Реферат: Происхождение солнечной системы

Министерство общего и профессиональногообразования

Российской Федерации

Южно-Уральский государственныйуниверситет

Кафедра «Физическая химия».

Реферат:Происхождение солнечной системы

Студент: Проскура Валентина Алексеевна

Факультет ЭиУ – 233

Преподаватель:Сенин Анатолий Владимирович

Челябинск 2004

Содержание:ЕДЕНИЕ………………………………………………………………..1космогонические ГИПОТЕЗЫПРОИСХОЖДЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1.

Небулярныегипотезы…………………………………………………...3

2.

Гипотезы захвата………………………………………………………..7

3.

Другиегипотезы…………………………………………………………9 ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1.

Происхождение колецпланет-гигантов……………………………….11

2.

Происхождениепланет-гигантов………………………………………15

3.

Происхождение Плутона и другихледяных планет………………….17

4.

Происхождениеастероидов…………………………………………….19

5.

Происхождениеспутников……………………………………………..22

6.

Происхождение планет земнойгруппы……………………………….27

7.

Происхождениекомет………………….................................................30

8.

ПроисхождениеСолнца………………………………………………..32 Современные представления о строении Солнечной системы……...34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………......36

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………............37космогонические ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Космогония- наука, изучающая происхождение и развитие небесных тел, например планет и их спутников, Солнца, звёзд, галактик. Астрономы наблюдают космические тела на различнойстадии развития, образовавшиеся недавно и в далёком прошлом, быстро«стареющие» или почти «застывшие» в своёмразвитии. Сопоставляя многочисленные данные наблюдений с физическими процессами, которые могутпроисходить при различных условияхв космическом пространстве, учёныепытаются объяснить, как возникают небесные тела. Единой, завершённой теорииобразования звёзд, планет илигалактик пока не существует.

Проблемы, с которыми столкнулись учёные,подчас трудно разрешимы. Решение вопроса о происхождении Земли и Солнечной системы в целом значительнозатрудняется тем, что других подобных систем мы пока не наблюдаем. Нашусолнечную систему не с чем пока ещё сравнивать, хотя системы,подобные ей, должны быть достаточно распространены и их возникновение должно быть не случайным, а закономерным явлением. В настоящее время при проверке той или инойгипотезы о происхождении Солнечной системы в значительной мере основываетсяна данных о химическом составе и возрасте пород Земли и других тел Солнечнойсистемы. Наиболее точный метод определениявозраста пород состоит в подсчёте отношения количества радиоактивного урана к количеству свинца, находящегося в данной породе. Скорость этогопроцесса известна точно, и её нельзя изменить никакими способами. Самые древниегорные породы имеют возраст несколько миллиардов лет. Земля в целом, очевидно,возникла несколько раньше, чем земная кора.Все космогонические гипотезы можно разделить на несколько групп: небулярные(Канта, Лапласа и др., к ним же относится и гипотеза О. Ю. Шмидта), гипотезы захвата,выброса и др.

1. Небулярные гипотезы

Все космогонические гипотезы можноразделить на несколько групп: небулярные (Канта, Лапласа и др., к ним жеотносится и гипотеза О. Ю. Шмидта), гипотезы захвата, выброса и др. Небулярныегипотезы, а их больше всего, можно, в свою очередь разделить на две подгруппы.Согласно первой из них Солнце и все тела Солнечной системы: планеты, спутники,астероиды, кометы и метеорные тела — образовались из единого газово-пылевого,или пылевого облака. Согласно второй Солнце и его семейство имеют различноепроисхождение, так что Солнце образовалось из одного газово-пылевого облака(туманности, глобулы), а остальные небесные тела Солнечной системы — из другогооблака, которое было захвачено каким-то, не совсем понятным, образом Солнцем насвою орбиту и разделилось каким-то, еще более непонятным образом на множествосамых различных тел (планет, их спутников, астероидов, комет и метеорных тел)имеющих самые различные характеристики: массу, плотность, эксцентриситет, направлениеобращения по орбите и направление вращения вокруг своей оси, наклонение орбитык плоскости экватора Солнца (или эклиптики) и наклон плоскости экватора кплоскости своей орбиты.

Всередине XVIII века немецкий философ И. Кант предложил свою теорию образования Солнечной системы,основанную на законе всемирного тяготения. Она предполагала возникновениеСолнечной системы из облака холодных пылинок,находящихся в беспорядочном хаотическом движении. В 1796 году французский учёный П. Лапласподробно описал гипотезу образованияСолнца и планет из уже вращающейсягазовой туманности. Лаплас учёл характерныеосновные черты Солнечной системы, которые должна была объяснить любая гипотеза о её происхождении

Точкизрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов резко отличались. Кант исходил изэволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого спервавозникло центральное массивное тело — будущее Солнце, а потом планеты, в товремя как Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей свысокой скоростью вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения,туманность, вследствие закона сохранения момента количества движения, вращаласьвсе быстрее и быстрее. Из-за больших центробежных сил от него последовательноотделялись кольца. Потом они конденсировались, образуя планеты.

Однако, несмотряна различия, общей важной особенностью является представление, что Солнечнаясистема возникла в результате закономерного развития туманности. Поэтому ипринято называть эту концепцию “гипотезой Канта-Лапласа”

Существует

гипотезе Джинса, полностью противоположнаягипотезе Канта-Лапласа. Если последняя рисует образование планетарных системкак единственный закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то вгипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая.

Исходнаяматерия, из которой потом образовались планеты, была выброшена из Солнца(которое к тому времени было уже достаточно “старым” и похожим на нынешнее) прислучайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение былнастолько близким, что его можно рассматривать практически как столкновение.Благодаря приливным силам со стороны налетевшей на Солнце звезды, изповерхностных слоев Солнца выброшена струя газа. Эта струя останется в сферепритяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. Потом струясконденсируется и даст начало планетам.

Если бы гипотезаДжинса была правильной, число планетарных систем, образовавшихся за десятьмиллиардов лет ее эволюции, можно было пересчитать по пальцам. Но планетарныхсистем фактически много, следовательно, эта гипотеза несостоятельна. И ниоткудане следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа можетсконденсироваться в планеты. Таким образом, космологическая гипотеза Джинсаоказалась несостоятельной.

Тем более удивительнымпредставляется возрождение идеи Джинса на новой основе, которое произошло впоследние годы. Если в первоначальном варианте гипотезы Джинса планетыобразовались из газового сгустка, выброшенного из Солнца приливными силами приблизком прохождении мимо него звезды, то новейший вариант, развиваемыйВулфсоном, предполагает, что газовая струя, из которой образовались планеты,была выброшена из проходившего мимо Солнца космического объекта. В качествепоследнего принимается уже не звезда, а протозвезда — «рыхлый» объектогромных размеров (в 10 раз превышающий радиус нынешней земной орбиты) и сравнительнонебольшой массы ~ 0,25 mq.

Гипотеза Джинса в модификации Вулфсона, по существу,связывает образование планет с образованием звезд. Последние образуются измежзвездной газово-пылевой среды группами в так называемых «звездныхассоциациях». В таких группах, как показывают наблюдения, сперваобразуются сравнительно массивные звезды, а потом всякая «звезднаямелочь», которая эволюционирует в карлики. Это хорошо согласуется сгипотезой Джинса -Вулфсона. Расчеты показывают, однако, что если, этот механизмбыл бы единственной причиной образования планетных систем, то их количество вГалактике было бы весьма мало (одна планетная система, примерно, на 100 000звезд), хотя и не так катастрофически мало, как в первоначальной гипотезеДжинса. По существу, это является единственным уязвимым пунктом современноймодификации гипотезы Джинса. Если с достоверностью будет доказано, что околохотя бы некоторых ближайших к нам звезд имеются планетные системы, эта гипотезабудет окончательно похоронена.

Остановимсяболее подробно на гипотезе Шмидта. Как утверждают небесные механики, небулярныегипотезы Канта, Лапласа и др. среди прочих имеют следующий существенный недостаток:они не объясняют, почему Солнце и планеты так неравномерно распределили междусобой количество движения (момент количества движения): на долю Солнцаприходится около 2% момента количества движения, а на долю планет — около 98%,хотя совокупная масса всех планет в 750 раз меньше массы Солнца..

Шмидт исходит в своей гипотезе из различногопроисхождения Солнца и планет. Но если быть последовательным до конца, тоследовало бы предположить, что раздельно возникло не только Солнце от планет,но имеют раздельное происхождение и все планеты, поскольку они также имеютразличный удельный момент количества движения, т. е. количество движения наединицу массы. Если удельный момент количества движения Земли принять за 1, топланеты Солнечной системы будут иметь следующие удельные моменты количествадвижения:

Меркурий

Венера

Земля

Марс

Юпитер

Сатурн

Уран

Нептун

Плутон

0,61

0,85

1,00

1,23

2,28

3,08

4,38

5,48

6,09

(Левин Б.С. Происхождение Земли и планет.).

Те части протопланетного газово-пылевогооблака, которое когда-то якобы встретилось с Солнцем, было им захвачено на своюорбиту, эти части облака, если только последнее не вращалось (если облаковращалось, оно, по-видимому, должно было еще до встречи с Солнцем рассеятьсяпод влиянием центробежной силы в межзвездном пространстве), должны были иметьабсолютно одинаковый удельный момент количества движения, поскольку они дозахвата двигались в одном направлении и имели одинаковую скорость. И планетытоже должны были бы иметь одинаковый удельный момент количества движения, еслибы они произошли согласно гипотезе Шмидта. А они имеют его весьма и весьмаразличным. Почему? Каким образом Меркурий передал свой избыток количествадвижения Плутону, а Венера, Земля и Марс — Нептуну или Урану и т. д.? ГипотезаШмидта на этот вопрос ответа не дает.

. По Шмидту, межпланетные расстояниярастут в арифметической прогрессии, но почему-то планеты земной группы имеютодну разность — 0,20, а дальние планеты — другую — 1,00. Гипотеза не объясняет,почему между Марсом и Юпитером образовалась брешь, в которой вместо пресловутойпланеты Фаэтон обращается вокруг Солнца большое количество астероидов. Гипотезане объясняет, почему Плутон так «близко» находится около Нептуна, что время отвремени пересекает его орбиту.

Шмидт пытается объяснить межпланетныерасстояния с помощью удельного момента количества движения планет, но ведьпоследний сам требует своего объяснения.

Слабым местом гипотезы Шмидта являетсяобъяснение распределения массы вещества протопланетного облака между планетами.В самом деле, наибольшая масса облака, обращающегося вокруг Солнца в формедиска (баранки), должна находиться в центре его сечения. Казалось бы, инаиболее массивная планета должна была образоваться именно в середине рядапланет, по обе стороны от нее должны образоваться менее массивные планеты.

Если поперек сечения газово-пылевогодиска Шмидта провести линию, которая бы

<img src="/cache/referats/19316/image001.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1027">симметричнорассекала его на две равные по длине части (рис.1а), то половина планетс половинной суммарной массой вещества должна бы находиться по одну сторону отсимметричной линии, а другая половина — по другую сторону, как показано на рис.1б.Но на рис.1в мы видим совсем другую картину. А именно так и распределенамасса вещества между планетами и их орбитами.

Шмидт объясняет это тем, что дальниепланеты, очевидно, пользуясь своей отдаленностью от Солнца, разбросали веществопротопленного диска в межпланетное пространство, преимущественно на перифериюСолнечной системы. Если не считать Урана, который возник как раз в центресечения диска, то по одну сторону центра (или симметричной линии) дискаобразовалось шесть планет с совокупной массой в 415 масс Земли, а по другуюсторону — всего лишь две планеты с массой в 17 масс Земли. Трудно согласиться стем, что Нептун расшвырял такое огромное количество вещества — около 400 массЗемли. К тому же гипотезе Шмидта противоречит тот факт, что Нептун имеетбольшую массу, чем Уран, а Марс имеет меньшую массу, чем Земля и Венера. ПоШмидту, должно быть все наоборот.

Третья часть спутников планет Солнечнойсистемы имеет обратное по отношению к Солнечной системе направление обращения.Это один из крупнейших в Солнечной системе спутник Нептуна Тритон, затемспутник Сатурна Феба, четыре внешних небольших спутника Юпитера и пятьспутников Урана. Согласно гипотезе Шмидта, все небесные тела Солнечной системы,кроме Солнца, образовались из одного облака, которое после захвата его Солнцем,в полном соответствии с законом сохранения количества движения, обращалосьвокруг него в одном направлении (прямом). Но тогда и все тела Солнечнойсистемы, происшедшие из этого газово-пылевого облака, также должны обращатьсявокруг Солнца в этом же направлении.

С точки зрения закона сохраненияколичества движения гипотезе Шмидта, как и всем небулярным гипотезам,противоречит тот факт, что половина планет Солнечной системы имеют большиенаклоны плоскости экватора к плоскости своей орбиты, которые превышают 23° уЗемли, Марса, Сатурна и Нептуна, а у Урана наклон равен 98°. Если бы планетыобразовались из одного облака, они бы имели одинаковое наклонение своих орбит кплоскости экватора Солнца и не имели бы наклона плоскостей своих экваторов кобщей плоскости своих орбит. Если же предположить, что эти характеристики современем изменились, то эти изменения были бы более или менее одинаковыми,равнозначными.

2. Гипотезы захвата

Очевидно, что небулярная гипотезаШмидта, а равным образом и все небулярные гипотезы, имеют целый ряднеразрешимых противоречий. Желая избежать их, многие исследователи выдвигаютидею индивидуального происхождения, как Солнца, так и всех тел Солнечнойсистемы. Это так называемые гипотезы захвата.

Согласно этим гипотезам, время отвремени в пределы Солнечной системы входят небесные тела извне, т. е. из другихчастей Галактики, из других галактик и из межгалактического пространства. Подвлиянием различных факторов: притяжения Солнцем и планетами, столкновения сдругими блуждающими небесными телами или астероидами и кометами Солнечнойсистемы, либо при прохождении через газово-пылевое облако, в котором как разнаходится Солнечная система при своем обращении вокруг центра Галактики — подвлиянием этих факторов инородные тела тормозятся и, погасив скорость своегодвижения, становятся пленниками Солнца или одной из планет Солнечной системы,перейдя с гиперболической орбиты на эллиптическую.

Однако, избежав целого рядапротиворечий, свойственных небулярным гипотезам, гипотезы захвата имеют другие,специфические противоречия, не свойственные небулярным гипотезам. Прежде всего,возникает серьезное сомнение, может ли крупное небесное тело, такое, какпланета, особенно планета-гигант, так сильно затормозиться, чтобы перейти сгиперболической орбиты на эллиптическую. Очевидно, ни пылевая туманность, нипритяжение Солнца или планеты не могут создать такой силы тормозящий эффект.

Остается столкновение. Но не разлетятсяли вдребезги на мелкие куски две планетозимали при своем столкновении? Ведь подвлиянием притяжения Солнца, вблизи которого должно произойти столкновение, ониразовьют большие скорости, в десятки км. в секунду. Можно предположить, что обепланетозимали рассыплются на осколки и частично упадут на поверхность Солнца, ачастично умчатся в космическое пространство в виде большого роя метеоритов. Итолько, быть может, несколько осколков будут захвачены Солнцем или одной из егопланет и превратятся в их спутники — астероиды.

Второе возражение, которое выдвигаютоппоненты авторам гипотез захвата, относится к вероятности такого столкновения.По расчетам, выполненным многими небесными механиками, вероятность столкновениядвух крупных небесных тел вблизи третьего, еще более крупного небесного тела,очень мала, так что одно столкновение может произойти за сотни миллионов лет. Аведь это столкновение должно произойти очень «удачно», т. е. столкнувшиесянебесные тела должны иметь определенные массы, направления и скорости движенияи столкнуться они должны в определенном месте Солнечной системы. И при этом онидолжны не только перейти на почти круговую орбиту, но и остаться целыми иневредимыми. А это нелегкая задача для природы.

Кроме того, можно поставить и такойвопрос авторам гипотез захвата: а имеются ли в космическом пространствеблуждающие, «бездомные» небесные тела, да еще такие крупные, какпланеты-гиганты? Если имеются, то почему они до сих нор не столкнулись с однойиз многочисленных в Галактике звезд, мимо которых они двигались в течениемиллиардов лет? И как возникли блуждающие планеты-гиганты в космическомпространстве? Можно предположить, что скорее всего все небесные тела мировогопространства движутся по эллиптическим орбитам вокруг того иди иногоцентрального тела: планеты, звезды, центра галактики и т. д. А это в огромнойстепени уменьшает вероятность столкновения двух крупных небесных тел вблизитретьего, еще более крупного тела.

Но допустим все же, что захватпроизошел. Тогда возникает ряд вопросов. Почему все захваченные планеты ибольшинство других небесных тел Солнечной системы обращаются вокруг Солнца водном направлении и почти в одной плоскости? Почему они имеют почти круговыеорбиты? Почему вблизи Солнца располагаются небольшие планеты земной группы, авдали — планеты-гиганты? Почему в межпланетных расстояниях имеется определеннаязакономерность? Почему одни планеты вращаются вокруг своей оси в прямомнаправлении, а другие (Венера, Уран) — в обратном? Гипотезы захвата не даютответа на эти вопросы, по крайней мере, на все.

Что же касается захвата блуждающихпланетозималей без столкновения, за счет одной лишь силы гравитационногопритяжения (при помощи третьего тела), то такой захват либо невозможен, либоего вероятность ничтожна мала, настолько мала, что такой захват можно считатьне закономерностью, а редчайшей случайностью. А между тем в Солнечной системеимеется большое количество крупных тел: планет, их спутников, астероидов ибольших комет, что опровергает гипотезы захвата.

3. Другие гипотезы

Помимо гипотез захвата и небулярныхгипотез существуют гипотезы, согласно которым планеты и другие небесные телаСолнечной системы образовались в результате выбросов или отрыва от Солнца частиего вещества, то ли при вспышке (новой, сверхновой), то ли в результатебыстрого вращения в прошлом Солнца вокруг своей оси.

Но небесные механики доказали, что еслив каком-то месте с поверхности Солнца произойдет выброс, то выброшенноевещество либо уйдет от Солнца в межзвездное пространство по гиперболическойорбите и рассеется, либо, если оно будет двигаться по эллипсу, облетит вокругСолнца и упадет на него в том же самом месте. Образоваться же из этого сгусткагаза планеты не могут. А если бы планета, хотя бы одна, вопреки расчетамнебесных механиков, все же образовалась, то она, надо полагать, состояла бы изгазов (водорода и гелия) которые образуют внешнюю оболочку Солнца и другихзвезд. А откуда же в планетах силикатная компонента — горные породы и металлы?

Кроме того, гипотезы образования планетиз солнечного вещества не в состоянии объяснить, почему третья часть спутниковпланет Солнечной системы обращается по своим орбитам в обратном, по отношению кСолнечной системе, направлении; почему половина планет Солнечной системы имеетбольшие наклонения плоскостей экваторов к плоскостям своих орбит; почему орбитыпланет являются почти круговыми; почему одни планеты вращаются вокруг своей осив прямом направлении, а другие в обратном т. д.

Из гипотез происхожденияСолнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведскогоастрофизика X. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом… Альвен исходил изпредположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитнымполем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Поддействием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали вловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом.Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовомуоблаку.

Слабость предложеннойгипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны былиионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов — дальше. Значит,ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов — водорода и гелия, а более отдаленные — из железа и никеля. Наблюдения говорятоб обратном. Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойлпредложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оновращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск.Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Моментколичества Движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Еслипредположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, товполне могло произойти перераспределение углового момента.

Трудностями и противоречиями гипотезы Хойла являютсяследующие: во-первых, нелегко представить, как могли«отсортироваться» избыточный водород и гелий в первоначальном газовомдиске, из которого образовались планеты, поскольку химический состав планетявно отличен от химического состава Солнца; во-вторых, не совсем ясно, какимобразом легкие газы покинули Солнечную систему (процесс испарения, предлагаемыйХойлом, сталкивается со значительными трудностями); в-третьих, главнойтрудностью гипотезы Хойла является требование слишком сильного магнитного поляу «протосолнца», резко противоречащее современным астрофизическимпредставлениям.

Исследования послевоенных лет привели к некоторомупрояснению нашего происхождения. Как уже считается доказанным, Вселеннаяродилась примерно 15-20 млрд. лет назад в результате «большоговзрыва». Спустя миллиард лет из смеси водорода и гелия, заполнявших всепространство, началось образование галактик. Первые звезды, образовавшиеся в тевремена, все еще видны в шаровых скоплениях и в центрах галактик. Вслед за нимиобразовались спиральные рукава.

Наиболее массивные звезды, сформировавшиеся в самомначале, прошли очень быструю эволюцию, при которой водород превращался в болеетяжелые элементы (в том числе углерод и кислород), а вновь образованноевещество выбрасывалось в окружающее пространство. Это и сейчас происходят втермоядерных реакциях, поставляющих всю энергию, излучаемую звездами.

Этот «пепел» подвергался локальномусжатию, приводящему к рождению новых звезд, и цикл повторялся.

Существуют две принципиальные точки зрения напроисхождения звезд и, в частности, Солнца.

Первая гипотеза основывается на предположении, чтозвезды формируются из газовой материи — той самой, которая и в настоящее времянаблюдается в Галактике.

Предполагается, что газовая материя в тех местах,где ее масса и плотность достигают некоторой величины, начинает под действиемсвоего собственного притяжения сжиматься и уплотняться, образуя сначалахолодный газовый шар. В результате продолжающегося сжатия температура газовогошара начнет подниматься. Потенциальная энергия частиц в поле притяжениягазового шара при приближении к центру становится меньше, а это означает, чточасть потенциальной энергии переходит в тепловую энергию. Совершенно тот жепереход энергии происходит, когда лежавший на краю пропасти камень, упав на еедно, теряет часть потенциальной энергии в силовом поле земного притяжения, иприобретает тепловую энергию, разогревшись от удара о дно пропасти.

ПРОИСХОЖДЕНИЕСОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1. Происхождение колец планет-гигантов

По мере увеличения массы планет и другихнебесных тел наступает такой период в их эволюции, когда они становятсяспособными удерживать в своей атмосфере не только тяжелые газы, но и легкие:водород и гелий. С точки зрения наличия и состава атмосфер у небесных тел,последние проходят в своем развитии три этапа. Малые тела Солнечной системы — ледяные планетки, кометы, астероиды, небольшие спутники и спутнички и метеорныетела — по-видимому, вообще не имеет никакой атмосферы. Или, точнее, ониприобретают ее во время очередной галактической зимы, но после ее окончанияпостепенно теряют, поскольку сила гравитационного притяжения около ихповерхности мала, и атомы и молекулы газовой атмосферы рассеиваются вмежпланетное пространство.

Но масса небесных тел постепенно увеличиваетсяза счет силикатного и ледяного компонента и наступает время, когда ониприобретают возможность удерживать возле себя атмосферу, состоящую из тяжелыхгазов — азота, углекислого газа, кислорода и др. Но все они не способныудерживать около своей поверхности легкие газы — водород и гелий, которыеявляются самыми распространенными элементами во Вселенной.

Когда планеты-гиганты были меньше поразмерам и массе и еще не являлись гигантами, они также не имели мощнойводородно-гелиевой атмосферы. Они в то время ничем не отличались от такихнебесных тел, как современные Плутон, Титан или Каллисто. Но постепенно ихмасса увеличивалась, и в один прекрасный момент эти некогда ледяные планетыодна за другой начали удерживать в своих атмосферах легкие газы. Их масса в товремя достигала порядка 10 масс Земли. После этого они быстрыми темпами сталирасти, главным образом за счет легких газов, их масса и размеры сталиувеличиваться, а плотность, с учетом атмосферы — уменьшаться. Легкая атмосфера,состоящая преимущественно из водорода и гелия, достигает огромных размеров, вдесятки тысяч километров.

В этой водородно-гелиевой атмосферепостоянно находятся облака, состоящие из капелек и кристалликов углекислоты,воды, метана, аммиака и т. д. Атмосфера вместе с облаками вращаетсяодновременно с планетами вокруг их осей вращения. При этом облака достигаютбольшой высоты: у Юпитера — 70 тыс. км., у Сатурна — 60 тыс. км., у Урана иНептуна — около 25 тыс. км от центра планет.

Поскольку облака достигают большойвысоты, а планеты-гиганты быстро вращается вокруг своих осей, облака,находящиеся в верхних слоях атмосферы планет-гигантов, имеют большую линейнуюскорость движения относительно центра планеты. У Сатурна верхние слои облаковобращаются вокруг его центра со скоростью около 10 км/сек., а у Юпитера — около12 км/сек. Для сравнения укажем, что облака Земли обращаются вокруг ее осивращения со скоростью всего около 0,5 км/сек.

Но атмосфера планет-гигантов неоканчивается там, где оканчивается облачный покров планет. Достаточно сказать,что атмосфера Земли простирается до 2 тыс. км., в то время как облака — толькодо 15 км. То же самое имеет место и у планет-гигантов. Можно предположить, чтоих верхние слои водородно-гелиевой атмосферы простираются намного вышеоблачного слоя, по-видимому, достигая ближайших к планетам спутников,составляющих самое внутреннее кольцо планет-гигантов. При этом линейнаяскорость атомов и молекул верхних слоев атмосферы вращающейся планеты почтидостигает орбитальной скорости спутников ближайшего кольца.

Так обстоит дело в настоящее время, вусловиях галактического лета. При наступлении же галактической зимы положениерезко меняется. Однако, во время галактических зим все небесные тела испытываютторможение в газовой среде, при этом они начинают приближаться к центральном утелу. Спутнички планет-гигантов, составляющие их кольца, находятся ближе всегок планетам и, следовательно, имеют наибольшую орбитальную скорость. Они имеютнаименьшую массу, размеры и плотность из всех спутников. Поэтому они имеютогромное относительное торможение, во много раз большее, чем другие спутники.И, вследствие этого обстоятельства, они становятся первыми жертвами наступающейгалактической зимы. При погружении Солнечной системы в газово-пылевую средутуманности или плоскости Галактики спутнички колец планет-гигантов быстротормозятся, быстро приближаются к планете, входят в ее верхние слои атмосферы(в это время зимняя атмосфера планеты, по-видимому, еще не сформировалась), ещеболее тормозятся и падают на ее поверхность. Впрочем, поверхности планеты онимогут и не достичь, поскольку разогреются при трении в атмосфере, испарятся иприсоединятся, хотя бы отчасти, к облачному слою.

Но затем во время галактической зимыувеличатся массы и размеры планеты, особенно ее атмосферы, увеличится скоростьее вращения, возрастет линейная скорость верхних слоев атмосферы. Придостижении планетой и ее атмосферой достаточно большой величины и скоростивращения, верхние слои атмосферы начнут обращаться вокруг оси вращения планетыс первой космической скоростью. Но планета продолжает увеличиваться,увеличивается и скорость ее вращения, что приводит к дальнейшему увеличению линейнойскорости движения верхних слоев атмосферы. В конце концов, линейная скорость ихвозрастает настолько, что начинают образовываться газовые кольца, о чем мы ужеговорили выше. Этих колец будет все больше и больше и в конце концовпланеты-гиганты приобретут огромные по размерам (диаметру) газовые диски.

Но увеличение протяженности атмосферы искорости вращения планеты приведет к тому, что облака, состоящие из капелек икристалликов воды, углекислоты, аммиака, метана и других веществ ледянойкомпоненты будут подниматься от поверхности планеты все выше. При этом ихлинейная скорость будет расти и достигнет первой космической скорости. Врезультате вслед за газовой компонентой из экваториальной области планетыначнет перемещаться в газовый диск под действием центробежной силы и ледянаякомпонента, та ее часть, к

еще рефераты

Еще работы по астрономии

Реферат по астрономии

Происхождение Вселенной. Большой взрыв

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Галактики

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Портретная галерея цветных звезд

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Исследование Марса

29 Августа 2013