известната от тях е мъглявината Рак в съзвездието Телец, резултат от експлозия на супернова, толкова ярка, че през 1054 г. е била видима дори през деня в продължение на 23 дни. Вътре в тази мъглявина се наблюдава пулсар, в който с период на въртене от 0,033 s яркостта се променя в оптичния, рентгеновия и радио диапазона. Вече са известни повече от 500 такива обекта.

Именно в звездите по време на термоядрени реакции се образуват много химични елементи, а по време на експлозия на свръхнова се образуват дори ядра, по-тежки от желязото. Газът, изгубен от звезди с повишено съдържание на тежки химически елементи, променя състава на междузвездната материя, от която впоследствие се образуват звезди. Следователно химическият състав на звездите от „второ поколение“, който вероятно включва нашето Слънце, е малко по-различен от състава на старите звезди, които са се образували по-рано.

9. Устройство и еволюция на Вселената

В допълнение към мъглявината Андромеда, още две галактики могат да се видят с просто око: Големият и Малкият Магеланов облак. Те са видими само в южното полукълбо, така че европейците научиха за тях едва след пътуването на Магелан по света. Това са спътници на нашата Галактика, разположени на разстояние около 150 хиляди светлинни години от нея. На това разстояние звезди като Слънцето не се виждат нито в телескоп, нито на снимки. Но в големи количестванаблюдават се горещи звезди с голяма светимост - свръхгиганти.

Галактиките са гигантски звездни системи, съдържащи от няколко милиона до няколко трилиона звезди. Освен това галактиките съдържат различни (в зависимост от вида) количества междузвездна материя (под формата на газ, прах и космически лъчи).

В централната част на много галактики има кондензация, наречена ядро, където протичат активни процеси, свързани с освобождаване на енергия и изхвърляне на материя.

Някои галактики излъчват значително по-мощна радиация в радиообхвата, отколкото във видимата част на спектъра. Такива обекти се наричат ​​радиогалактики. Още по-мощни източници на радиоизлъчване са квазарите, които излъчват повече радиация от галактиките в оптичния диапазон. Квазарите са най-отдалечените от нас обекти във Вселената. Някои от тях се намират на огромни разстояния, надхвърлящи 5 милиарда светлинни години.

Очевидно квазарите са изключително активни галактически ядра. Звездите около ядрото са неразличими, тъй като квазарите са много далеч и тяхната висока яркост затруднява откриването на слаба звездна светлина.

Изследванията на галактиките показват, че в техните спектри линиите обикновено са изместени към червения край, тоест към по-дълги вълни. Това означава, че почти всички галактики (с изключение на няколко от най-близките) се отдалечават от нас.

Съществуването на този закон обаче изобщо не означава, че галактиките се отдалечават от нас, от нашата Галактика като център. Същият модел на рецесия ще се наблюдава от всяка друга галактика. Това означава, че всички наблюдавани галактики се отдалечават една от друга.

Нека разгледаме огромна топка (Вселената), която се състои от отделни точки (галактики), равномерно разпределени в нея и взаимодействащи си според закона за всемирното привличане. Ако си представим, че в някакъв начален момент от време галактиките са неподвижни една спрямо друга, то в резултат на взаимно привличане те няма да останат неподвижни в следващия момент и ще започнат да се приближават една към друга. В резултат на това Вселената ще се свие и плътността на материята в нея ще започне да се увеличава. Ако в този начален момент галактиките са се отдалечавали една от друга, т.е. Вселената се е разширявала, тогава гравитацията ще намали скоростта на взаимното им отдалечаване. По-нататъшната съдба на галактиките, които се отдалечават от центъра на топката с определена скорост, зависи от съотношението на тази скорост към „втората космическа“ скорост за топка с даден радиус и маса, която се състои от отделни галактики.

Ако скоростта на галактиките е по-голяма от втората космическа скорост, тогава те ще се отдалечават за неопределено време - Вселената ще се разширява за неопределено време. Ако те са по-малки от втората космическа стойност, тогава разширяването на Вселената трябва да отстъпи място на компресията.

Въз основа на наличните данни засега е невъзможно да се направят категорични заключения за това кой от тези варианти ще приеме еволюцията на Вселената. Въпреки това можем да кажем с увереност, че в миналото плътността на материята във Вселената е била много по-голяма, отколкото е сега. Галактиките, звездите и планетите не можеха да съществуват като независими обекти, а материята, от която те сега се състоят, беше качествено различна и представляваше хомогенна, много гореща и плътна среда. Температурата му надвишава 10 милиарда градуса, а плътността му е по-голяма от плътността на атомните ядра, която е 1017 kg/m3. Това се доказва не само от теорията, но и от резултатите от наблюденията. Както следва от теоретичните изчисления, заедно с материята, горещата Вселена на ранни стадиинеговото съществуване беше изпълнено с кванти електромагнитно излъчване с висока енергия. По време на разширяването на Вселената енергията на квантите намалява и в момента трябва да съответства на 5–6 К. Това лъчение, наречено реликтово лъчение, всъщност е открито през 1965 г.

Това потвърди теорията за гореща Вселена, чийто начален етап често се нарича Големият взрив. Вече е разработена теория, която описва процесите, протичащи във Вселената от първите моменти на нейното разширяване. Първоначално във Вселената не можеха да съществуват нито атоми, нито дори сложни атомни ядра. При тези условия са настъпили взаимни трансформации на неутрони и протони при взаимодействието им с други елементарни частици: електрони, позитрони, неутрино и антинеутрино. След като температурата във Вселената падна до 1 милиард градуса, енергията на квантите и частиците стана недостатъчна, за да предотврати образуването на най-простите ядра на атомите на деутерий, тритий, хелий-3 и хелий-4. Около 3 минути след началото на разширяването на Вселената в нея се установява определено съотношение на съдържанието на водородни ядра (около 70%) и хелиеви ядра (около 30%). След това това съотношение се поддържа в продължение на милиарди години, докато от това вещество не се образуват галактики и звезди, в чиито дълбини започват да се образуват по-сложни атомни ядра в резултат на термоядрени реакции. В междузвездната среда се развиха условия за образуване на неутрални атоми, след това на молекули.

Картината на еволюцията на Вселената, която се откри пред нас, е невероятна и изненадваща. Без да спираме да се удивляваме, не бива да забравяме, че всичко това е открито от човек – обитател на малка прашинка, изгубена в безкрайни пространстваВселена, обитател на планетата Земя.

Списък на използваната литература

1. Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцки М. Концепции съвременна естествена наука. С учебно ръководство. М. 1999 г

2. Петросова Р.А., Голов В.П., Сивоглазов В.И., Страут Е.К. Естествена наука и основна екология. Урокза средно педагогическо образователни институции. М.: Bustard, 2007, 303 с.

3. Савченко В.Н., Смагин В.П.. НАЧАЛА НА СЪВРЕМЕННИТЕ ПРИРОДОНАУЧНИ КОНЦЕПЦИИ И ПРИНЦИПИ. Урок. Ростов на Дон. 2006 г.