Солнечная система как комплекс тел, имеющих общее происхождение. Тема 3.1

1.

Занятие 10
Раздел 3. Природа тел Солнечной системы
Тема 3.1. Солнечная система как комплекс тел, имеющих общее происхождение
Солнечная система – все космическое пространство и вся
материя, находящаяся в сфере притяжения Солнца.
Солнечная система включает в себя:
•звезду Солнце
•планеты со спутниками
•малые тела (астероиды, кометы, метеорные тела)
•межпланетную пыль, плазму и физические поля

2.

Основные характеристики планет Солнечной системы
1
2
3

3. Планеты Солнечной системы

Земная группа
небольшие размеры и масса
большая средняя плотность
медленное осевое вращение
мало (нет) спутников
твердое состояние
(Fe, Mg, Al… 90%)
5р>
Планеты – гиганты
большие размеры и масса
малая средняя плотность
(сравнима с Н2О)
быстрое осевое вращение
большое число спутников, кольца
газообразное, жидкое состояние
(H, He – 99%)
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун

4.

Количество спутников у планет Солнечной системы

5.

Сравнительные размеры планет земной группы
Земная группа
Планеты-гиганты
Значительные различия двух групп связаны с
особенностями формирования Солнечной системы

6.

Образование Солнечной системы
Согласно наиболее разработанной гипотезе, Солнечная система сформировалась в результате длительной
эволюции огромного холодного газопылевого облака. Подобные идеи высказывались учеными еще XVII в. В
40-х гг. ХХ в. эти идеи легли в основу идеи об образовании Земли и других планет из холодных твердых
допланетных тел – планетезималей, выдвинутой академиком Отто Юльевичем Шмидтом.
Отто Юльевич Шмидт (18.09.1891-7.09.1956) советский
ученый-математик,
геофизик,
географ, астроном, академик. Родился в
Могилеве, окончил Киевский университет.
Долгое время был профессором математики в
Московском университете и одновременно вел
руководящую научную работу в различных
областях.
Для комплексного изучения Земли как планеты
Шмидт
основал
Институт
теоретической
геофизики Академии наук СССР. Возглавлял
Главное управление Северного морского пути.
Участвовал в организации дрейфующей научной
станции «Северный полюс-1», за что ему было
присвоено звание Героя Советского Союза.

7.

Космогоническая гипотеза Шмидта
Около 5 млрд лет назад произошёл взрыв сверхновой звезды вблизи места
рождения Солнечной системы. Он не только наполнил газопылевое облако,
состоящее в основном из водорода и гелия, железом и ураном, но и определил его
будущее, поскольку фронт ударной волны сжал облако газа до критической массы.
Эта масса под действием гравитационных сил начала сжиматься. В быстро
сжимающемся облаке газ и пыль уплотнились во множество комков.
Вначале сжатие облака гравитационными силами привело к образованию
центрального горячего ядра – будущего Солнца. Оно захватило примерно 90%
массы облака. Тяготение образовавшегося Солнца воздействовало на форму
оставшейся части облака: оно становилось все более и более плоским диском. В
диске возникают сгущения, из которых вырастают планетезимали - скрепляемые
гравитационными силами плотные объекты примерно километрового размера. Они
укрупняются в столкновениях, формируя зародыши планет диаметром тысячи
километров, которые своим притяжением собирают остатки газа, пыли и более
мелких планетезималей, а затем, сливаясь друг с другом, превращаются в
планеты.
До начала образования планетезималей под влиянием сильного нагрева из
окрестностей Солнца улетучивались газы и оставались лишь твердые тугоплавкие
частицы. Из этого вещества впоследствии сформировались Земля, ее спутник –
Луна, а также другие планеты земной группы.
Вдали от Солнца летучие вещества намерзали на твердые частицы,
относительное содержание водорода и гелия оказалось повышенным. Объем
перефирийных частей облака больше, а стало быть больше и масса вещества, из
которого образовались далекие от Солнца планеты.
Не все вещество протопланетного облака вошло в состав планет и их
спутников. Многие его сгустки остались как внутри планетной системы в виде
астероидов и еще более мелких тел, так и за ее пределами в виде ярких комет.

8. Возраст тел в Солнечной системе

Определение возраста основано на использовании радиоизотопного метода - исследования
содержания радиоактивных элементов (изотопов) в породах. Метод предложен в 1902г. Пьером Кюри и
разработан совместно с Эрнестом Резерфордом.
Радиоактивный распад зависит от внешних факторов (Т,
р, химических взаимодействий). Количество
распавшихся атомов определяется формулой N=No.2t/T, Т - период полураспада.
Так U235 имеет период полураспада 710 млн.лет, а 238U 4,5 млрд.лет.
Возраст оценивают по соотношению 206Pb/238U, так как
свинец конечный продукт распада.
Возраст Солнца 4,9 млрд. лет - относится к звездам второго поколения.
Солнечная система имеет возраст более 4,6 млрд. лет.
Возраст Луны составляет 4 млрд 527 млн лет (±20-30 млн лет).
Возраст Земли (коры) составляет 3 млрд 960 млн. лет.
Жизнь на планете Земля появилась 3 млрд 416 млн лет назад.

9.

Система Земля-Луна
Землю с её спутником часто называют двойной
планетой. Этим подчёркивается как общность
их происхождения, так и редкостное для
планет соотношение масс центрального тела и
спутника. В нашей Солнечной системе
практически все спутники имеют массу,
составляющую не более 1/4000 массы самой
планеты. В системе Земля-Луна масса
спутника примерно в 81 раз меньше массы
центрального тела.
Углы наклона Земли и Луны к плоскости
эклиптики различны, и равны соответственно
23,5° для Земли и 5° для Луны.

10.

Влияние Луны на Землю
Земля и Луна обращаются вокруг
общего центра масс. Следствие: Луна
повернута к Земле всегда одной
стороной;
океанические приливыотливы
на
поверхности
Земли
(сыграли ключевую роль в процессе
зарождения жизни на Земле); Луна
постепенно удаляется от нашей
планеты с очень малой скоростью ( 4
см за год); длительность земных суток
увеличивается на 1 час за 100 млн лет
(определено по структуре кораллов);
солнечные
затмения
(изучение
солнечной короны).

11.

Теории возникновения системы Земля-Луна

12.

Теории возникновения системы Земля-Луна

13.

Теории возникновения системы Земля-Луна

14.

Теории возникновения системы Земля-Луна

15.

Земля
Наша планета состоит из нескольких оболочек - сфер: атмосферы, гидросферы и литосферы
Атмосфера присутствует на всех больших планетах Солнечной системы. Твёрдая же оболочка
присуща только планетам земной группы и большинству спутников планет, а также астероидам.
А вот гидросфера Земли — это пока уникальное явление в нашем космосе. Несмотря на то,
что вода является одним из самых распространённых соединений в Солнечной системе, в
жидком виде она может присутствовать лишь при определённых значениях температуры и
давления.

16. Литосфера

В центральной части нашей планеты находится ядро,
которое принято разделять на твёрдое внутреннее и
жидкое внешнее. Ядро — это наиболее плотная часть
планетных недр (17 г/см3). Его радиус составляет около 55
% радиуса Земли, а масса — около 30 % массы планеты.
Ядро окружено мантией, в которой находится большая
часть вещества Земли.
Процессы, происходящие в мантии, оказывают самое
непосредственное влияние на верхнюю, твёрдую
оболочку Земли — земную кору, средняя плотность
которой составляет около 2,7 г/см3. Земная кора и
верхняя часть мантии составляют оболочку, которая
называется литосферой.
Состав Земли по химическим элементам

17. Атмосфера

Газовая оболочка Земли - атмосфера - простирается в космическое пространство примерно на 2000
километров. Она рассеивает и поглощает солнечное излучение, вследствие чего во многом
определяет тепловой баланс планеты и сглаживает суточные колебания температур.
В составе атмосферы выделяют несколько слоёв.
У самой Земли простирается тропосфера, в которой происходят процессы,
определяющую погоду. В тропосфере сосредоточено более 90 % всей массы
атмосферы и практически все водяные пары.
Чуть выше (до высоты 50—55 километров) располагается стратосфера, в которой
находится озоновый слой. Он поглощает вредные ультрафиолетовые лучи Солнца,
и из-за этого начиная примерно с высоты в 25 километров температура атмосферы
начинает расти от –56,5 оС до 0,8 оС.
Ещё выше расположена мезосфера. В ней температура вновь начинает
уменьшаться и на высоте в 90 километров достигает своего абсолютного
минимума — –90 оС.
Далее, до высоты порядка 800 километров, простирается термосфера. Названа
она так из-за того, что в ней, за счёт поглощения ультрафиолетового излучения
Солнца, температура поднимается до 1500 оС.
Далее следует экзосфера, плавно переходящая в космическое пространство.
Химический состав атмосферы

18.

Чем плотнее атмосфера планеты и чем
больше в ней содержится углекислого газа
и водяных паров, тем сильнее проявляется
парниковый эффект и меньше амплитуда
изменения температуры от дня к ночи..
На высотах более 1000 километров
существует
область,
которую
называют магнитосферой. Она имеет
сложную форму.
Силовые линии магнитного поля Земли
образуют своеобразные ловушки для
движущихся
к
ней
потоков
частиц
солнечного ветра. Задержанные магнитным
полем частицы образуют радиационные
пояса.

19.

Луна
Луна
–
крупнейший
спутник
Солнечной
системы,
единственный спутник Земли и единственный внеземной мир,
который посетили люди.
Поверхность Луны по площади не уступает суммарной
поверхности всех континентов Земли.
Луна – главный стимулятор астрономов и физиков. И.Ньютон
открыл закон всемирного тяготения, сравнивая падение Луны
и падения яблока на землю.
Луна – ближайшее к Земле космическое тело и главное
украшение нашего неба
Диаметр = 3476 км, Масса = 0,012 М з, Плотность = 3,3 г/см3

20. Физические условия на Луне

1. Нет атмосферы, так как мала
масса = 1/81,3 Мз.
2. Небо черное, видны хорошо
звезды, планеты. Нет
магнитного поля - ориентация по
звездам.
3. Продолжительность суток
около месяца (29,5 дня) – две
недели день, две недели ночь.
4. Резкий перепад температур от
400К (+130oС днем) до 100К (170oС ночью) из за отсутствия
атмосферы.
5. На глубине десятков см Т =
const., грунт (реголит,
достигающий в некоторых местах
толщины 10-12м) имеет плохую
теплопроводность.
6. Диаметр Земли с Луны в 3,5
раза больше солнечного.
Возраст Луны составляет 4 млрд 527 млн лет

21. Поверхность

Луна – самый яркий объект на небе после Солнца. Максимальная звездная величина равна –12,7m.
Луна – единственная планета, география которой видна невооруженным взглядом.
Более темные (Моря) без воды на видимой
стороне 30% поверхности (на обратной стороне
меньше).
Это
сравнительно
ровная
поверхность - впадины до 3 км, покрыты лавой
(когда-то извержения вулканов). Моря: Дождей,
Кризиса, Холода, Влажности, океан Бурь и т.д.
Возраст морей более 3 млрд. лет.
Более светлые (материки)
– яркие
приподнятые
области,
заполненные
множеством больших и маленьких круглых
кратеров.
Поверхность
«материков»,
являющаяся более старой, гориста, ее уровень
выше, чем у «морей», и разность средних
высот достигает 2,3 км. Трещины и крутые
каньоны шириной 1–2 км часто тянутся на
сотни километров почти по прямой. Их глубина
составляет от одной до нескольких сотен
метров; более тысячи из них внесены в
каталоги. Эти разрывные трещины в лавовой
коре часто параллельны краям морей.
Некоторые из них напоминают русла земных
рек и занимают на видимой стороне Луны
порядка 70% поверхности.
Горы - горные хребты, возраст порядка 4млрд. лет (светлые участки, видны в телескоп). Максимальная
высота 9км. Альпы, Карпаты, Кордильеры, Алтай, Кавказ и т.д. Первые название в 1647г ввел Ян Гавелий

22. Карта видимого полушария Луны

23.

Лунные кратеры
Характерная
особенность
лунного
рельефа – кольцевые структуры
(кратеры). На видимой стороне более
1700 кратеров размером более 3,5км
(более 1км можно насчитать более
300000).
У большинства крупных кратеров в
центре
горка и они окружены
возвышенностью в 2-3км с пологими
склонами.
Название кратеров - это в большинстве
фамилии
ученых:
Аристарх,
Тихо,
Коперник, Кеплер и т.д.
Кратер Ван де Грааф шириной 243 км на обратной стороне Луны
Кратер Эратосфен диаметром 61 км

24. Исследования Луны КА

7 октября 1959 года впервые сфотографирована обратная сторона Луны.
Было заснято 2/3 полушария. Открытые "Лунником-З" (СССР) кратеры
получили названия: Циолковский, Курчатов, Джордано Бруно, Жюль Верн
и др.
Впервые в мире 3 февраля 1966 года Луна – 9 (масса 100 кг) выполнила
мягкую посадку на Луну. Станция установила, что лунная поверхность
твердая, на ней нет многометрового слоя пыли. Переданы телевизионные
панорамы лунного ландшафта, показывающие детали поверхности (размер
до 1 мм). Район посадки станции в Океане Бурь получил название Равнина
Прилунения.
Первая экспедиция людей на Луну. Астронавты Н. Армстронг и Э. Олдрин в
лунном модуле «Еаglе» 20 июля 1969 года совершили посадку на Луну, а 21
июля впервые вышли на лунную поверхность. Они провели на Луне 21,5 часа,
из них 2,5 часа - вне лунной кабины во время однократного выхода. Собрано
22 кг образцов камней и грунта.
Первый автоматический самоходный аппарат «Луноход-1» (масса
756 кг) доставлен на Луну 17 ноября 1970 года. За 10 месяцев (11
лунных дней) проехал по ней 10,54 км, проводя изучение
равнинной местности южнее Залива Радуги в Море Дождей.

25. Лунные породы

В центре анартозит – по
составу похожий на лунную
кору возвышенных районов
Слева – 1,5кг базальт
одного из морей
Справа – горные породы со дна
кратера, образованного в результате
падения метеорита.
В ходе пяти экспедиций 1969-1972гг доставлено на Землю и изучены 400кг лунного грунта. Образцы похожи на
земные изверженные базальты и содержат те же химические элементы (кремний, алюминий, железо и т.д.), но в
породах больше тугоплавких: Ti, Zr, Cr, т.д. и меньше легкоплавких: Pb, K, Na, и т. д. Есть немного пыли темносерого цвета, напоминает цемент. Реголит содержит осколки магматических пород. В разных местах на поверхности
Луны химический состав не одинаков.

26. Луна – идеальное место для астрономических наблюдений

Обратная сторона Луны является идеальным местом для астрономических наблюдений:
она защищает приборы от излучения с Земли, а ночь на Луне длится 14 земных суток.
Отсутствие атмосферы делает возможным наблюдения в любом диапазоне. Когда-нибудь
на Луне будут построены космические станции и астрономические обсерватории. Богатые
запасы железа, алюминия и кремния явились бы неплохим источником строительных
материалов, а содержащиеся в горных породах водород и кислород – сырьем для
получения воздуха и воды.

27.

Домашнее задание: Л-1, §15-17, с. 79-94; СР № 6
Л1: Воронцов-Вельяминов Б.А., Страут Е.К. Астрономия. 11 класс.
Учебник / Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К. Страут. –М. : Дрофа, 2018.
– 155 с.
Самостоятельная работа № 6
Определение затмений и условий их видимости в текущем
учебном году.