Здравствуйте уважаемые читатели! В данном посте речь пойдет о строении Солнечной системы. Я считаю, что просто необходимо знать о том, в каком месте Вселенной находится наша планета, а также что еще есть в нашей Солнечной системе помимо планет...
Строение Солнечной системы.
Солнечная система – это система космических тел, которая кроме центрального светила – Солнца, включает в себя девять больших планет, их спутники, множество маленьких планет, кометы, космическую пыль и мелкие метеорные тела, которые движутся в сфере преимущественного гравитационного действия Солнца.
В средине XVI века была раскрыта общая структура строения Солнечной системы польским астрономом Николаем Коперником. Он опровергнул представление того, что Земля – это центр Вселенной и обосновал представление движения планет вокруг Солнца. Такая модель Солнечной системы получила название гелиоцентрической.
В XVII веке Кеплер открыл закон движения планет, а Ньютон сформулировал закон всемирного притяжения. Но только после того, как Галилей в 1609 году изобрел телескоп, стало возможным изучение физических характеристик, входящих в состав Солнечной системы, космических тел.
Так Галилей, наблюдая за солнечными пятнами, впервые открыл вращение Солнца вокруг своей оси.
Планета Земля – это одно из девяти небесных тел (или планет), которые движутся вокруг Солнца в космическом пространстве.
Основную часть Солнечной системы составляют планеты , которые с разной скоростью вращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости по эллиптическим орбитам и находятся от него на разных расстояниях.
Планеты расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Но Плутон иногда удаляется от Солнца более чем на 7 млрд. км, но из-за огромной массы Солнца, которая почти в 750 раз превышает массу всех остальных планет, остается в сфере его притяжения.
Самая крупная из планет – это Юпитер. Его диаметр в 11 раз превышает диаметр Земли и составляет 142 800 км. Самая маленькая из планет – это Плутон, диаметр которого составляет всего лишь 2 284 км.
Планеты, которые находятся ближе всего к Солнцу (Меркурий, Венера, Земля, Марс) очень сильно отличаются от последующих четырех. Они называются планетами земного типа , так как, подобно Земле, состоят из твердых пород.
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, называются планетами юпитерианского типа , а также планетами-гигантами, и в отличие от них состоят в основном из водорода.
Также существуют еще и другие различия между планетами юпитерианского и земного типа.
«Юпитерианцы» вместе с многочисленными спутниками образуют собственные «солнечные системы».
По меньшей мере, 22 спутника у Сатурна. И всего три спутника, включая Луну, у планет земного типа. И кроме всего, планеты юпитерианского типа окружены кольцами.
Обломки планет.
Между орбитами Марса и Юпитера существует большой промежуток, где могла бы разместиться еще одна планета. Это пространство, на самом деле, заполнено множеством небесных тел небольшого размера, которые называют астероидами, или малыми планетами.
Церера – это название самого крупного астероида, диаметр которого около 1000 км. К настоящему времени открыто 2500 астероидов, которые в своих размерах значительно меньше Цереры. Это глыбы с поперечниками, которые не превышают в размере нескольких километров.
Большая часть астероидов вращаются вокруг Солнца в широком «астероидном поясе», который находится между Марсом и Юпитером. Орбиты некоторых астероидов выходят далеко за пределы этого пояса, а иногда приближаются довольно-таки близко к Земле.
Эти астероиды нельзя увидеть невооруженным глазом, потому что их размеры слишком малы, и они очень от нас удалены. Но другие обломки – например, кометы – могут быть видимы в ночном небе благодаря своему яркому сиянию.
Кометы – это небесные тела, которые состоят изо льда, твердых частиц и пыли. Большую часть времени комета движется в дальних участках нашей Солнечной системы и невидима для глаза человека, но когда она приближается к Солнцу, то начинает светиться.
Это происходит под воздействием солнечного тепла. Лед частично испаряется и превращается в газ, высвобождая частички пыли. Комета становится видимой, потому что газопылевое облако отражает солнечный свет. Облако, под давлением солнечного ветра, превращается в развевающийся длинный хвост.
Также существуют и такие космические объекты, которые можно наблюдать почти каждый вечер. Они сгорают при попадании в атмосферу Земли, оставляя при этом в небе узкий светящийся след – метеор . Эти тела называются метеорными, а их размеры не больше песчинки.
Метеориты — это крупные метеорные тела, которые достигают земной поверхности. Из-за столкновения с Землей огромных метеоритов, в далеком прошлом, образовались огромные кратеры на ее поверхности. Почти миллион тонн метеоритной пыли ежегодно оседает на Земле.
Рождение Солнечной системы.
Большие газопылевые туманности, или облака разбросаны среди звезд нашей галактики. В таком же облаке, около 4600 млн. лет назад, родилась и наша Солнечная система.
Произошло это рождение в результате коллапса (сжатия) этого облака под действи
ем сил гравитации.
Затем это облако начало вращение. А со временем оно превратилось во вращающийся диск, основная масса вещества которого сосредоточилась в центре. Гравитационный коллапс продолжался, центральное уплотнение постоянно уменьшалось и разогревалось.
Термоядерная реакция началась при температуре в десятки миллионов градусов, и тогда центральное уплотнение вещества вспыхнуло новой звездой – Солнцем.
Планеты сформировались из находящихся в диске пыли и газа. Столкновение частиц пыли, а также их превращение в большие глыбы, происходило во внутренних разогретых областях. Этот процесс называется аккреция – приращение.
Взаимное притяжение и столкновение этих всех глыб и привело к образованию планет земного типа.
Эти планеты имели слабое гравитационное поле и были слишком малы для того, чтобы притянуть к себе легкие газы (такие как гелий и водород), которые входят в состав аккреционного диска.
Рождение Солнечной системы было обычным явлением – постоянно и повсеместно во Вселенной рождаются подобные системы. И может быть, в одной из таких систем есть планета похожая на Землю, на которой существует разумная жизнь…
Вот мы и рассмотрели строение Солнечной системы, и теперь можем вооружиться знаниями для их дальнейшего применения на практике 😉
3. Солнце - центральное тело нашей планетной системы
Солнце -- ближайшая к Земле звезда, представляющая собой раскаленный плазменный шар. Это гигантский источник энергии: мощность излучения его очень велика -- около 3,8610 23 кВт. Ежесекундно Солнце излучает такое количество тепла, которого вполне хватило бы, чтобы растопить слой льда, окружающий земной шар, толщиной в тысячу км. Солнце играет исключительную роль в возникновении и развитии жизни на Земле. На Землю попадает ничтожная часть солнечной энергии, благодаря которой поддерживается газообразное состояние земной атмосферы, постоянно нагреваются поверхности суши и водоемов, обеспечивается жизнедеятельность животных и растений. Часть солнечной энергии запасена в недрах Земли в виде каменного угля, нефти, природного газа.
В настоящее время принято считать, что в недрах Солнца при огромнейших температурах --около 15 млн. градусов -- и чудовищных давлениях протекают термоядерные реакции, которые сопровождаются выделением огромного количества энергии. Одной из таких реакций может быть синтез ядер водорода, при котором образуются ядра атома гелия. Подсчитано, что в каждую секунду в недрах Солнца 564 млн т водорода преобразуются в 560 млн т гелия, а остальные 4 млн т водорода превращаются в излучение. Термоядерная реакция будет происходить до тех пор, пока не иссякнут запасы водорода. В настоящее время они составляют около 60 % массы Солнца. Такого резерва должно хватить по меньшей мере на несколько миллиардов лет.
Почти вся энергия Солнца генерируется в его центральной области, откуда переносится излучением, а затем во внешнем слое -- передается конвекцией. Эффективная температура поверхности Солнца -- фотосферы -- около 6000 К.
Наше Солнце -- источник не только света и тепла: его поверхность излучает потоки невидимых ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, а также элементарных частиц. Хотя количество тепла и света, посылаемого на Землю Солнцем, на протяжение многих сотен миллиардов лет остается постоянным, интенсивность его невидимых излучений значительно меняется: она зависит от уровня солнечной активности.
Наблюдаются циклы, в течение которых солнечная активность достигает максимального значения. Их периодичность составляет 11 лет. В годы наибольшей активности увеличивается число пятен и вспышек на солнечной поверхности, на Земле возникают магнитные бури, усиливается ионизация верхних слоев атмосферы и т. д.
Солнце оказывает заметное влияние не только на такие природные процессы, как погода, земной магнетизм, но и на биосферу -- животный и растительный мир Земли, в том числе и на человека.
Предполагается, что возраст Солнца не менее 5 млрд лет. Такое предположение основано на том, что в соответствии с геологическими данными наша планета существует не менее 5 млрд лет, а Солнце образовалось еще раньше.
Алгоритм расчета траектории перелета на ограниченную орбиту с заданными характеристиками
Анализируя решение (2.4) линеаризованной системы (2.3), можно заключить, что амплитуды орбиты по осям X и Y зависят друг от друга линейно, а амплитуда по Z является независимой, при этом колебания по X и по Y происходят с одной частотой...
Алгоритм расчета траектории перелета на ограниченную орбиту с заданными характеристиками
Известно, что перелет на орбиту вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля может быть осуществлен совершением одного импульса на низкой околоземной орбите , , , . Фактически, данный перелет осуществляется по орбите...
Звезды и созвездия едины
В этом разделе рассмотрим, каким образом звезды/созвездия могут, как навредить, так и помочь, чего нам стоит ожидать от Вселенной. В 12-ом вопросе "Звезды могут навредить или же помочь?" многие отметили по равно, что звезды как могут навредить...
Земля - планета Солнечной системы
Солнце - центральное тело Солнечной системы - является типичным представителем звезд, наиболее распространенных во Вселенной тел. Как и многие другие звезды, Солнце представляет собой огромный газовый шар...
В данной работе движение космического аппарата, находящегося на орбите в окрестности точки либрации L1 системы Солнце-Земля, будет рассматриваться во вращающейся системе координат, иллюстрация которой приведена на рисунке 6...
Моделирование орбитального движения
Космический аппарат в окрестности точки либрации может находится на ограниченных орбитах нескольких типов, классификация которых приведена в рабтах . Вертикальная орбита Ляпунова (рис. 8) - плоская ограниченная периодическая орбита...
Моделирование орбитального движения
Как было сказано в пункте 2.4, одним из главных условий при выборе ограниченной орбиты в окрестности точки либрации L1, подходящей для осуществления космической миссии, непрерывно наблюдаемой с поверхности Земли...
Наша Солнечная система
Для того, чтобы понять строение такого гигантского объекта, как Солнце, нужно представить себе огромную массу раскалённого газа, которая сконцентрировалась в определенном месте Вселенной. Солнце на 72% состоит из водорода...
Поверхностное исследование характеристик Солнца
Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собою горячий газовый шар. Оно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела Солнечной системы вместе взятые...
Создание модели возникновения Солнечной системы из межзвездного газа на базе численного моделирования с учетом гравитационного взаимодействия частиц
В результате проведенных исследований (в том числе и не вошедших в материалы данной публикации) в рамках принятых основных представлений образования Солнечной системы предложена модель образования планетных тел...
Солнечная система. Активность Солнца и ее влияние на климатообразующий фактор планеты
Девять крупных космических тел, называемых планетами, обращаются вокруг Солнца, каждая по своей орбите, в одном направлении - против часовой стрелки. Вместе с Солнцем они составляют Солнечную систему...
Солнечно-Земные связи и их влияние на человека
Что же говорит нам наука о Солнце? Как далеко Солнце от нас и как оно велико? Расстояние от Земли до Солнца составляет почти 150 млн. км. Легко написать это число, но представить себе такое большое расстояние трудно...
Солнце, его состав и строение. Солнечно-земные связи
Солнце -- единственная звезда Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99...
Солнце, его физические характеристики и воздействие на магнитосферу Земли
Солнце - ближайшая к Земле звезда, является рядовой звездой нашей Галактики. Это карлик главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Принадлежит к спектральному классу G2V. Ее физические характеристики: · Масса 1...
Солнечная система
является одной из 200 млрд. звездных систем, находящихся в галактике Млечный Путь . Она расположена примерно по середине между центром галактики и его краем.
Солнечная система - это определенное скопление небесных тел, которые связаны силами гравитации со звездой (Солнцем). В нее входят: центральное тело - Солнце , 8 больших планет с их спутниками, несколько тысяч малых планет или астероидов, несколько сот наблюдавшихся комет и бесконечное множество метеорных тел.
Большие планеты подразделяются на 2 основные группы
:
— планеты земной группы (Меркурий , Венера , Земля и Марс);
— планеты юпитерской группы или планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
В этой классификации нет места Плутону. В 2006 году было установлено, что Плутон из-за своих маленьких размеров и большой отдаленности от Солнца обладает низким гравитационным полем и ее орбита не похожа на соседние с нею орбиты, более близких к Солнцу планет. К тому же вытянутая эллипсоидная орбита Плутона (у остальных планет она почти круговая) пересекается с орбитой восьмой планеты Солнечной системы - Нептуна. Именно поэтому, с недавних времен, было решено лишить Плутона статуса "планеты".
Планеты земной группы сравнительно малы и имеют большую плотность. Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо. У планет-гигантов практически нет твердой поверхности. Это огромные газовые планеты, образованны преимущественно из водорода и гелия, атмосфера которых постепенно уплотняясь плавно переходить в жидкую мантию.
Конечно же основным элементов Солнечной системы является Солнце . Без него все планеты, в том числе и наша, разлетелись бы на огромные расстояния, а быть может даже и за пределы галактики. Именно Солнце из-за своей огромной массы (99,87% от массы всей Солнечной системы) создает невероятно мощное гравитационное воздействие на все планеты, их спутники, кометы и астероиды, заставляя вращаться каждого из них по своей орбите.
В Солнечной системе , помимо планет, имеются две области, заполненные малыми телами (карликовыми планетами, астероидами, кометами, метеоритами). Первая область - это Пояс Астероидов , который находится между Марсом и Юпитером. По составу он сходен с планетами земной группы, так как состоит из силикатов и металлов. За пределами Нептуна располагается вторая область которая называется Пояс Койпера . Располагает в себе много объектов (в основном карликовые планеты), состоящие из замершей воды, аммиака и метана, крупнейшим из которых является и Плутон.
Пояс Койпнера начинается сразу после орбиты Нептуна.
Внешнее кольцо ее заканчивается на расстоянии
в 8,25 млрд. км от Солнца. Это огромное кольцо вокруг всей
Солнечной системы, представляет из себя бесконечное
количество летучих веществ из льдинков метана, аммиака и воды.
Пояс Астероидов - рассположен между орбитой Марса и Юпитера.
Внешняя граница рассположена в 345 млн. км от Солнца.
Содержит десятки тысяч, возможно миллионы объектов более одного
километра в диаметре. Самые крупные из них - карликовые планеты
(диаметр от 300 до 900 км) .
Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет. Большая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°).
Раньше предполагалось, что граница Солнечной системы заканчивается сразу после орбиты Плутона. Однако в 1992 году были открыты новые небесные тела, которые несомненно принадлежат нашей системе, так как находятся непосредственно под гравитационным влиянием Солнца.
Каждому небесному объекту свойственны такие понятия как год и сутки. Год - это то время, за которое тело оборачивается вокруг Солнца на угол 360 градусов, т.е совершает полный круговой оборот. А сутки - это период вращения тела вокруг собственной оси. Самая близкая, от Солнца, планета Меркурий обращается вокруг Солнца за 88 земных суток, а вокруг своей оси - за 59 суток. Это значит, что на планете за один год проходит даже меньше двух суток (для примера на Земле один год включает в себя 365 дней, т.е именно столько раз Земля обернется вокруг своей оси за один оборот вокруг Солнца). В то время, как на самой отдаленной, от Солнца, карликовой планете Плутоне сутки составляют 153,12 часов (6,38 земных суток). А период обращения вокруг Солнца равен 247,7 земных лет. Т.е только наши прапрапраправнуки застанут тот момент когда Плутон наконец то пройдет весь путь по своей орбите.
галактическим годом
. Помимо кругового движения по орбите, Солнечная система совершает вертикальные колебания относительно галактической плоскости, пересекая ее каждые 30-35 млн. лет и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии.
Возмущающим фактором для планет Солнечной системы
является их гравитационное влияние друг на друга. Оно несколько изменяет орбиту по сравнению с той, по которой каждая планета двигалась бы под действием одного только Солнца. Вопрос в том могут ли эти возмущения накапливаться вплоть до падения планеты на Солнце либо удаление ее за пределы Солнечной системы
, или они имеют периодический характер и параметры орбиты будут всего лишь колебаться вокруг некоторых средних значений. Результаты теоретических и исследовательских работ, выполненных астрономами более чем за 200 последних лет, говорят в пользу второго предположения. об этом же свидетельствуют данные геологии, палеонтологии и других наук о Земле: уже 4,5 млрд лет расстояние нашей планеты от Солнца практически не меняется.И в будущем ни падения на Солнце, ни уход из Солнечной системы
, как и Земле , так и другим планетам не угрожает.
С
олнце
СОЛНЦЕ, центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2. Среди звезд Солнце по размеру и яркости занимает среднее положение, хотя в солнечной окрестности большинство звезд имеет меньшие размеры и яркости. Поверхностная температура около 5800 K. Вращение Солнца вокруг оси, происходит в том же направлении, что и Земли (с запада на восток), ось вращения образует угол 82
°45" с плоскостью орбиты Земли (эклиптикой). Один оборот относительно Земли совершается за 27,275 сут (синодический период обращения), относительно неподвижных звезд - за 25,38 сут (сидерический период обращения). Период вращения (синодический) изменяется от 27 сут на экваторе до 32 сут у полюсов. Химический состав, определенный из анализа солнечного спектра: водород - ок. 90%, гелий - 10%, остальные элементы - менее 0,1% (по числу атомов). Подобно всем звездам, оно представляет собой шар горячего газа, а источником энергии является ядерный синтез, происходящий в его недрах. Земля, находящаяся на расстоянии 149,6 млн. км от Солнца, получает около 2
.
10
17
Вт солнечной лучистой энергии. Солнце - основной источник энергии для всех процессов, совершающихся на земном шаре. Вся биосфера, жизнь существуют только за счет солнечной энергии. На многие земные процессы влияет корпускулярное излучение Солнца.
Точные измерения показывают, что диаметр Солнца в 1392000км не постоянная величина. Около пятнадцати лет назад астрономы обнаружили, что Солнце худеет и полнеет на несколько километров каждые 2 часа 40 минут, причем этот период сохраняется строго постоянным. С периодом 2 часа 40 минут на доли процента меняется и светимость Солнца, то есть излучаемая им энергия.
Указания на то, что диаметр Солнца испытывает еще и очень медленные колебания со значительным размахом, были получены путём анализа результатов астрономических наблюдений многолетней давности. Точные измерения продолжительности солнечных затмений, а также прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца показали, что в XVII веке диаметр Солнца превышал нынешний примерно на 2000 км,то есть на 0,1%.
Строение Солнца
 |
Поверх ядра расположена ЗОНА ИЗЛУЧЕНИЯ, где образовавшиеся в процессе ядерного синтеза фотоны с высокой энергией сталкиваются с электронами и ионами, порождая повторное световое и тепловое излучение.
С внешней стороны зоны излучения лежит КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА (внешнем слое толщиной 150-200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой), в который нагретые газовые потоки направляются вверх, отдают свою энергию поверхностным слоям и, стекая вниз, повторно нагреваются. Конвективные потоки приводят к тому, что солнечная поверхность имеет ячеистый вид (грануляцию фотосферы), солнечные пятна, спикулы и т. д. Интенсивность плазменных процессов на Солнце периодически изменяется (11-летний период – солнечная активность).
В противовес данной теории, что наше Солнце состоит главным образом из водорода, 10 января 2002г обсуждалась гипотеза профессора кафедры ядерной химии из университета Миссури-Роллана Оливер Мануэль (Oliver Manuel) на 199-й конференции Американского астрономического общества, утверждающая, что основную массу Солнца составляет не водород, а железо. В статье "The Origin of the Solar System with an Iron-rich Sun" ("Происхождение солнечной системы с "железным" Солнцем") он утверждает, что реакция синтеза водорода, которая дает часть солнечного тепла, происходит вблизи поверхности Солнца. Но основное тепло выделяется из ядра Солнца, которое состоит главным образом из железа. Изложенную в статье теорию происхождения Солнечной системы из взрыва сверхновой, после чего из ее сжавшегося ядра образовалось Солнце, а из выброшенной в космос материи - планеты, выдвинул в 1975г вместе с д-ром Дварка Дас Сабу (Dwarka Das Sabu).
Солнечное излучение
СОЛНЕЧНЫЙ СПЕКТР - распределение энергии электромагнитного излучения Солнца в диапазоне длин волн от нескольких долей нм (гамма-излучение) до метровых радиоволн. В видимой области солнечный спектр близок к спектру абсолютно черного тела при температуре около 5800 К; имеет энергетический максимум в области 430-500 нм. Солнечный спектр - непрерывный спектр, на который наложено более 20 тыс. линий поглощения (Фраунгоферовых линий) различных химических элементов.
РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ - электромагнитное излучение Солнца в диапазоне от миллиметровых до метровых волн, возникающее в области от нижней хромосферы до солнечной короны. Различают тепловое радиоизлучение «спокойного» Солнца; излучение активных областей в атмосфере над солнечными пятнами; спорадическое излучение, связанное обычно с вспышками на Солнце.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - коротковолновое электромагнитное излучение (400-10 нм), на долю которого приходится ок. 9% всей энергии излучения Солнца. Ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует газы верхних слоев земной атмосферы, что приводит к образованию ионосферы.
СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ - электромагнитное и корпускулярное излучения Солнца. Электромагнитное излучение охватывает диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн, его энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Корпускулярная составляющая солнечной радиации состоит главным образом из протонов и электронов (см. Солнечный ветер).
СОЛНЕЧНЫЙ МАГНЕТИЗМ - магнитные поля на Солнце, простилающееся за орбиту Плутона, упорядочивающие движение солнечной плазмы, обусловливающие солнечные вспышки, существование протуберанцев и т. д. Средняя напряженность магнитного поля в фотосфере 1 Э (79,6 А/м), локальные магнитные поля, например в области солнечных пятен, могут достигать нескольких тыс. Э. Периодические усиления солнечного магнетизма определяют солнечную активность. Источник солнечного магнетизма - сложные движения плазмы в недрах Солнца. Специалистам Лаборатории реактивного движения в Пасадене (шт. Калифорния, США) удалось выяснить причину образования петель в магнитном поле Солнца. Как оказалось, своим появлением петли обязаны тому, что магнитные волны близ Солнца являются альфвеновскими. Изменения магнитного поля были зарегистрированы с помощью приборов межпланетного зонда "Ulysses".
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ - полная солнечная энергия, падающая на единицу площади верхних слоев земной атмосферы за единицу времени, рассчитанная с учетом среднего расстояния от Земли до Солнца. Ее значение - около 1,37 кВт/м2 (точность 0,5%) . Вопреки названию, эта величина не остается строго постоянной, слегка изменяясь в ходе солнечного цикла (колебание 0,2%). В частности, появление большой группы солнечных пятен уменьшает ее примерно на 1%. Наблюдаются и более долговременные изменения.
В последние два десятилетия замечено, что уровень излучения Солнца в период минимальной его активности нарастал примерно на 0,05% в десятилетие.
Солнечная атмосфера
Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 минут (от 3 до 10 минут). Скорости колебаний чрезвычайно малы - десятки сантиметров в секунду.
Фотосфера
Видимая поверхность Солнца. Достигая толщины около 0,001 R D (200-300 км), плотность 10 -9 - 10 -6 г/см 3 , температура убывает снизу вверх от 8 до 4,5 тыс. К. Фотосфера представляет собой зону, где характер газообразных слоев меняется от полностью непрозрачных для излучения до совершенно прозрачных. Фактически фотосфера излучает весь видимый свет. Температура фотосферы Солнца около 5800 K, причем к основанию хромосферы она падает примерно до 4000 K. Линии поглощения в спектре Солнца формируются в результате поглощения излучения и рассеяния именно в этом слое. Явления, характерные для активного Солнца, такие как солнечные пятна, вспышки и факелы, также возникают в фотосфере. Быстрые атомные частицы, высвобождаемые при вспышках, движутся сквозь пространство, воздействуя на Землю и ее окрестности. В частности, они вызывают радиопомехи, геомагнитные бури и полярные сияния.Новые снимки края солнечного диска в 2002г шведским Солнечным телескопом 1-m, установленном на острове Ла-Пальма (Канарские острова), позволили обнаружить ландшафты из гор, долин и огненных стен, впервые показав трехмерную структуру солнечной поверхности. Новые снимки позволили разглядеть смещающиеся пики и низины сверхгорячей плазмы – разница в высоте их может достигать сотни километров.
 |
грануляция - видимая в телескоп зернистая структура солнечной фотосферы. Представляет собой совокупность большого числа тесно расположенных гранул - ярких изолированных образований диаметром 500-1000 км, покрывающих весь диск Солнца. Отдельная гранула возникает, разрастается и затем распадается за 5-10 мин. Межгранульное расстояние достигает в ширину 300-500км. Одновременно на Солнце наблюдается около миллиона гранул. поры - темные округлые образования диаметром несколько сот километров, возникающие группами в промежутках между фотосферными гранулами. Некоторые поры, увеличиваясь, превращаются в солнечные пятна. факел - яркая область фотосферы Солнца (цепочки ярких гранул, обычно окружающих группу солнечных пятен). Появление факелов связано с последующим возникновением в их окрестности солнечных пятен и вообще с солнечной активностью. Они имеют размер около 30000 км и температуру на 2000К выше окружающей. Факелы – зазубренные стены, высота которых достигает 300 километров. Причем эти стены излучают гораздо больше энергии, чем предполагали астрономы. Возможно даже, что именно они и вызывали эпохальные изменения в земном климате. Суммарная площадь цепочек (волокон фотосферных факелов) в несколько раз больше площади пятен, и существуют фотосферные факелы в среднем дольше, чем пятна - иногда 3-4 месяца. В годы максимума солнечной активности фотосферные факелы могут занимать до 10% всей поверхности Солнца. |
 |
солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже (области с сильным магнитным полем) , чем в окружающей фотосфере. Поэтому солнечные пятна кажутся относительно более темными. Эффект охлаждения вызывается наличием сильного магнитного поля, сконцентрированного в зоне пятна. Магнитное поле препятствует образованию конвективных потоков газа, которые переносят к поверхности Солнца горячее вещество из нижележащих слоев. Солнечное пятно состоит из перекручивающихся магнитных полей в мощном плазменном вихре, видимая и внутренняя области которого вращаются в противоположных направлениях. Солнечные пятна формируются там, где магнитное поле Солнца имеет большую вертикальную компоненту. Солнечные пятна могут возникать индивидуально, но часто они образуют группы или пары противоположной магнитной полярности. Развиваются из пор, могут достигать 100 тыс. км (самые маленькие 1000-2000км) в поперечнике, существуют в среднем 10-20 суток. В темной центральной части солнечного пятна (тени, где силовые линии магнитного поля направлены вертикально, а напряженность поля, как правило, в несколько тысяч раз больше, чем у поверхности Земли), температура составляет около 3700 K по сравнению с 5800 K в фотосфере, вследствие чего они в 2-5 раз темнее фотосферы. Внешняя и более яркая часть солнечного пятна (полутень) состоит из тонких длинных сегментов. Особенно выделяется наличие темных сердцевин в светлых участках на солнечных пятнах. |
Для солнечных пятен характерны сильные магнитные поля (до 4 кЭ). Среднее годовое число солнечных пятен изменяется с 11-летним периодом. Солнечные пятна имеют тенденцию образовывать близлежащие пары, в которых каждое пятно имеет противоположную магнитную полярность. Во время высокой солнечной активности случается, что изолированные пятна становятся большими, причем они возникают обширными группами.
Самая большая из когда-либо зарегистрированных групп солнечных пятен достигла своего максимума 8 апреля 1947 г. Она захватила область площадью в 18130 миллионов квадратных километров. Солнечные пятна - элемент солнечной активности. Количество пятен, видимых на Солнце в любое время, периодически изменяется с периодом приблизительно в 11 лет. В середине 1947 г. был отмечен сильный максимум цикла.
 |
гелиографическая долгота - долгота, измеренная для точек на поверхности Солнца. На Солнце нет фиксированной нулевой точки, так что гелиографическая долгота отсчитывается от номинального эталонного большого круга: солнечного меридиана, который прошел через восходящий узел солнечного экватора на эклиптике 1 января 1854 г. в 12.00 UT. Относительно этого меридиана долгота рассчитывается в предположении равномерного сидерического вращения Солнца с периодом 25,38 суток. В справочниках для наблюдателей помещаются таблицы положений солнечного эталонного меридиана для данной даты и времени.
каррингтоновский номер - номер, присваиваемый каждому обороту Солнца. Отсчет был начат Р.К. Каррингтоном 9 ноября 1853г с первого номера. Он взял за основу среднюю величину периода синодического вращения солнечных пятен, который определил как 27,2753 дня. Поскольку Солнце не вращается как твердое тело, фактически этот период меняется с широтой.
Хромосфера
Газообразный слой Солнца, лежащий выше фотосферы толщиной 7-8 тыс. км, отличается значительной неоднородностью температуры (5-10 тыс. К). С увеличением расстояния от центра Солнца температура слоев фотосферы уменьшается, достигая минимума. Затем в вышележащей хромосфере снова начинает постепенно повышаться до 10000 K. Название означает буквально “цветная сфера”, поскольку при полном солнечном затмении, когда свет фотосферы закрыт, хромосфера видна в виде яркого кольца вокруг Солнца как розоватое сияние. Она динамична, в ней наблюдаются вспышки, протуберанцы. Элементы структуры - хромосферная сетка и спикулы. Ячейки сетки - динамические образования диаметром 20 - 50 тыс. км, в которых плазма движется от центра к периферии.
Вспышка - самое мощное проявление солнечной активности, внезапное местное выделение энергии магнитных полей в короне и хромосфере Солнца (до 10 25 Дж при наиболее сильных солнечных вспышках), при котором вещество солнечной атмосферы нагревается и ускоряется. При солнечных вспышках наблюдаются: увеличение яркости хромосферы (8-10 мин), ускорение электронов, протонов и тяжелых ионов (с частичным выбросом их в межпланетное пространство), рентгеновское и радиоизлучение.
Вспышки связаны с активными областями Солнца и представляют собой взрывы, в которых вещество разогревается до температур в сотни миллионов градусов. Большую часть излучения составляют рентгеновские лучи, но вспышки легко наблюдаются в видимом свете и в радиодиапазоне. Заряженные частицы, выброшенные из Солнца, через несколько дней достигают Земли и вызывают полярные сияния, влияют на работу средств связи.
Сгустки солнечного вещества, выброшенные с поверхности светила, могут быть поглощены другими сгустками, когда оба выброса происходят в одной и той же области солнечной поверхности, причем второй выброс движется с большей скоростью, чем первый. Солнечное вещество выбрасывается с поверхности Солнца со скоростью от 20 до 2000 километров в секунду. Его масса оценивается в миллиарды тонн. В случае, когда сгустки вещества распространяются в направлении Земли, на ней происходят магнитные бури. Специалисты полагают, что в случае космического "каннибализма" магнитные бури на Земле имеют большую, чем обычно силу, и их труднее прогнозировать. Начиная с апреля 1997 года, когда подобный эффект был открыт, по март 2001г наблюдался 21 случай поглощения сгустков солнечного вещества другими, движущимися с большей скоростью. Это удалось выяснить команде астрономов NASA, работающих с космическими аппаратами "Wind" и "SOHO".
Спикулы - отдельные столбы (похожие на шипы структуры) светящейся плазмы в хромосфере, видимые при наблюдении Солнца в монохроматическом свете (в спектральных линиях Н, Не, Са + и др.), которые наблюдаются в лимбе или около него. Спикулы поднимаются из хромосферы в солнечную корону до высоты 6-10 тыс. км, их диаметр 200-2000км (обычно порядка 1000 км в поперечнике и 10000 км в длину), среднее время жизни 5-7 мин. На Солнце одновременно существуют сотни тысяч спикул. Распределение спикул на Солнце неравномерно - они концентрируются на границах ячеек супергрануляции.
флоккулы - (лат. flocculi, от floccus - клочок) (факелы хромосферные), тонкие волокнистые образования в хромосферном слое центров солнечной активности, имеют большую яркость и плотность, чем окружающие участки хромосферы, ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля; являются продолжением факелов фотосферных в хромосфере. Флоккулы можно видеть, когда солнечная хромосфера отображается в монохроматическом свете, например, в свете однократно ионизированного кальция.
протуберанец
(от лат. protubero - вздуваюсь) - термин, используемый для разнообразных по форме структур (похожих на облака или вспышки) в хромосфере и короне Солнца. Они имеют более высокую плотность и более низкую температуру, чем окружающая их среда, на солнечном лимбе выглядят как яркие детали короны, а в проекции на солнечный диск имеют вид темных волокон, а на его краю - в виде светящихся облаков, арок или струй.
Покоящиеся протуберанцы возникают далеко от активных областей и сохраняются в течение многих месяцев. Они могут простираться в высоту до нескольких десятков тысяч километров. Громадные, протяженностью до сотен тысяч километров, плазменные образования в солнечной короне. Активные протуберанцы связаны с солнечными пятнами и вспышками. Они появляются в виде волн, брызг и петель, имеют бурный характер движения, быстро меняют форму и сохраняются лишь несколько часов. Более холодное вещество, стекающее с протуберанцев из короны к фотосфере, может наблюдаться в виде коронального "дождя".
*Хотя выделить какой-то отдельный протуберанец и назвать его самым большим не удается, имеется множество удивительных примеров. Например, на изображении, принятом со "Скайлэба" в 1974 г., был виден петлеобразный покоящийся протуберанец, который протянулся над поверхностью Солнца больше чем на полмиллиона километров. Такие протуберанцы могут сохраняться в течение нескольких недель или месяцев, простираясь на 50000 км за пределы фотосферы Солнца. Эруптивные протуберанцы в виде огненных языков могут подниматься над солнечной поверхностью почти на миллион километров.
По данным двух исследовательских спутников TRACE и SOHO, которые ведут постоянные наблюдения за Солнцем, потоки электрически заряженного газа движутся в атмосфере Солнца почти со скоростью звука в данных условиях. Их скорость может достигать 320 тыс. км/час. То есть сила ветра на Солнце "перебивает" гравитационную силу при определении плотности атмосферы, а ведь на Солнца сила гравитационного притяжения в 28 раз больше, чем на поверхности Земли.
Самая внешняя часть атмосферы Солнца, состоит из горячей (1-2 млн. К) разреженной высокоионизованной плазмы, которая во время полного солнечного затмения видна как яркое гало. Корона простирается на расстояние, во много раз превышающее радиус Солнца, и переходит в межпланетную среду (в несколько десятков радиусов Солнца и постепенно рассеивается в межпланетном пространстве). Протяженность и форма короны изменяются в течение солнечного цикла, главным образом благодаря потокам, образующимся в активных областях.Корона состоит из следующих частей:
K-корона (электронная корона или непрерывная корона). Видна как белый свет фотосферы, рассеиваемый высокоэнергетическими электронами при температуре порядка миллиона градусов. K-корона неоднородна, она содержит различные структуры, такие как потоки, уплотнения, перья и лучи. Поскольку электроны движутся в высокой скоростью, фраунгоферовы линии в спектре отраженного света стерты.
F-корона (фраунгоферова корона или пылевая корона) - свет фотосферы, рассеиваемый более медленными частицами пыли, движущимися вокруг Солнца. В спектре видны фраунгоферовы линии. Продолжение F-короны в межпланетное пространство наблюдается как зодиакальный свет.
E-корона (корона эмиссионных линий) образуется светом в дискретных эмиссионных линиях сильно ионизированных атомов, особенно железа и кальция. Она обнаруживается на расстоянии двух солнечных радиусов. Эта часть короны излучает также в крайнем ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах спектра.
фраунгоферовы линии
Темные линии поглощения в спектре Солнца и, по аналогии, в спектре любой звезды. Впервые такие линии были выделены Йозефом фон Фраунгофером (1787-1826), который обозначил самые заметные линии буквами латинского алфавита. Некоторые из этих символов все еще используются в физике и астрономии, особенно линии натрия D и линии кальция H и K.
|
Оригинальные обозначения Фраунгофера (1817) линий поглощения в солнечном спектре |
||
|
Буква |
Длина волны (нм) |
Химическое происхождение |
|
A |
759,37 |
Атмосферный O 2 |
|
B |
686,72 |
Атмосферный O 2 |
|
C |
656,28 |
Водород α |
|
D1 |
589,59 |
Нейтральный натрий |
|
D2 |
589,00 |
Нейтральный натрий |
|
D3 |
587,56 |
Нейтральный гелий |
|
E |
526,96 |
Нейтральное железо |
|
F |
486,13 |
Водород β |
|
G |
431,42 |
Молекула CH |
|
H |
396,85 |
Ионизированный кальций |
|
K |
393,37 |
Ионизированный кальций |
Замечание: в оригинальных обозначениях Фраунгофера компоненты линии D разрешены не были.
Корональные линии - запрещенные линии в спектрах многократно ионизованных Fe, Ni, Ca, Al и других элементов, возникают в солнечной короне и указывают на высокую (ок. 1,5 млн. К) температуру короны.
Выброс корональной массы (ВКМ) - эрупция вещества из солнечной короны в межпланетное пространство. ВКМ связан с особенностями магнитного поля Солнца. В периоды высокой солнечной активности каждый день происходит один или два выброса, возникающих в самых разных солнечных широтах. В периоды спокойного Солнца они происходят существенно реже (примерно один раз каждые 3 -10 дней) и ограничиваются более низкими широтами. Средняя скорость выброса изменяется от 200 км/сек при минимальной активности до величин примерно вдвое больших в максимуме активности. Большинство выбросов не сопровождается вспышками, а в тех случаях, когда вспышки происходят, они обычно начинаются после начала ВКМ. ВКМ представляют собой наиболее мощные из всех нестационарных солнечных процессов и оказывают заметное влияние на солнечный ветер. Большие ВКМ, ориентированные в плоскости земной орбиты, ответственны за геомагнитные бури.
Солнечный ветер - поток частиц (в основном протонов и электронов), истекающих за пределы Солнца со скоростью до 900 км/сек. Солнечный ветер фактически представляет собой горячую солнечную корону, распространяющуюся в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц - несколько десятков в 1 см 3 .
Сверхкорона
Наиболее удаленные (на несколько десятков радиусов от Солнца) области солнечной короны, наблюдаются по рассеянию ими радиоволн от далеких источников космического радиоизлучения (Крабовидной туманности и др.)|
Характеристики Солнца |
|
|
Видимый угловой диаметр |
min=31"32"и max=32"36" |
|
Масса |
1,9891×10 30 кг (332946 масс Земли) |
|
Радиус |
6,96×10 5 км (109,2 радиусов Земли) |
|
Средняя плотность |
1,416 . 10 3 кг/м 3 |
|
Ускорение свободного падения |
274 м/с 2 (27,9g) |
|
Вторая космическая скорость на поверхности |
620 км/с |
|
Эффективная температура |
5785 K |
|
Светимость |
3,86×10 26 Вт |
|
Видимая визуальная звездная величина |
-26,78 |
|
Абсолютная визуальная звездная величина |
4,79 |
|
Наклонение экватора к эклиптике |
7°15" |
|
Синодический период вращения |
27,275 дней |
|
Звездный период вращения |
25,380 дней |
Солнечная активность
солнечная активность - различные регулярные возникновения в атмосфере Солнца характерных образований, связанные с выделением большого количества энергии, частота и интенсивность которых циклически изменяются: солнечных пятен, факелов в фотосфере, флоккулов и вспышек в хромосфере, протуберанцев в короне, выбросы корональной массы. Области, где в совокупности наблюдаются эти явления, называются центрами солнечной активности. В солнечной активности (росте и спаде числа центров солнечной активности, а также их мощности) существует приблизительно 11-летняя периодичность (цикл солнечной активности), хотя имеются свидетельства существования и других циклов (от 8 до 15 лет). Солнечная активность влияет на многие земные процессы.
активная область - область во внешних слоях Солнца, где возникает солнечная активность. Активные области образуются там, где из подповерхностных слоев Солнца появляются сильные магнитные поля. Солнечная активность наблюдаются в фотосфере, хромосфере и короне. В активной области имеют место явления типа солнечных пятен, флоккул и вспышек. Возникающее излучение занимает весь спектр, от рентгеновского диапазона до радиоволн, хотя в солнечных пятнах видимая яркость несколько меньше из-за пониженной температуры. По размерам и продолжительности существования активные области сильно различаются - они могут наблюдаться от нескольких часов до нескольких месяцев. Электрически заряженные частицы, как и ультрафиолетовое и рентгеновское излучение активных областей, воздействуют на межпланетную среду и верхние слои атмосферы Земли.
волокно - характерная деталь, наблюдаемая в изображениях активных областей Солнца, сделанных в линии альфа водорода. Волокна имеют вид темных полос шириной 725-2200 км и средней длиной 11000 км. Время жизни отдельного волокна составляет 10-20 мин., хотя общий рисунок области волокон мало меняется в течение нескольких часов. В центральных зонах активных областей Солнца волокна соединяют пятна и флоккулы противоположной полярности. Регулярные пятна окружены радиальным узором волокон, называемым сверхполутенью. Они представляют собой вещество, втекающее в пятно со скоростью около 20 км/сек.
солнечный цикл
- периодическое изменение солнечной активности, в частности, числа солнечных пятен. Период цикла - около 11 лет (от 8 до 15 лет), хотя в течение XX в он был ближе к 10 годам.
В начале нового цикла пятен на Солнце практически нет. Первые пятна нового цикла появляются на гелиографических северных и южных широтах 35°- 45°; затем в процессе цикла пятна появляются ближе к экватору, доходя соответственно до 7° северной и южной широты. Эту картину распространения пятен можно представить графически в виде "бабочек" Маундера.
Принято считать, что солнечный цикл вызван взаимодействием между "генератором", порождающим магнитное поле Солнца, и вращением Солнца. Солнце вращается не как твердое тело, причем экваториальные области вращаются быстрее, что вызывает усиление магнитного поля. В конечном счете поле "выплескивается" в фотосферу, создавая солнечные пятна. В конце каждого цикла полярность магнитного поля меняется, поэтому полный период составляет 22 года (цикл Хейла).
Страница: 4/4
Исследование Солнца космическими аппаратами
Исседование Солнца проводилось многими КА, но были и специализированные, запущенные для исследования Солнца. Это:Орбитальная солнечная сбсерватория ("OSO") - серия американских спутников, запущенных в период 1962- 1975гг с целью изучений Солнца, в частности, в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах волн.
КА "Helios-1 " - западногерманская АМС запущена 10.12.1974г, предназначенная для исследования солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, космического излучения, зодиакального света, метеорных частиц и радиошумов в околосолнечном пространстве, а также для проведения экспериментов по регистрации явлений, предсказанных общей теорией относительности. 15.01.1976г выведен на орбиту западногерманский КА "Helios-2 ". 17.04.1976г "Helios-2 " впервые приблизилась к Солнцу на расстояние 0,29 а.е (43,432 млн.км). Зарегистрированы, в частности, магнитные ударные волны в диапазоне 100 - 2200 Гц, а также появление при солнечных вспышках ядер легкого гелия, что указывает на высокоэнергетические термоядерные процессы в хромосфере Солнца. Впервые достигнут рекордной скорости в 66,7км/с, двигаясь с 12g.
Спутник по изучению максимума солнечной активности ("SMM") - Американский спутник (Solar Maximum Mission - SMM), запущенный 14.02.1980г для изучения Солнца в период максимума солнечной активности. После девяти месяцев работы ему потребовался ремонт, который был успешно выполнен экипажем "Спейс Шаттл" в 1984г, и спутник вновь был введен в действие. Он вошел в плотные слои атмосферы Земли и прекратил существование в 1989г.
Солнечный зонд "Ulysses " - европейская автоматическая станция запущена 6 октября 1990г для измерения параметров солнечного ветра, магнитного поля вне плоскости эклиптики, изучения полярных областей гелиосферы. Провел сканирование экваториальной плоскости Солнца вплоть до орбиты Земли. Впервые зарегистрировал в радиоволновом диапазоне спиральную форму магнитного поля Солнца, расходящуюся веером. Установил, что напряженность магнитного поля Солнца возрастает со временем и за последние 100 лет увеличилась в 2,3 раза. Это единственный КА, движущийся перпендикулярно плоскости эклиптики по гелиоцентрической орбите. Пролетел в середине 1995г над южным полюсом Солнца при его минимальной активности, а 27.11.2000г пролетел во второй раз, достигнув максимальной широты в южном полушарии –80,1 град. 17.04.1998АС "Ulysses " завершила свой первый виток вокруг Солнца.
Спутник для изучения солнечного ветра "Wind " - американский научно-исследовательский аппарат, запущен 1 ноября 1994 года на орбиту с параметрами: наклонение орбиты - 28,76º; Т=20673,75 мин.; П=187 км.; А=486099 км.
Солнечная и гелиосферная обсерватория ("SOHO") - Научно-исследовательский спутник (Solar and Heliospheric Observatory - SOHO), запущенный Европейским космическим агентством 2 декабря 1995г с предполагаемым сроком работы около двух лет. Он был выведен на орбиту вокруг Солнца в одной из точек Лагранжа (L1), где уравновешиваются гравитационные силы Земли и Солнца. Двенадцать инструментов на борту спутника предназначены для исследования солнечной атмосферы (в частности ее нагревания), солнечных колебаний, процессов выноса солнечного вещества в пространство, структуры Солнца, а также процессов в его недрах. Ведет постоянное фотографирование Солнца. 04.02.2000г своеобразный юбилей отметила солнечная обсерватория "SOHO ". На одной из фотографий, сделанных "SOHO " обнаружена новая комета, ставшую 100-й в послужном списке обсерватории, а в июне 2003г открыла уже 500-ю комету.
С
путник
для изучения короны Солнца
"TRACE
(Transition Region & Coronal Explorer)" запущен 2.04.1998г на о
рбиту с параметрами: орбиты - 97,8 градуса; Т=96,8 минуты; П=602 км.; А=652 км. Задача - исследовать область перехода между короной и фотосферой с помощью 30-см ультрафиолетового телескопа. Исследование петель показало, что они состоят из ряда связанных друг с другом отдельных перель. Петли газа нагреваются и поднимаются вдоль линий магнитного поля на высоту до 480000 км, затем охлаждаясь падают назад со скоростью более 100 км/с.
Солнечная система представляет собой систему «звезда - планеты». В нашей Галактике приблизительно 200 млрд звезд, среди которых, как полагают специалисты, некоторые звезды имеют планеты. В Солнечную систему входит центральное тело, Солнце, и девять планет с их спутниками (известно более 60 спутников). Диаметр Солнечной системы - более 11,7 млрд км.
В начале XXI в. в Солнечной системе обнаружен объект, который астрономы назвали Седной (имя эскимосской богини океа-
на). Седна имеет диаметр в 2000 км. Один ее оборот вокруг Солнца составляет
10 500 земных лет.
Некоторые астрономы называют этот объект планетой Солнечной системы. Другие астрономы называют планетами только космические объекты, имеющие центральное ядро с относительно высокой температурой. Например, температура
в центре Юпитера, по расчетам, достигает 20 000 К. Поскольку в настоящее время
Седна находится на расстоянии около 13 млрд км от центра Солнечной системы,
то информация об этом объекте достаточно скудна. В самой дальней точке орбиты расстояние от Седны до Солнца достигает огромной величины - 130 млрд км.
В нашу звездную систему входят два пояса малых планет (астероидов). Первый находится между Марсом и Юпитером (содержит более 1 млн астероидов), второй - за орбитой планеты Нептун. Некоторые астероиды имеют диаметр более 1000 км. Внешние границы Солнечной системы окружены так называемым облаком Оорта, названо по имени нидерландского астронома, высказавшего в прошлом веке гипотезу о существовании этого облака. Как полагают астрономы, самый близкий к Солнечной системе край этого облака состоит из льдинок воды и метана (ядер комет), которые, подобно мельчайшим планетам, обращаются вокруг Солнца под действием его силы тяготения на расстоянии свыше 12 млрд км. Количество подобных миниатюрных планет исчисляется миллиардами.
В литературе часто встречается гипотеза о звезде-спутнике Солнца Немезиде. (Немезида в греч. мифологии является богиней, карающей за нарушение морали и законов). Некоторые астрономы утверждают, что Немезида находится на расстоянии 25 трлн км от Солнца в самой отдаленной точке своей орбиты вокруг Солнца и 5 трлн км - в самой близкой точке ее орбиты к Солнцу. Как полагают эти астрономы, прохождение Немезиды через облако Оорта вызывает катастрофы
в Солнечной системе, поскольку небесные тела из этого облака попадают в Солнечную систему. Астрономы с древних времен интересуются остатками тел внеземного происхождения, метеоритами. Ежедневно, как утверждают исследователи, падает на Землю около 500 внеземных тел. В 1947 г. упал метеорит, названный Сихотэ-Алиньским (юго-восточная часть Приморского края), весом в 70 т, с образованием 100 кратеров на месте падения и множества обломков, которые были разбросаны на площади в 3 км2. Все его осколки были собраны. Более 50% падающих
метеоритов - каменные метеориты, 4% - железные и 5% - железокаменные.
Среди каменных выделяют хондриты (от соответствующего греч. слова - шарик, зерно) и ахондриты. Интерес к метеоритам связан с изучением вопроса о происхождении Солнечной системы и происхождении жизни на Земле.
Наша Солнечная система делает со скоростью 240 км/с полный оборот вокруг центра Галактики за 230 млн лет. Это называется галактическим годом. Кроме этого, Солнечная система движется вместе со всеми объектами нашей Галактики
со скоростью приблизительно 600 км/с вокруг некоторого общего гравитационного центра скопления галактик. Это означает, что скорость движения Земли относительно центра нашей галактики в несколько раз больше ее скорости относительно Солнца. Кроме этого, Солнце вращается вокруг своей оси
со скоростью 2 км/с. По своему химическому составу Солнце состоит из водорода (90%), гелия (7%) и тяжелых химических элементов (2-3%). Здесь указываются приблизительные цифры. По массе атом гелия почти в 4 раза больше массы атома водорода.
Солнце - звезда спектрального класса G, располагающаяся на главной последовательности звезд диаграммы Герцшпрунга - Ресселла. Масса Солнца (2·
1030 кг) составляет практически 98,97 % всей массы Солнечной системы, на все остальные образования в этой системе (планеты и т. д.) приходится всего лишь
2% общей массы Солнечной системы. В суммарной массе всех планет основную долю составляет масса двух планет-гигантов, Юпитера и Сатурна, около 412,45 земных масс, на остальные приходится всего лишь 34 земных массы. Масса Земли
6 · 1024кг, 98% момента количества движения в Солнечной системе
принадлежит планетам, а не Солнцу. Солнце - это созданный природой естественный термоядерный плазменный реактор, имеющий форму шара со средней плотностью 1,41 кг/м3. Это означает, что средняя плотность на Солнце чуть больше плотности обычной на нашей Земле воды. Светимость Солнца (L ) равна примерно 3,86 1033эрг/с. Радиус Солнца составляет округленно 700 тыс. км. Таким образом, два радиуса Солнца (диаметр) в 109 раз больше земного. Ускорение свободного падения на Солнце - 274 м/с2, на Земле - 9,8 м/с2. Это означает, что вторая космическая скорость для преодоления силы тяготения Солнца равна 700 км/с, для Земли - 11,2 км/с.
Плазма - это физическое состояние, когда ядра атомов отдельно сосуществуют с электронами. В слоенном газоплазменном
образовании под действием силы гравитации происходят существенные
отклонения от средних значений температуры, давления и т. д. в каждом слое
Термоядерные реакции идут внутри Солнца в шаровой области с радиусом 230 тыс. км. В центре этой области температура около 20 млн К. Она понижается к границам этой зоны до 10 млн К. Следующая шаровая область с протяженностью
280 тыс. км имеет температуру 5 млн К. В этой области термоядерные реакции не идут, поскольку пороговая для них температура в 10 млн К. Эту область называют областью переноса лучистой энергии, идущей изнутри предшествующей области.
За этой областью следует область конвекции (лат. convectio - привоз,
перенесение). В области конвекции температура достигает 2 млн К.
Конвекция - это физический процесс переноса энергии в форме тепла определенной средой. Физические и химические свойства конвективной среды могут быть различными: жидкость, газ и т. д. Свойства этой среды определяют скорость процесса переноса энергии в форме тепла в следующую область Солнца. Конвективная область или зона имеет на Солнце протяженность приблизительно
150-200 тыс. км.
Скорость движения в конвективной среде сравнима со скоростью звука (300
м/с). Величина этой скорости играет большую роль в отводе тепла из недр Солнца
в его последующие области (зоны) и в космос.
Солнце не взрывается в силу того, что скорость горения ядерного горючего внутри Солнца заметно меньше скорости отвода тепла в конвективной зоне, даже при очень резких выделениях энергии-массы. Конвективная зона в силу физических свойств опережает возможность взрыва: конвективная зона расширяется на несколько минут раньше возможного взрыва и тем самым переносит избыток энергии-массы в следующий слой, область Солнца. В ядре до конвективных зон Солнца плотность массы достигается большим количеством легких элементов (водорода и гелия). В конвективной зоне происходит процесс рекомбинации (образования) атомов, тем самым увеличивается молекулярная масса газа в конвективной зоне. Рекомбинация (лат. recombinare - соединять) происходит из остывающего вещества плазмы, обеспечивающей термоядерные реакции внутри Солнца. Давление в центре Солнца равно 100 г/см3.
На поверхности Солнца температура достигает приблизительно 6000 К. Таким
образом, температура от конвективной зоны падает до 1 млн К и достигает 6000 К
на уровне полного радиуса Солнца.
Свет - это электромагнитные волны разной длины. Область Солнца, где возникает свет, называется фотосферой (греч. фотос - свет). Область над фотосферой называется хромосферой (от греч. - цвет). Фотосфера занимает
200-300 км (0,001 радиуса Солнца). Плотность фотосферы 10-9- 10-6 г/см3, температура фотосферы убывает от ее нижнего слоя вверх до 4,5 тыс. К. В фотосфере возникают солнечные пятна и факелы. Понижение температуры в фотосфере, т. е. в нижнем слое атмосферы Солнца, достаточно типичное явление. Следующий слой - это хромосфера, его протяженность равна 7-8 тыс.км. В
этом слое температура начинает расти до 300 тыс, К. Следующий атмосферный
слой - солнечная корона - в ней температура уже достигает 1,5-2 млн К. Солнечная корона распространяется на несколько десятков радиусов Солнца и затем рассеивается в межпланетном пространстве. Эффект увеличения температуры в солнечной короне Солнца связывают с таким явлением, как
«солнечный ветер». Это - газ, образующий солнечную корону, состоит в основном из протонов и электронов, скорость которых увеличивается согласно одной из точек зрения, так называемыми волнами световой активности из зоны конвекции, разогревающими корону. Каждую секунду Солнце теряет 1/100 часть своей массы, т. е. приблизительно 4 млн τ за секунду. «Расставание» Солнца со своей энергией-массой проявляется в форме тепла, электромагнитного излучения, солнечного ветра. Чем дальше от Солнца, тем меньше вторая космическая скорость, необходимая для выхода частиц, образующих «солнечный ветер», из поля тяготения Солнца. На расстоянии Земной орбиты (150 млн км) скорость частиц солнечного ветра достигает 400 м/с. Среди множества проблем исследования Солнца важное место занимает проблема солнечной активности, с которой связан ряд таких явлений, как солнечные пятна, активность магнитного поля Солнца и солнечная радиация. Солнечные пятна образуются в фотосфере. Среднее годовое число солнечных пятен измеряется 11 -летним периодом. По своей протяженности они могут достигать в поперечнике до 200 тыс. км. Температура солнечных пятен ниже, чем температура фотосферы, в которой они образуются, на 1-2 тыс. К, т. е. 4500 К и ниже. Поэтому они выглядят темными. Появление
солнечных пятен связывают с изменением магнитного поля Солнца. В
солнечных пятнах напряженность магнитного поля значительно выше, чем в других областях фотосферы.
Две точки зрения в объяснении магнитного поля Солнца:
1. Магнитное поле Солнца возникло в процессе образования Солнца. Поскольку магнитное поле упорядочивает процесс выброса энергии-массы Солнца в окружающую среду, то согласно этой позиции 11-летний цикл появления пятен не является закономерностью. В 1890 г. директор Гринвичской обсерватории (основана в 1675 г. в предместье Лондона) Э. Маудер заметил, что с
1645 по 1715 г. нет упоминаний об 11-летних циклах. Гринвичский меридиан -
это нулевой меридиан, от которого ведется отсчет долгот на Земле.
2. Вторая точка зрения представляет Солнце как некую динамо-машину, в которой электрически заряженные частицы, входящие в плазму, создают мощное магнитное поле, резко возрастающее через 11-летние циклы. Существует гипотеза
об особых космических условиях, в которых находится Солнце и Солнечная система. Речь идет о так называемом коротационном круге (англ. corotation - совместное вращение). В коротационном круге на определенном его радиусе, согласно некоторым исследованиям, происходит синхронное вращение спиральных рукавов и самой Галактики, что создает особые физические условия для движения структур, входящих в этот круг, где находится и Солнечная система.
В современной науке развивается точка зрения о тесной связи процессов,
происходящих на Солнце, с жизнью человека на Земле. Наш соотечественник А.
Л. Чижевский (1897-1964) является одним из основоположников гелиобиологии, изучающей влияние энергии Солнца на развитие живых организмов и человека. Например, исследователи обратили внимание на временные совпадения крупных событий в социальной жизни человека с периодами вспышек солнечной активности. В прошлом столетии максимум активности Солнца приходился на
1905-1907, 1917, 1928, 1938, 1947, 1968, 1979 и 1990-1991 гг.
Происхождение Солнечной системы. Происхождение Солнечной системы из газопылевого облака межзвездной среды (МЗС) является наиболее признанной концепцией. Высказывается мнение, что масса исходного для образования
Солнечной системы облака была равна 10 массам Солнца. В этом облаке
решающим был химический его состав (около 70% составлял водород, около 30%
Гелий и 1-2% - тяжелые химические элементы). Прибли-
зительно 5 млрд лет назад из этого облака образовалось плотное сгущение,
названное протосолнечным диском. Как полагают, взрыв сверхновой звезды в нашей Галактике придал этому облаку динамический импульс вращения и фрагментации: образовались протозвезда и протопланетный диск. Согласно этой концепции процесс образования протосолнца и протопланетного диска происходил быстро, за 1 млн лет, что привело к сосредоточению всей энергии- массы будущей звездной системы в ее центральном теле, а момент количества движения - в протопланетном диске, в будущих планетах. Считается, что эволюция протопланетного диска происходила за 1 млн лет. Шло слипание частичек в центральной плоскости этого диска, которое в дальнейшем привело к образованию сгущений частиц, вначале небольших, затем - более крупных тел, которые геологи называют планетеземалеями . Из них, как полагают, образовались будущие планеты. Эта концепция основывается на результатах компьютерных моделей. Есть и другие концепции. Например, в одной из них говорится, что на рождение Солнца-звезды потребовалось 100 млн лет, когда в прото Солнце возникла реакция термоядерного синтеза. Согласно этой концепции планеты Солнечной системы, в частности земной группы, возникли за те же 100 млн лет, из массы, оставшейся после образования Солнца. Часть этой массы была удержана Солнцем, другая - растворилась в межзвездном пространстве.
В январе 2004 г. было сообщение в зарубежных изданиях об открытии в созвездии Скорпиона звезды, по размерам, светимости и массе подобной Солнцу. Астрономов интересует в настоящее время вопрос: есть ли у этой звезды планеты?
Существует несколько загадок в изучении Солнечной системы.
1. Гармония в движении планет. Все планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Движение всех планет Солнечной системы происходит в одной и той же плоскости, центр которой расположен в центральной части экваториальной плоскости Солнца. Плоскость, образованная орбитами планет, называется плоскостью эклиптики.
2. Все планеты и Солнце вращаются вокруг собственной оси. Оси вращения Солнца и планет, за исключением планеты Уран, направлены, грубо говоря, перпендикулярно плоскости эклиптики. Ось Урана направлена к плоскости эклиптики почти параллельно, т. е. он вращается лежа на боку. Еще его одна особенность - он вращается вокруг своей оси в другом направлении, как
и Венера, в отличие от Солнца и остальных планет. Все остальные планеты и
Солнце вращаются против направления движения стрелки часов. Уран имеет 15
спутников.
3. Между орбитами Марса и Юпитера существует пояс малых планет. Это так называемый астероидный пояс. Малые планеты имеют в диаметре от 1 до 1000 км. Их общая масса меньше 1/700 массы Земли.
4. Все планеты делятся на две группы (земную и неземную). Первые - это планеты с высокой плотностью, в их химическом составе главное место занимают тяжелые химические элементы. Они невелики по размерам и медленно вращаются вокруг своей оси. К этой группе относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс. В настоящее время высказываются предположения о том, что Венера - это прошлое Земли, а Марс - ее будущее.
Ко второй группе относятся: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Они состоят из легких химических элементов, быстро вращаются вокруг своей оси, медленно обращаются вокруг Солнца и получают меньше лучистой энергии от Солнца. Ниже (в таблице) приводятся данные о средней температуре поверхности планет по шкале Цельсия, продолжительности дня и ночи, длительности года, диаметре планет Солнечной системы и массы планеты по отношению к массе
Земли (принятой за 1).
Расстояние между орбитами планет приблизительно удваивается при переходе
от каждой из них к последующей. Это было отмечено еще в 1772 г. астрономами
И. Тициусом и И. Боде, отсюда появилось название «Правило Тициуса - Боде», соблюдаемое в расположении планет. Если принять расстояние Земли до Солнца (150 млн км) за одну астрономическую единицу, то получается следующее расположение планет от Солнца по этому правилу:
Меркурий - 0,4 а. е. Венера - 0,7 а. е. Земля - 1 а. е. Марс - 1,6 а. е. Астероиды - 2,8 а. е. Юпитер - 5,2 а. е. Сатурн - 10,0 а. е. Уран - 19,6 а. е. Нептун - 38,8 а. е. Плутон - 77,2 а. е.
Таблица. Данные о планетах Солнечной системы
При рассмотрении истинных расстояний планет до Солнца оказывается, что
Плутон в некоторые периоды находится ближе к Солнцу, чем Нептун, и,
следовательно, он меняет свой порядковый номер по правилу Тициуса - Боде.
Загадка планеты Венера. В древних астрономических источниках возрастом в
3,5 тыс. лет (китайские, вавилонские, индийские) нет упоминаний о Венере. Американский ученый И. Великовский в книге «Сталкивающиеся миры», появившейся в 50-х гг. ХХ в., высказал гипотезу о том, что планета Венера заняла свое место всего лишь недавно, в период формирования древних цивилизаций. Приблизительно раз в 52 года Венера подходит близко к Земле, на расстояние 39 млн км. В период великого противостояния, каждые 175 лет, когда все планеты выстраиваются друг за другом в одном направлении, на расстояние 55 млн км Марс приближается к Земле.
Астрономы пользуются сидерическим временем для наблюдения положения звезд и других объектов неба, поскольку они появляются в ночном небе в одно и
то же сидерическое время. Солнечное время - время, измеряемое
относительно Солнца. Когда Земля де. лает полный оборот вокруг своей оси
относительно Солнца, проходят одни сутки. Если же оборот Земли рассматривать относительно звезд, то за этот оборот Земля сдвинется по своей орбите на 1/365 часть пути вокруг Солнца, т. е. на 3 мин 56 с. Это время называется сидерическим (лат. siederis - звезда).
1. Развитие современной астрономии постоянно расширяет знание о строении и объектах доступной для исследования Вселенной. Этим объясняется различие данных о количестве звезд, галактик и других объектах, которые приводятся в литературе.
2. Открыто несколько десятков планет, находящихся в нашей Галактике и вне ее.
3. Открытие Седны в качестве 10-й планеты Солнечной системы существенно изменяет наши представления о размерах Солнечной системы и ее взаимодействии с
другими объектами нашей Галактики.
4. В целом следует сказать, что астрономия лишь со второй половины прошлого века стала изучать самые далекие объекты Вселенной на основе более современных средств
наблюдения и исследования.
5. Современную астрономию интересует объяснение наблюдаемого эффекта движения (дрейфа) значительных масс вещества с большой скоростью относительно
реликтового излучения. Речь идет о так называемой Великой
стене. Это гигантское скопление галактик, находящееся на расстоянии 500 млн световых лет от нашей Галактики. Достаточно популярное изложение подходов к объяснению этого эффекта опубликовано в статьях журнала «В мире науки»1. 6. К сожалению, в изучении космоса снова проявляются военные интересы ряда стран.
Например, космическая программа США.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И СЕМИНАРОВ
1. Формы галактик.
2. От каких факторов зависит судьба звезды?
3. Концепции образования Солнечной системы.
4. Сверхновые звезды и их роль в формировании химического состава межзвездной среды.
5. Отличие планеты от звезды.
