Предыдущая

Вверх

Следующая

---

2.3 Солнечная система. Солнце

На расстоянии около 40 а.е. от Солнца расположена граница планетной системы, масса которой близка к 450 массам Земли. Зона от 40 а.е. до 2000 а.е. представляет щель в рапределении вещества. Далее, до расстояния в 20000 а.е. сосредоточено внутреннее кометное облако, масса которого может в 20 раз превышать массу планет. И наконец, до расстояния 50*10³ а.е. простирается кометное гало. Масса гало порядка 1/4 массы всех планет.
Существуют 2 критерия границы Солнечной системы:
1) расстояние в 10³ - 10⁴ а.е., где происходит торможение частиц солнечного ветра;
2) расстояние около 1.5*10⁵ а.е., где притяжение Солнца оказывается равным силе притяжения ближайших звезд.
Солнечная система находится на расстоянии 10 кпк (по новым данным 8,5 кпк) от центра Галактики, на высоте 20 пк от ее плоскости, между спиральными рукавами Персея и Стрельца. Солнце медленно перемещается по направлению рукава Персея.
Движение Солнечной системы относительно ближайших звезд происходит в направлении апекса, расположенного на границе созвездий Лиры и Геркулеса. Скорость этого движения около 16 км/с.
Движение Солнечной системы вокруг центра Галактики происходит со скоростью 220-250 км/с. В современную эпоху оно направлено к созвездию Лебедя.
Направление движения Солнца относительно ближайших звезд (апекс) определяется по собственным движениям и лучевым скоростям звезд. Вблизи апекса звезды "разбегаются", вблизи же антиапекса собственные движения большинства звезд направлены к нему.
Модули лучевых скоростей звезд максимальны в районах апекса и антиапекса.
Можно, по систематическому увеличению видимого блеска звезд вблизи апекса и его уменьшению у звезд в районе антиапекса.
Для больших тел влияние давления солнечного света пренебрежимо мало. Так, для Земли сила тяготения превышает силу светового давления в 10¹³ раз. А вот для пылинок размером менее 10^-6 м давление солнечного света оказывается преобладающим.
Расстояния планет от Солнца увеличиваются.
Самые круглые орбиты имеют планеты, у большинства из которых эксцентриситет очень мал. Наиболее вытянутые орбиты имеют периодические кометы.
Если скорость прыжка человека на данном теле будет превышать вторую космическую, то человек навсегда его покинет. Такие условия могут создаться на поверхностях некоторых астероидов и спутников планет.
У Урана в настоящее время терминатор (граница дня и ночи) практически совпадает с его экватором.
Самые темные объекты - это ядро кометы Галлея (альбедо 0,04), кольца Урана и спутники этой планеты.
Самую развитую систему колец имеет Сатурн. Обнаружены также кольца у Юпитера, Урана, Нептуна.
Горный рельеф имеется на Меркурии, Венере, Земле, Марсе, спутниках планет, астероидах, ядре кометы Галлея.
Такие названия носят горные системы на Земле и Луне.
Крупнейшие горы зафиксированы на поверхности Марса. Это вулканы Арсия и Акреус, их высота 27 км, и вулканы Павонис и Снежный Олимп с высотами 26 км. В основании эти горы достигают 500-600 км, диаметры кратеров (кальдеры) - 60-100 км.
На поверхности планет земной группы и их спутниках обнаружено большое количество кратеров. Древние греки кратером называли широкий сосуд для разбавления вина водой.
Метеоритный кратер Стикни на поверхности спутника Марса Фобоса - чемпион Солнечной системы. Его диаметр 10 км - лишь чуть меньше среднего радиуса спутника.
Самая большая долина из известных в настоящее время - это долина Маринера на Марсе. Она представляет собой громадный каньон длиной свыше 4000 км, шириной 120 км и глубиной 5-6 км.
Не менее 55% объема спутника Юпитера Ио составляет свободная сера. Поверхность покрыта твердой серой. Под корой возможно имеются целые бассейны расплавленной серы.
Действующие вулканы обнаружены на Венере, Земле и спутнике Юпитера Ио. Мощный гейзер найден на спутнике Нептуна - Тритоне.
По существующему мнению вулканическая деятельность на Земле и, вероятно, на Венере связана с выделением тепла в коре планеты из-за радиоактивного распада. Причиной активности вулканов на Ио является приливное трение из-за действия Юпитера. Деформации поверхности спутника по этой причине достигают сотен метров, при этом выделяется много тепла. На Тритоне возникновение мощного гейзера происходит в результате прорыва на поверхность азота, находящегося под большим давлением в недрах. Бурно вырываясь на поверхность, газ увлекает за собой лед и частицы вещества горных пород.
Самые большие приливы наблюдаются на спутниках Юпитера Европе и Ио.
Единственное тело в Солнечной системе, которое обладает жидкой оболочкой из воды, - это Земля.
Все кратеры на поверхности Луны, Земли, Марса, Венеры, Меркурия, спутниках планет-гигантов возникли в результате ударов метеоритов. Этот процесс был наиболее интенсивным 4 миллиарда лет назад. На Земле крупнейший метеоритный кратер (астроблема) диаметром 100 км обнаружен на севере Сибири.
Моря имеются на Земле, Луне, Меркурии, Марсе, но этот географический и астрономический термин относится к разным образованиям.
Моря на Земле - это впадины, заполненные водой. Моря на Луне - это низменности, находящиеся преимущественно на видимой стороне спутника и залитые лавой с альбедо более низким, чем горные районы. Моря на Меркурии и Марсе - это участки поверхности, обладающие меньшей отражательной способностью по сравнению с другими районами. Связи с рельефом местности нет. Воды в жидком виде в неземных морях нет.
Атмосферы комет могут превосходить по своим размерам все известные объекты Солнечной системы, в том числе и само Солнце. Так, комета Холмса в 1882 году имела оболочку диаметром 1,5 миллиона километров. Комета Когоутека в 1973 году при прохождении вблизи Солнца имела внешнюю оболочку из водорода диаметром, большим поперечника Солнца (1,4 млн км).
С Земли легко заметить, что середина Млечного Пути совпадает с большим кругом небесной сферы. Это означает, что Солнце летит в плоскости Галактики, то есть относится к ее плоской составляющей. Звезды этого населения Галактики -относительно молодые звезды (возраст Солнца около 5 млрд лет).
По возрасту, расположению в Галактике, физическим характеристикам Солнце можно считать совершенно рядовым объектом. Однако в некотором смысле Солнце является уникальным объектом. Не обнаружено ни одной звезды, физические характеристики которой полностью бы совпадали с солнечными.
Масса Солнца в 743 раза больше массы планет, а вот момент импульса Солнца составляет всего 2% от суммарного момента импульса Солнечной системы. Перераспределение момента импульса произошло на этапе формирования планетной системы из-за действия ряда факторов, в том числе посредством магнитного поля.
Сейчас Солнце - звезда - желтый карлик по принятой в астрономии терминологии. Через 8 млрд лет оно превратится в красный гигант, затем, сбросив оболочку, станет белым карликом, а потом, остыв, - черным карликом размером с Землю.
Солнце представляет собой газовый, точнее, плазменный шар и поэтому оно не может иметь резкой границы, как жидкое или твердое тело. Однако у Солнца переход к полной непрозрачности вещества наступает в слое толщиной всего 300 км, что с расстояния в 150 миллионов километров и дает резкую границу.
Метровые радиоволны излучаются солнечной короной, размер которой больше видимого диска Солнца, создаваемого фотосферой.
У края диска Солнца глаз видит менее глубокие, а, значит, более холодные слои по сравнению с центром диска. В целом это воспринимется как потемнение диска к краю.
Яркость в рентгеновских лучах определяется оптической толщей солнечной короны, где возникает это излучение. Вблизи края диска оптическая толща короны больше, чем в центре, а следовательно, будет больше и яркость.
Уменьшение потока энергии в пятнах обусловлено подавлением магнитным полем конвективных движений в фотосфере. Температура пятен примерно на 1500К ниже температуры фотосферы. По контрасту пятно кажется более темным по сравнению с окружающей фотосферой.
Плотность вещества в пятне меньше, чем в окружающей пятно фотосфере. Следовательно, газ в пятне более разрежен и более прозрачен, чем в фотосфере. Меньшая плотность газа в пятне объясняется наличием здесь дополнительного давления со стороны локального магнитного поля.
Пятна, являющиеся участками более холодными, чем фотосфера, окружены более горячими и поэтому более яркими областями. Общая мощность излучения в районе пятна примерно такая же, как и в фотосфере. Отсюда вытекает, что светимость Солнца и, соответственно, его блеск практически не зависят от числа пятен на его поверхности.
Солнце вращается вокруг оси в направлении движения планет вокруг него. Это соответствует движению против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса мира. Вращение Солнца приводит к перемещению пятен от восточного к западному краю, что совпадает по направлению с суточным движением Солнца по небесной сфере.
Угловая скорость вращения Солнца уменьшается с удалением от экватора к полюсам. На экваторе период равен 25 суткам, в полярных районах - около 30 суток. Для наблюдателя, находящегося на Земле, которая сама обращается вокруг Солнца, период вращения экваториальной зоны Солнца - 27 суток.
Солнце обладает сложным магнитным полем. В полярных районах до широт магнитные силовые линии направлены вдоль меридианов, а вот в экваториальных областях силовые линии направлены вдоль его параллелей. Причиной такого характера магнитного поля является дифференциальное вращение Солнца.
Вся планетная система погружена в атмосферу Солнца. Плотность ее уменьшается по мере удаления от светила. В окрестностях Земли концентрация газа составляет всего около десятка частиц в кубическом сантиметре.
Солнечный ветер - это постоянное истечение плазмы солнечной короны (в основном - протоны и электроны) в межпланетное пространство. На расстоянии Земли скорость солнечного ветра достигает 350-750 км/с.
Это происходит во время полного солнечного затмения. Фотосфера в это время закрывается Луной, а линии излучения образуются в горячей солнечной атмосфере.
Существуют две основные причины:
1) распределение энергии в спектре Солнца отличается от распределения энергии в спектре абсолютно черного тела;
2) разные методы, строго говоря, дают температуру различных слоев солнечной атмосферы.
Температура короны выше миллиона градусов, что значительно превышает температуру фотосферы (6000^oC. Дополнительный нагрев происходит за счет перехода в тепло кинетической энергии конвективных движений подфотосферных слоев.
В конвективной зоне Солнца на глубине 100-200 тысяч километров температура составляет от 10000 до миллиона градусов, что объясняется близостью к более горячему ядру. Температура в сотни тысяч градусов наблюдается и над видимой поверхностью Солнца в хромосфере и нижних слоях короны. Повышение температуры происходит в результате действия ударных волн в разреженной атмосфере Солнца.
Энергия, излучаемая Солнцем за 1 секунду, равна 3.83*10²⁶ Дж. Относительное тепловыделение Солнца (энергия, излучаемая 1 кг вещества в 1 с) составляет 1.92*10^-4/кг. Таким образом, 1 кг тела человека излучает примерно в 5000 раз больше, чем 1 кг солнечного вещества.
Вещество Солнца находится в виде плазмы и поэтому при подсчете средней молярной массы необходимо учитывать не только протоны и ядра атомов гелия, но и электроны, которые имеют очень малую массу. На 91 протон приходится 9 ядер гелия и 109 оторвавшихся от них электронов.
Синтез тяжелых элементов произошел в звездах первого поколения, которые затем взорвались и их вещество пошло на образование звезд второго поколения, в том числе и Солнца. Термоядерные реакции на Солнце дают ничтожное количество тяжелых элементов.
Равновесие любой звезды определяется силой газового давления, стремящейся раздуть звезду, и силой тяготения, которая сжимает звезду. При действии только силы тяготения Солнце через 40 минут схлопнулось бы в точку.

---

Предыдущая

Вверх

Следующая

Публикации с ключевыми словами: задачи - астрономическое образование Публикации со словами: задачи - астрономическое образование
См. также: Открытый дистанционный методический семинар учителей астрономии и астропедагогов Журнал "Небосвод" за декабрь 2024 года Журнал для любителей астрономии "Небосвод" Журнал Небосвод "Астродистант" приглашает Журнал "Небосвод" за сентябрь 2024 года Журнал "Небосвод за август 2024 года Все публикации на ту же тему >>