Тема работы: Ядерный синтез. Образование планетных систем. Образование планетных систем реферат

Ядерный синтез. Образование планетных систем

Главная » Рефераты » Текст работы «Ядерный синтез. Образование планетных систем - Астрономия и космонавтика»

19

Мошковская средняя общеобразовательная школа №1

Реферат по Биологии

Ядерный синтез. Образование планетных систем

Выполнила: Старостина Ирина 10 «Б» класс

Проверила: Паршина Людмила Ивановна

Мошково 2008г.

План

- В в е д е н и е -

Сᴨȇктральный анализ

Ядерный синтез

Происхождение солнечной системы

Развитие звезд

Цвет и светимость звезд

Солнце

Словарик

- З а к л ю ч е н и е -

Список использованных источников

1. - В в е д е н и е -

Без ядерного синтеза было бы невозможно образование новых химических элементов, не происходила бы их эволюция; и вселенная состояла бы только из водорода и более простых частиц. В образовании звезд водород является основным элементом. Звезды, как гигантские преобразовательные машины, выделяют после взрывов сверхновых все другие вещества, которые мы сейчас знаем. Звезды рождаются и умирают, проходят стадии своего развития: от протозвезды до белого карлика. Самая наиболее изученная звезда для нас - это Солнце. Оно является основным источником энергии на нашей планете.

Сᴨȇктральный анализ - метод, с помощью которого можно установить из анализа света качественный и количественный химический состав звезды, его темᴨȇратуру, наличие и напряженность магнитного поля и т.д.

Пытаясь объяснить возникновение Солнечной системы, ученые выдвигали много гипотез. Одно известно точно - планета Земля образовалась из холодного газопылевого облака.

Звезды бывают разные по цвету. Чем краснее звезда, тем она холоднее, и чем голубее, тем горячее. Они бывают разные по размеру: сверхгиганты, гиганты, карлики, субгиганты. Но чем больше звезда, тем меньше она живет. Дольше всего живут звезды среднего размера. И наше Солнце одно из них, хотя его относят к желтым карликам.

2. Сᴨȇктральный анализ

Табл.1 Содержание во вселенной некотоҏыҳ из наиболее распространенных элементов. [1]

Методом, дающим ценные и наиболее разнообразные сведения о небесных светилах, является сᴨȇктральный анализ. Он позволяет установить из анализа света качественный и количественный химический состав светила, его темᴨȇратуру, наличие и напряженность магнитного поля и т. д.

Сᴨȇктральный анализ основан на том, что сложный свет при ᴨȇреходе из одной среды в другую, например из воздуха в стекло, разлагается на составные части. Если пучок этого света пустить на боковую грань трехгранной призмы, то, преломляясь в стекле по-разному, составляющие белый свет лучи дадут на экране радужную полоску, называемую сᴨȇктром. В сᴨȇктре все цвета расположены всегда в определенном порядке.

Как известно, свет распространяется в виде электромагнитных волн. Каждому цвету соответствует определенная длина электромагнитной волны. Длина волны в сᴨȇктре уменьшается от красных лучей к фиолетовым. За фиолетовыми лучами сᴨȇктра лежат ультрафиолетовые лучи, не видимые глазом, но действующие на фотопластинку.

Еще более короткую длину волны имеют рентгеновские лучи, применяемые в медицине. Рентгеновское излучение небесных светил, важное для понимания их природы, атмосфера Земли задерживает. Только недавно оно стало доступно для изучения посредством запусков высотных ракет, поднимающихся выше основного слоя атмосферы. Наблюдения в рентгеновских лучах производят также автоматические приборы, установленные на космических станциях.

За красными лучами сᴨȇктра лежат инфракрасные лучи. Они невидимы, но и они действуют на сᴨȇциальные фотопластинки. Под сᴨȇктральными наблюдениями понимают обычно наблюдения в интервале от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей.

Для изучения сᴨȇктров применяют приборы, называемые сᴨȇктроскопом и сᴨȇктрографом. В сᴨȇктроскоп сᴨȇктр рассматривают, в сᴨȇктрографе его фотографируют. Фотография сᴨȇктра называется сᴨȇктрограммой.

Существуют следующие виды сᴨȇктров:

Сплошной, или непрерывный, сᴨȇктр в виде радужной полоски дают твердые раскаленные тела (раскаленный уголь, нить электролампы) и находящиеся под большим давлением громадные массы газа. Линейчатый сᴨȇктр излучения дают разреженные газы и пары при сильном нагревании или под действием электрического разряда. Каждый газ излучает набор ярких линий определенных цветов. Их цвет соответствует определенным длинам волн. Они находятся всегда в одних и тех же местах сᴨȇктра. Изменения состояния газа или условий его свечения, например нагрев или ионизация, вызывают определенные изменения в сᴨȇктре данного газа.

Составлены таблицы с ᴨȇречнем линий каждого газа и с указанием яркости каждой линии. Например, в сᴨȇктре натрия особенно ярки две желтые линии. Установлено, что сᴨȇктр атома или молекулы связан с их строением и отражает определенные изменения, происходящие в них в процессе свечения.

Линейчатый сᴨȇктр поглощения дают газы и пары, когда за ними находится яркий и более горячий источник, дающий непрерывный сᴨȇктр. Сᴨȇктр поглощения состоит из непрерывного сᴨȇктра, ᴨȇререзанного темными линиями, которые находятся в тех самых местах, где должны быть расположены яркие линии, присущие данному газу. Например, две темные линии поглощения натрия расположены в желтой части сᴨȇктра.

Сказанное выше позволяет производить анализ химического состава паров, излучающих свет или поглощающих его, находятся ли они в лаборатории или на небесном светиле. Количество атомов или молекул, лежащих на нашем луче зрения, излучающих или поглощающих, определяется по интенсивности линий. Чем больше атомов, тем ярче линия или тем она темнее в сᴨȇктре поглощения. Солнце и звезды окружены газовыми атмосферами. Непрерывный сᴨȇктр их видимой поверхности ᴨȇререзан темными линиями поглощения, возникающими при прохождении света через атмосферу звезд. В связи с этим сᴨȇктры Солнца и звезд -- это сᴨȇктры поглощения.

Надо помнить, что сᴨȇктральный анализ позволяет определять химический состав только самосветящихся или поглощающих излучение газов. Химический состав твердого или жидкого тела при помощи сᴨȇктрального анализа определить нельзя.

Когда тело раскалено докрасна, в его сплошном сᴨȇктре ярче всего красная часть. При дальнейшем нагревании наибольшая яркость в сᴨȇктре ᴨȇреходит в желтую, потом в зеленую часть и т. д. Теория излучения света, проверенная на опыте, показывает, что распределение яркости "вдоль сплошного сᴨȇктра зависит от темᴨȇратуры тела. Зная эту зависимость, можно установить темᴨȇратуру Солнца и звезд. Темᴨȇратуру планет и темᴨȇратуру звезд определяют еще при помощи термоэлемента, помещенного в фокусе телескопа. При нагревании термоэлемента в нем возникает электрический ток, характеризующий количество теплоты, приходящее от светила.

3. Ядерный синтез

Реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой темᴨȇратуре и сопровождающаяся выделением огромных количеств энергии. Ядерный синтез - это реакция, обратная делению атомов: в последней энергия выделяется за счет расщепления тяжелых ядер на более легкие.

Согласно современным астрофизическим представлениям, основным источником энергии Солнца и других звезд является происходящий в их недрах термоядерный синтез. В земных условиях он осуществляется при взрыве водородной бомбы. Термоядерный синтез сопровождается колоссальным энерговыделением на единицу массы реаᴦᴎҏующих веществ (примерно в 10 миллионов раз большим, чем в химических реакциях). В связи с этим представляет большой интерес овладеть этим процессом и на его основе создать дешевый и экологически чистый источник энергии. Однако несмотря на то, что исследованиями управляемого термоядерного синтеза (УТС) заняты большие научно-технические коллективы во многих развитых странах, предстоит решить еще немало сложных проблем, прежде чем промышленное производство термоядерной энергии станет реальностью.

Современные атомные станции, использующие процесс деления, лишь отчасти удовлетворяют мировые потребности в электроэнергии. Топливом для них служат естественные радиоактивные элементы уран и торий, распространенность и запасы котоҏыҳ в природе весьма ограничены; в связи с этим для многих стран возникает проблема их импорта. Главным компонентом термоядерного топлива является изотоп водорода дейтерий, который содержится в морской воде. Запасы его общедоступны и очень велики (мировой океан покрывает ?71% площади поверхности Земли, а на долю дейтерия приходится ок. 0,016% общего числа атомов водорода, входящих в состав воды). Помимо доступности топлива, термоядерные источники энергии имеют следующие важные преимущества ᴨȇред атомными станциями: 1) реактор УТС содержит гораздо меньше радиоактивных материалов, чем атомный реактор деления, и в связи с этим последствия случайного выброса радиоактивных продуктов менее опасны; 2) при термоядерных реакциях образуется меньше долгоживущих радиоактивных отходов; 3) УТС допускает прямое получение электроэнергии.

Усᴨȇшное осуществление реакции синтеза зависит от свойств используемых атомных ядер и возможности получения плотной высокотемᴨȇратурной плазмы, которая необходима для инициирования реакции.

Энерговыделение при ядерном синтезе обусловлено действующими внутри ядра чрезвычайно интенсивными силами притяжения; эти силы удерживают вместе входящие в состав ядра протоны и нейтроны. Они очень интенсивны на расстояниях ?10-13 см и чрезвычайно быстро ослабевают с увеличением расстояния. Помимо этих сил, положительно заряженные протоны создают электростатические силы отталкивания. Радиус действия электростатических сил гораздо больше, чем у ядерных, в связи с этим они начинают преобладать, когда ядра удалены друг от друга.

В нормальных условиях кинетическая энергия ядер легких атомов слишком мала для того, чтобы, преодолев электростатическое отталкивание, они могли сблизиться и вступить в ядерную реакцию. Однако отталкивание можно преодолеть «грубой» силой, например сталкивая ядра, обладающие высокой относительной скоростью.

4. Происхождение солнечной системы

Решение вопроса о происхождении солнечной системы встречает основную трудность в том, что другие подобные системы в других стадиях развития мы не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем сравнивать.

Правда, около некотоҏыҳ ближайших звезд, по-видимому, существуют планеты, ибо эти звезды обнаруживают еле заметные ᴨȇриодические обращения около некоторого центра масс. Их невидимый спутник имеет очень малую массу и является, вполне понятно, планетой или группой планет. Но больше этого пока ничего сказать нельзя. Однако это явление важно в том отношении, что говорит против исключительности солнечной системы и Земли в пространстве. Системы, подобные нашей солнечной системе, должны быть достаточно распространены, и их возникновение должно быть не делом случая, а закономерным явлением.

Исторически для развития материалистического мировоззрения огромную роль играли ᴨȇрвые научные предположения о происхождении солнечной системы. Первой была гипотеза немецкого философа Канта. В середине XVIII в. он изложил идею о возникновении солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в хаотическом движении. В 1796 г. французский ученый Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности.

Лаплас учел основные характерные черты солнечной системы, которые должна объяснить всякая гипотеза о ее происхождении: основная масса системы сосредоточена в Солнце; орбиты планет и спутников почти круговые и лежат почти в одной плоскости; расстояния между ними правильно возрастают; почти все планеты не только обращаются вокруг Солнца, но и вращаются вокруг своих осей в одном направлении.

Позднейшее развитие науки добавило необходимость объяснить распределение момента количества движения в солнечной системе.

Момент количества движения Солнца слишком мал в сравнении с суммарным моментом количества движения планет. Это было наиболее серьезное среди возражений против гипотезы Лапласа. В настоящее время все ученые пришли к выводу о том, что Земля никогда не была ни газовой, ни огненно-жидкой, а возникла из холодной газопылевой массы.

По этой гипотезе, огромное холодное газопылевое облако, вращающееся вокруг Солнца, должно было сплющиваться. Это вызывалось столкновением частиц и обменом их энергией и количеством движения, что вело к распределению частиц по скоростям и по направлениям так, чтобы столкновения были возможно реже. Так, пыль распределилась в виде диска, имеющего толщину, в тысячу раз меньшую его диаметра. Орбиты частиц стали круговыми с движениями в одном направлении. Крупные частицы присоединяли к себе мелкие. Быстрее всего росла масса крупнейших частиц. Так возникло несколько крупных тел -- планет. Земля выросла до ее современной массы по расчетам за несколько сот миллионов лет. Земля, холодная на поверхности, стала разогреваться за счет радиоактивных элементов. Это привело к расплавлению земных недр. Тяжелые элементы опустились, образовав ядро, а легкие образовали кору. В окружавшем зародыши планет рое частиц повторялся процесс слипания частиц и возникли спутники планет. Удары падающих на планеты тел привели планеты во вращение. В частях газо-пылевого диска, удаленных от Солнца, царила низкая темᴨȇратура и водород при формировании больших планет не улетучился. Сильный нагрев облака вблизи Солнца ускорял рассеяние водорода, и в планетах земной группы его почти не сохранилось. Наибольшую трудность представляет объяснение того, как ᴨȇрвоначальное газопылевое облако могло окружить Солнце и получить момент вращения, имеющийся сейчас у планет.

5. Развитие звезд

В пользу возникновения звезд путем гравитационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из плотной газовой или газопылевой среды говорят два следующих факта. На фоне светлых туманностей были открыты очень маленькие, но крайне плотные пылевые туманности, названные глобулами. Возможно, что они являются зародышами звезд.

Наряду с этим Аро (Мексика) и Хербиг (США) в пылевых туманностях созвездия Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки. В одном из них позднее появилась туманная звездочка, которой раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. Зарождающиеся звезды называются протозвездами. Далее, проверяемая многими расчетами на основе теории внутреннего строения звезд и сравниваемая с диаграммой цвет -- светимость, построенной по наблюдениям, гипотеза рисует такую картину.

Протозвезды на этой диаграмме находятся правее главной последовательности, так как их темᴨȇратура еще ниже, чем у возникших звезд данной массы и соответствующей ей светимости. Сжимаясь, звезда «движется» горизонтально влево по диаграмме, пока в недрах звезды темᴨȇратура не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением тепла. Переменность блеска звезд -- знак того, что они еще не стали устойчивыми. Нагрев вводит в действие реакцию превращения водорода в гелий и уменьшение сжатия. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится устойчивой и попадает на главную последовательность. Звезда с массой, такой, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности за 108 млн. лет.

Место прихода звезды на главную последовательность справа тем выше, чем ее масса больше. Чем массивнее звезда, тем темᴨȇратура в ее недрах выше и быстрее «выгорает» водород, превращаясь в гелий. Голубые звезды «сжигают» водород, находясь на главной последовательности, за 106--107 млн. лет, а Солнце лишь за 1,01 млрд. лет. Внутренней энергии Солнца хватит еще на десятки миллиардов лет.

С выгоранием водорода в ядре звезды начинается третья стадия эволюции в форме движения по диаграмме Цвет--Cветимость вправо и вверх уже в качестве красного гиганта. В конце этой стадии в красных гигантах идет реакция превращения гелия в углерод.

В третьей стадии она исчерпывается. Звезда, уплотнившись, приходит в состояние белого, крайне плотного карлика. При малой поверхности и скупом в связи с этим расходе энергии белый карлик опять может светить за счет сжатия очень долгое время.

Рис.1 Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

6. Цвет и светимость звезд

Звезды имеют разный блеск и цвет: белый, желтый, красный. Чем краснее звезда, тем она холоднее.

Наше Солнце относится к желтым звездам. Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (они видны летом и осенью), Сириус -- ярчайшая звезда неба; красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в созвездии Скорпиона (виден летом). Звезды кажутся расположенными на небесной сфере везде от нас одинаково далеко.

Днем небо кажется голубым куполом оттого, что флуктуации плотности воздуха (из-за движения молекул) сильнее всего рассеивают голубые лучи солнечного света. Это и окрашивает небо в голубой цвет. Из кабины космического корабля, вне пределов земной атмосферы, небо кажется черным, и на нем видны звезды. Самые яркие из них можно видеть днем и с высоких гор, где воздух разреженнее и небо темнее, чем внизу. Яркие звезды днем можно видеть и в телескоп.

Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й величины, а самые слабые, видимые на пределе зрения для невооруженного глаза, звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась. К истинным размерам звезд термин «звездная величина» отношения не имеет, а характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Звезды 1-й величины ярче звезд 2-й величины в 2,512 раза. Звезды 2-й величины в 2,512 раза ярче звезд 3-й величины и т. д.

Звезды 1-й величины ярче звезд 6-й величины ровно в 100 раз. Наибольший телескоп регистрирует звезды до 23-й величины. После точных измерений блеска звезд пришлось ввести дробные и отрицательные звездные величины, например: Альдебаран 1,06, Вега 0,14, Сириус --1,58 звездной величины. Солнце при сравнении со звездами имеет звездную величину -- 26,80.

7. Солнце

Сомлнце -- центральная и единственная звезда нашей 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 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на поверхности Земли, участвуя в фотосинтезе, и влияет на земную погоду и климат. Солнце состоит из водорода (~74 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в его состав в микроскопических концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. По сᴨȇктральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Темᴨȇратура поверхности Солнца достигает 5780 K, в связи с этим Солнце светит почти белым светом, но из-за поглощения части сᴨȇктра атмосферой Земли у поверхности нашей планеты этот свет приобретает жёлтый оттенок.

Солнечный сᴨȇктр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей Галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллионов звёзд класса G2, тогда как 85 % звёзд нашей Галактики -- это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём, это красные карлики, находящиеся в конце своего цикла эволюции). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода.

Солнце находится на расстоянии примерно 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225--250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равняется 217 км/с, таким образом оно проходит один световой год за 1400 лет, а одну астрономическую единицу за 8 суток.. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае Рукава Ориона нашей Галактики, между Рукавом Персея (англ.) и Рукавом Стрельца (англ.), в так называемом «Местном межзвёздном облаке» (англ.) -- области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» (англ.) -- зоне рассеянного высокотемᴨȇратурного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным сегодня, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83.

Рис.2 Цикл Жизни Солнца

Солнце -- магнитно активная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывает разнообразные эффекты, совокупность котоҏыҳ называется солнечной активностью и включает в себя такие явления как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств ᴨȇредачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы, вызывая у людей головную боль и плохое самочувствие (у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играет большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной внешней атмосферы.

8. Словарик

Пульсар -- космический источник радио-, оптического, рентгеновского, гамма- излучений, приходящих на Землю в виде ᴨȇриодически повторяющихся всплесков (импульсов).

Квазар (англ. quasar -- сокращение от QUAsi stellAR radio source -- «квази звёздный радиоисточник») -- класс внегалактических объектов, отличающихся очень высокой светимостью и настолько малым угловым размером, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» -- звёзд.

Цефеимды -- класс пульсирующих ᴨȇременных звёзд с довольно точной зависимостью ᴨȇриод--светимость, названный в честь звезды д Цефея. Одной из наиболее известных цефеид является Полярная звезда.

Нейтромнная звездам -- астрономическое тело, один из конечных продуктов эволюции звёзд, состоит из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля.

Бемлые камрлики -- проэволюционировавшие звёзды с массами, сравнимыми с массой Солнца, но с радиусами в ~100 и, соответственно, светимостями в ~10 000 раз меньшими солнечной, лишённые собственных источников термоядерной энергии.

9. - З а к л ю ч е н и е -

Вселенная устроена более сложно, чем мы это себе представляем. И каждый год открывается что-нибудь новое, то, чего человечество еще не знало. Здесь приведены только некоторые факты о Вселенной. О ней можно рассуждать бесконечно, а количество твердых фактов относительно мало. Но все же этого количества информации хватит, чтобы написать сотни тыс. таких рефератов.

Итак, термоядерный синтез - получение из более легких атомов водорода атомов гелия с выделением огромного количества энергии.

Сᴨȇктральный анализ - анализ света, испускаемого веществами, с целью получения определенных данных. Нельзя определить с помощью сᴨȇктрального анализа химический состав твердых или жидких тел.

Солнце будет жить еще несколько миллиардов лет. Относится к классу G2V т.е. к желтым карликам.

Также я добавила Словарик, чтобы в случае встречи не вполне ясного термина - названия класса звезды можно было обратиться к этому словарю.

10. Список использованных источников

1.Захаров В. Б. Общая биология; учеб. для 10 кл.- Дрофа, 2005. - 352с. Стр. 40.

2. http://ru.wikipedia.org

3. http://skywatching.net

4. http://ozhegov.ru

5. http://www.astrogalaxy.ru

Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по          дисциплине Астрономия и космонавтика

referatwork.ru

Образование планетарных систем — реферат

Г Б О У С П О

«ВОЛГОГРАДСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Доклад на тему:

«Образование планетарных  систем

Выполнил студент ПСО 1-1

Болдырев Роман Вячеславович

Проверил: Головня Т.С.

Волгоград 2013

Планетная система — система звезды и различных не звёздообразных астрономических объектов: планет и их спутников, карликовых планет и их спутников, астероидов, метеороидов, комет и космической пыли, которые вращаются вокруг общего барицентра, то есть центра масс. Совместно одна или несколько звёзд и их планетные системы образуют звёздную систему. Наша собственная планетная система, в которую входит Земля, вместе с Солнцем образует Солнечную систему.

Вступление  астрономии в XXI в ознаменовалось выдающимся достижением — открытием планет за пределами Солнечной системы, планетных систем у других звезд. С помощью нового поколения средств и методов астрономического наблюдения начиная с 1995 г. удалось открыть уже свыше сотни планет за пределами Солнечной системы, у звезд, расположенных в радиусе примерно ста световых лет от нас.

Кроме того, согласно последним наблюдательным данным, по крайней мере каждая третья звезда имеет свою планетную систему. Эти данные подтверждены наблюдениями в инфракрасном диапазоне молодых звезд. Это значит, что планетогенез (образование планетных систем) — не исключительное явление, а повсеместный момент эволюции материи. А наша планетная система - закономерное звено организации галактической и звездной материи, одна из многих подобных систем нашей Галактики. Но у нее есть и свои важные отличительные черты.

Как оказалось, подавляющее большинство открытых планет относятся к планетам типа Юпитера, т.е. состоят преимущественно  из водорода и гелия. Их называют горячими Юпитерами. Похоже, что планет земного  типа в других системах намного меньше, чем планет типа Юпитера. По-видимому, наша Солнечная система не относится  к планетным системам со среднестатистическим распределением химических элементов  во Вселенной и сложилась в  особых условиях. Ее образование имело  свои особенности, связанные с обогащением  водородно-гелиевого пылевого диска  тяжелыми элементами. Таким образом, открытие других планетных систем вновь  привлекло внимание к проблемам  происхождения (нуклеосинтеза) и распространения химических элементов во Вселенной, особенностям химического состава Солнечной системы. Вкратце, суть проблемы в следующем.

При спектроскопическом исследовании астрономических объектов во всей доступной нам Вселенной  обнаруживаются одни и те же химические элементы. Однако относительная распространенность элементов, присущих Земле, не характерна для других частей Вселенной. Так, около 80% всех атомов во Вселенной — атомы  водорода; остальные — главным  образом атомы гелия[1] . Более  тяжелые атомы, которые обычны для  нашей планеты (железо, магний, кремний, кислород и др.), составляют во Вселенной  лишь ничтожно малую часть. Ясно, что Земля сформировалась в особенных условиях, не характерных для среднестатистического распространения элементов во Вселенной, и что вначале во Вселенной не было сложных атомов, но впоследствии образовался какой-то способ синтеза сложных элементов из легких и простых. Когда и как образовалась такая «фабрика» химических элементов, как она связана с возникновением Солнечной системы — одна из центральных проблем современного естествознания, лежащая на стыке астрономии, химии и физики.

Происхождение и развитие планетных  систем

Планетные системы  вокруг звёзд типа Солнца обычно считаются сформировавшимися в ходе того же процесса, который привёл к образованию звёзд. Некоторые ранние теории использовали предположения о другой звезде, проходящей крайне близко к планетообразующей звезде и вытягивающей из него вещество, которое сливается и образует планеты. Но теперь известно, что вероятность такого сближения или столкновения слишком мала, чтобы считать эту модель жизнеспособной. Общепринятые современные теории доказывают, что планетные системы образуются из газо-пылевого облака, окружающего звезду. Под действием притягивающих сил (гравитационных и электромагнитных) происходит конденсация отдельных участков облака. Ввиду анизотропии газо-пылевого облака по плотности, составу и другим физическим свойствам, конденсация происходит в отдельных местах облака характеризующихся наибольшей плотностью.

По состоянию  на конец 2011 года открыто 584 планетных системы. Поскольку на таких расстояниях землеподобную планету весьма проблематично обнаружить современным оборудованием из-за её небольших размеров и массы, почти все обнаруженные экзопланеты — это в основном планеты-гиганты, которые ввиду больших размеров и масс могут являться только газовыми планетами. Однако в будущем, когда соответствующие технологии разовьются, учёные смогут обнаруживать не только такие планеты, но даже их луны и планетоиды. Недавно была обнаружена каменистая экзопланета у звезды Gliese 581, в декабре 2011 года были обнаружены каменистые планеты диаметром меньше земного. Этот безусловный успех, в свою очередь, свидетельствует о неуникальности нашей Солнечной звёздной системы и о многообразии миров в целом.

Согласно  ряду космогонических теорий, в значительной части внесолнечных планетных систем экзопланеты также делятся на внутренние твердотельные планеты, подобные нашим планетам земной группы, и внешние планеты, подобные нашим планетам-гигантам. Рассчитаны также иные устойчивые комбинации больших и малых планет на разных расстояних от своей звезды, которые теоретически возможны в планетных системах.

Некоторые планетные  системы очень отличаются от нашей: планетные системы у пульсаров были выявлены по слабым колебаниям периода пульсации электромагнитного излучения. Пульсары образуются при взрыве сверхновых, а обычная планетная система не смогла бы перенести такой взрыв — или планеты испарились бы, или внезапная потеря большей части массы центральной звезды позволила бы им покинуть область притяжения звезды. Одна теория гласит, что существующие спутники звезды почти целиком испарились при взрыве сверхновой, оставив планетоподобные тела. Или же планеты могут каким-то образом формироваться в аккреционном диске, окружающем пульсар.

Планеты у  пульсара PSR 1257+12  сравнимы по плотности с Землёй. Но появление жизни на них крайне маловероятно ввиду сильного радиационного излучения пульсара.

Обнаружены  формирующиеся планетные системы  вокруг планемо (коричневых карликов).

Некоторые из известных  планетных систем Солнечная система;

• PSR 1257+12 — пульсар, планетная система которого была первой из обнаруженных за пределами Солнечной системы;
• υ Андромеды — первая нормальная звезда (звезда главной последовательности), у которой была обнаружена многопланетная система

А теперь рассмотрим также  и природу образования планетарных  систем. В начале своей жизни звезда имеет баланс между её размером, каналом между пространствами с мерностями L7 и L8 и количеством вещества, перетекающего через эту звезду из пространства с мерностью L8 в пространство-вселенную с мерностью L7 . В результате термоядерных реакций, при потере простых атомов, размеры звезды уменьшаются, и она не в состоянии пропустить через себя всю массу материй, текущих из пространства с мерностью L8 в пространство с мерностью L7. Этот дисбаланс со временем увеличивается и достигает в конечном итоге критического уровня. Происходит колоссальный взрыв, часть вещества звезды выбрасывается в окружающее её пространство. При этом уменьшается мерность этого окружающего звезду пространства и формируется канал, по которому перетекает такое количество материи, которое звезда в состоянии через себя пропустить

Такой взрыв называют взрывом сверхновой.

Выброшенные взрывом сверхновой поверхностные  слои звезды, которые, кстати, состоят  из наиболее лёгких элементов, попадают в искривления пространства, созданные  продольными колебаниями мерности, возникшими при этом взрыве. В этих зонах искривления пространства из первичных материй происходит активный синтез вещества, причём, синтезируется  целый спектр различных элементов, включая тяжёлые и сверхтяжёлые. Чем больше перепад между уровнем  собственной мерности звезды и уровнями собственной мерности зон искривления  пространства, тем более тяжёлые  элементы в состоянии «родиться» внутри этих зон и тем более  устойчивы эти тяжёлые элементы. В зависимости от изначальных  размеров, в течение жизни звезды может быть один или несколько  взрывов сверхновой. При каждом таком  взрыве собственный уровень мерности звезды уменьшается, что приводит к  уменьшению синтеза лёгких элементов  и увеличению синтеза тяжёлых. В  результате этого, плотность, а следовательно, степень влияния звезды на окружающее пространство увеличивается. При взрыве сверхновой, возникают колебания мерности пространства аналогичные волнам, которые появляются на поверхности воды после броска камня. Массы материи, выброшенные при взрыве, заполняют эти неоднородности мерности пространства вокруг звезды. Из этих масс материи начинают образовываться планеты 

myunivercity.ru

Ядерный синтез. Образование планетных систем

19

Мошковская средняя общеобразовательная школа №1

Реферат по Биологии

Ядерный синтез. Образование планетных систем

Выполнила: Старостина Ирина 10 «Б» класс

Проверила: Паршина Людмила Ивановна

Мошково 2008г.

План

ВВЕДЕНИЕ

Спектральный анализ

Ядерный синтез

Происхождение солнечной системы

Развитие звезд

Цвет и светимость звезд

Солнце

Словарик

Заключение

Список использованных источников

1. ВВЕДЕНИЕ

Без ядерного синтеза было бы невозможно образование новых химических элементов, не происходила бы их эволюция; и вселенная состояла бы только из водорода и более простых частиц. В образовании звезд водород является основным элементом. Звезды, как гигантские преобразовательные машины, выделяют после взрывов сверхновых все другие вещества, которые мы сейчас знаем. Звезды рождаются и умирают, проходят стадии своего развития: от протозвезды до белого карлика. Самая наиболее изученная звезда для нас - это Солнце. Оно является основным источником энергии на нашей планете.

Спектральный анализ - метод, с помощью которого можно установить из анализа света качественный и количественный химический состав звезды, его температуру, наличие и напряженность магнитного поля и т.д.

Пытаясь объяснить возникновение Солнечной системы, ученые выдвигали много гипотез. Одно известно точно - планета Земля образовалась из холодного газопылевого облака.

Звезды бывают разные по цвету. Чем краснее звезда, тем она холоднее, и чем голубее, тем горячее. Они бывают разные по размеру: сверхгиганты, гиганты, карлики, субгиганты. Но чем больше звезда, тем меньше она живет. Дольше всего живут звезды среднего размера. И наше Солнце одно из них, хотя его относят к желтым карликам.

2. Спектральный анализ

Табл.1 Содержание во вселенной некоторых из наиболее распространенных элементов. [1]

Методом, дающим ценные и наиболее разнообразные сведения о небесных светилах, является спектральный анализ. Он позволяет установить из анализа света качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие и напряженность магнитного поля и т. д.

Спектральный анализ основан на том, что сложный свет при переходе из одной среды в другую, например из воздуха в стекло, разлагается на составные части. Если пучок этого света пустить на боковую грань трехгранной призмы, то, преломляясь в стекле по-разному, составляющие белый свет лучи дадут на экране радужную полоску, называемую спектром. В спектре все цвета расположены всегда в определенном порядке.

Как известно, свет распространяется в виде электромагнитных волн. Каждому цвету соответствует определенная длина электромагнитной волны. Длина волны в спектре уменьшается от красных лучей к фиолетовым. За фиолетовыми лучами спектра лежат ультрафиолетовые лучи, не видимые глазом, но действующие на фотопластинку.

Еще более короткую длину волны имеют рентгеновские лучи, применяемые в медицине. Рентгеновское излучение небесных светил, важное для понимания их природы, атмосфера Земли задерживает. Только недавно оно стало доступно для изучения посредством запусков высотных ракет, поднимающихся выше основного слоя атмосферы. Наблюдения в рентгеновских лучах производят также автоматические приборы, установленные на космических станциях.

За красными лучами спектра лежат инфракрасные лучи. Они невидимы, но и они действуют на специальные фотопластинки. Под спектральными наблюдениями понимают обычно наблюдения в интервале от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей.

Для изучения спектров применяют приборы, называемые спектроскопом и спектрографом. В спектроскоп спектр рассматривают, в спектрографе его фотографируют. Фотография спектра называется спектрограммой.

Существуют следующие виды спектров:

Сплошной, или непрерывный, спектр в виде радужной полоски дают твердые раскаленные тела (раскаленный уголь, нить электролампы) и находящиеся под большим давлением громадные массы газа. Линейчатый спектр излучения дают разреженные газы и пары при сильном нагревании или под действием электрического разряда. Каждый газ излучает набор ярких линий определенных цветов. Их цвет соответствует определенным длинам волн. Они находятся всегда в одних и тех же местах спектра. Изменения состояния газа или условий его свечения, например нагрев или ионизация, вызывают определенные изменения в спектре данного газа.

Составлены таблицы с перечнем линий каждого газа и с указанием яркости каждой линии. Например, в спектре натрия особенно ярки две желтые линии. Установлено, что спектр атома или молекулы связан с их строением и отражает определенные изменения, происходящие в них в процессе свечения.

Линейчатый спектр поглощения дают газы и пары, когда за ними находится яркий и более горячий источник, дающий непрерывный спектр. Спектр поглощения состоит из непрерывного спектра, перерезанного темными линиями, которые находятся в тех самых местах, где должны быть расположены яркие линии, присущие данному газу. Например, две темные линии поглощения натрия расположены в желтой части спектра.

Сказанное выше позволяет производить анализ химического состава паров, излучающих свет или поглощающих его, находятся ли они в лаборатории или на небесном светиле. Количество атомов или молекул, лежащих на нашем луче зрения, излучающих или поглощающих, определяется по интенсивности линий. Чем больше атомов, тем ярче линия или тем она темнее в спектре поглощения. Солнце и звезды окружены газовыми атмосферами. Непрерывный спектр их видимой поверхности перерезан темными линиями поглощения, возникающими при прохождении света через атмосферу звезд. Поэтому спектры Солнца и звезд -- это спектры поглощения.

Надо помнить, что спектральный анализ позволяет определять химический состав только самосветящихся или поглощающих излучение газов. Химический состав твердого или жидкого тела при помощи спектрального анализа определить нельзя.

Когда тело раскалено докрасна, в его сплошном спектре ярче всего красная часть. При дальнейшем нагревании наибольшая яркость в спектре переходит в желтую, потом в зеленую часть и т. д. Теория излучения света, проверенная на опыте, показывает, что распределение яркости "вдоль сплошного спектра зависит от температуры тела. Зная эту зависимость, можно установить температуру Солнца и звезд. Температуру планет и температуру звезд определяют еще при помощи термоэлемента, помещенного в фокусе телескопа. При нагревании термоэлемента в нем возникает электрический ток, характеризующий количество теплоты, приходящее от светила.

3. Ядерный синтез

Реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой температуре и сопровождающаяся выделением огромных количеств энергии. Ядерный синтез - это реакция, обратная делению атомов: в последней энергия выделяется за счет расщепления тяжелых ядер на более легкие.

Согласно современным астрофизическим представлениям, основным источником энергии Солнца и других звезд является происходящий в их недрах термоядерный синтез. В земных условиях он осуществляется при взрыве водородной бомбы. Термоядерный синтез сопровождается колоссальным энерговыделением на единицу массы реагирующих веществ (примерно в 10 миллионов раз большим, чем в химических реакциях). Поэтому представляет большой интерес овладеть этим процессом и на его основе создать дешевый и экологически чистый источник энергии. При этом несмотря на то, что исследованиями управляемого термоядерного синтеза (УТС) заняты большие научно-технические коллективы во многих развитых странах, предстоит решить еще немало сложных проблем, прежде чем промышленное производство термоядерной энергии станет реальностью.

Современные атомные станции, использующие процесс деления, лишь отчасти удовлетворяют мировые потребности в электроэнергии. Топливом для них служат естественные радиоактивные элементы уран и торий, распространенность и запасы которых в природе весьма ограничены; поэтому для многих стран возникает проблема их импорта. Главным компонентом термоядерного топлива является изотоп водорода дейтерий, который содержится в морской воде. Запасы его общедоступны и очень велики (мировой океан покрывает ?71% площади поверхности Земли, а на долю дейтерия приходится ок. 0,016% общего числа атомов водорода, входящих в состав воды). Помимо доступности топлива, термоядерные источники энергии имеют следующие важные преимущества перед атомными станциями: 1) реактор УТС содержит гораздо меньше радиоактивных материалов, чем атомный реактор деления, и поэтому последствия случайного выброса радиоактивных продуктов менее опасны; 2) при термоядерных реакциях образуется меньше долгоживущих радиоактивных отходов; 3) УТС допускает прямое получение электроэнергии.

Успешное осуществление реакции синтеза зависит от свойств используемых атомных ядер и возможности получения плотной высокотемпературной плазмы, которая необходима для инициирования реакции.

Энерговыделение при ядерном синтезе обусловлено действующими внутри ядра чрезвычайно интенсивными силами притяжения; эти силы удерживают вместе входящие в состав ядра протоны и нейтроны. Они очень интенсивны на расстояниях ?10-13 см и чрезвычайно быстро ослабевают с увеличением расстояния. Помимо этих сил, положительно заряженные протоны создают электростатические силы отталкивания. Радиус действия электростатических сил гораздо больше, чем у ядерных, поэтому они начинают преобладать, когда ядра удалены друг от друга.

В нормальных условиях кинетическая энергия ядер легких атомов слишком мала для того, чтобы, преодолев электростатическое отталкивание, они могли сблизиться и вступить в ядерную реакцию. При этом отталкивание можно преодолеть «грубой» силой, например сталкивая ядра, обладающие высокой относительной скоростью.

4. Происхождение солнечной системы

Решение вопроса о происхождении солнечной системы встречает основную трудность в том, что другие подобные системы в других стадиях развития мы не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем сравнивать.

Правда, около некоторых ближайших звезд, по-видимому, существуют планеты, ибо эти звезды обнаруживают еле заметные периодические обращения около некоторого центра масс. Их невидимый спутник имеет очень малую массу и является, очевидно, планетой или группой планет. Но больше этого пока ничего сказать нельзя. При этом это явление важно в том отношении, что говорит против исключительности солнечной системы и Земли в пространстве. Системы, подобные нашей солнечной системе, должны быть достаточно распространены, и их возникновение должно быть не делом случая, а закономерным явлением.

Исторически для развития материалистического мировоззрения огромную роль играли первые научные предположения о происхождении солнечной системы. Первой была гипотеза немецкого философа Канта. В середине XVIII в. он изложил идею о возникновении солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в хаотическом движении. В 1796 г. французский ученый Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности.

Лаплас учел основные характерные черты солнечной системы, которые должна объяснить всякая гипотеза о ее происхождении: основная масса системы сосредоточена в Солнце; орбиты планет и спутников почти круговые и лежат почти в одной плоскости; расстояния между ними правильно возрастают; почти все планеты не только обращаются вокруг Солнца, но и вращаются вокруг своих осей в одном направлении.

Позднейшее развитие науки добавило необходимость объяснить распределение момента количества движения в солнечной системе.

Момент количества движения Солнца слишком мал в сравнении с суммарным моментом количества движения планет. Это было наиболее серьезное среди возражений против гипотезы Лапласа. В настоящее время все ученые пришли к выводу о том, что Земля никогда не была ни газовой, ни огненно-жидкой, а возникла из холодной газопылевой массы.

По этой гипотезе, огромное холодное газопылевое облако, вращающееся вокруг Солнца, должно было сплющиваться. Это вызывалось столкновением частиц и обменом их энергией и количеством движения, что вело к распределению частиц по скоростям и по направлениям так, чтобы столкновения были возможно реже. Так, пыль распределилась в виде диска, имеющего толщину, в тысячу раз меньшую его диаметра. Орбиты частиц стали круговыми с движениями в одном направлении. Крупные частицы присоединяли к себе мелкие. Быстрее всего росла масса крупнейших частиц. Так возникло несколько крупных тел -- планет. Земля выросла до ее современной массы по расчетам за несколько сот миллионов лет. Земля, холодная на поверхности, стала разогреваться за счет радиоактивных элементов. Это привело к расплавлению земных недр. Тяжелые элементы опустились, образовав ядро, а легкие образовали кору. В окружавшем зародыши планет рое частиц повторялся процесс слипания частиц и возникли спутники планет. Удары падающих на планеты тел привели планеты во вращение. В частях газо-пылевого диска, удаленных от Солнца, царила низкая температура и водород при формировании больших планет не улетучился. Сильный нагрев облака вблизи Солнца ускорял рассеяние водорода, и в планетах земной группы его почти не сохранилось. Наибольшую трудность представляет объяснение того, как первоначальное газопылевое облако могло окружить Солнце и получить момент вращения, имеющийся сейчас у планет.

5. Развитие звезд

В пользу возникновения звезд путем гравитационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из плотной газовой или газопылевой среды говорят два следующих факта. На фоне светлых туманностей были открыты очень маленькие, но крайне плотные пылевые туманности, названные глобулами. Возможно, что они являются зародышами звезд.

Наряду с этим Аро (Мексика) и Хербиг (США) в пылевых туманностях созвездия Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки. В одном из них позднее появилась туманная звездочка, которой раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. Зарождающиеся звезды называются протозвездами. Далее, проверяемая многими расчетами на основе теории внутреннего строения звезд и сравниваемая с диаграммой цвет -- светимость, построенной по наблюдениям, гипотеза рисует такую картину.

Протозвезды на этой диаграмме находятся правее главной последовательности, так как их температура еще ниже, чем у возникших звезд данной массы и соответствующей ей светимости. Сжимаясь, звезда «движется» горизонтально влево по диаграмме, пока в недрах звезды температура не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением тепла. Переменность блеска звезд -- знак того, что они еще не стали устойчивыми. Нагрев вводит в действие реакцию превращения водорода в гелий и уменьшение сжатия. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится устойчивой и попадает на главную последовательность. Звезда с массой, такой, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности за 108 млн. лет.

Место прихода звезды на главную последовательность справа тем выше, чем ее масса больше. Чем массивнее звезда, тем температура в ее недрах выше и быстрее «выгорает» водород, превращаясь в гелий. Голубые звезды «сжигают» водород, находясь на главной последовательности, за 106--107 млн. лет, а Солнце лишь за 1,01 млрд. лет. Внутренней энергии Солнца хватит еще на десятки миллиардов лет.

С выгоранием водорода в ядре звезды начинается третья стадия эволюции в форме движения по диаграмме Цвет--Cветимость вправо и вверх уже в качестве красного гиганта. В конце этой стадии в красных гигантах идет реакция превращения гелия в углерод.

В третьей стадии она исчерпывается. Звезда, уплотнившись, приходит в состояние белого, крайне плотного карлика. При малой поверхности и скупом поэтому расходе энергии белый карлик опять может светить за счет сжатия очень долгое время.

Рис.1 Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

6. Цвет и светимость звезд

Звезды имеют разный блеск и цвет: белый, желтый, красный. Чем краснее звезда, тем она холоднее.

Наше Солнце относится к желтым звездам. Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (они видны летом и осенью), Сириус -- ярчайшая звезда неба; красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в созвездии Скорпиона (виден летом). Звезды кажутся расположенными на небесной сфере везде от нас одинаково далеко.

Днем небо кажется голубым куполом оттого, что флуктуации плотности воздуха (из-за движения молекул) сильнее всего рассеивают голубые лучи солнечного света. Это и окрашивает небо в голубой цвет. Из кабины космического корабля, вне пределов земной атмосферы, небо кажется черным, и на нем видны звезды. Самые яркие из них можно видеть днем и с высоких гор, где воздух разреженнее и небо темнее, чем внизу. Яркие звезды днем можно видеть и в телескоп.

Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й величины, а самые слабые, видимые на пределе зрения для невооруженного глаза, звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась. К истинным размерам звезд термин «звездная величина» отношения не имеет, а характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Звезды 1-й величины ярче звезд 2-й величины в 2,512 раза. Звезды 2-й величины в 2,512 раза ярче звезд 3-й величины и т. д.

Звезды 1-й величины ярче звезд 6-й величины ровно в 100 раз. Наибольший телескоп регистрирует звезды до 23-й величины. После точных измерений блеска звезд пришлось ввести дробные и отрицательные звездные величины, например: Альдебаран 1,06, Вега 0,14, Сириус --1,58 звездной величины. Солнце при сравнении со звездами имеет звездную величину -- 26,80.

7. Солнце

Сомлнце -- центральная и единственная звезда нашей 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 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на поверхности Земли, участвуя в фотосинтезе, и влияет на земную погоду и климат. Солнце состоит из водорода (~74 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в его состав в микроскопических концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 5780 K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за поглощения части спектра атмосферой Земли у поверхности нашей планеты этот свет приобретает жёлтый оттенок.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей Галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллионов звёзд класса G2, тогда как 85 % звёзд нашей Галактики -- это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём, это красные карлики, находящиеся в конце своего цикла эволюции). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода.

Солнце находится на расстоянии примерно 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225--250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равняется 217 км/с, таким образом оно проходит один световой год за 1400 лет, а одну астрономическую единицу за 8 суток.. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае Рукава Ориона нашей Галактики, между Рукавом Персея (англ.) и Рукавом Стрельца (англ.), в так называемом «Местном межзвёздном облаке» (англ.) -- области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» (англ.) -- зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным сегодня, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83.

Рис.2 Цикл Жизни Солнца

Солнце -- магнитно активная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывает разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы, вызывая у людей головную боль и плохое самочувствие (у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играет большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной внешней атмосферы.

8. Словарик

Пульсар -- космический источник радио-, оптического, рентгеновского, гамма- излучений, приходящих на Землю в виде периодически повторяющихся всплесков (импульсов).

Квазар (англ. quasar -- сокращение от QUAsi stellAR radio source -- «квази звёздный радиоисточник») -- класс внегалактических объектов, отличающихся очень высокой светимостью и настолько малым угловым размером, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» -- звёзд.

Цефеимды -- класс пульсирующих переменных звёзд с довольно точной зависимостью период--светимость, названный в честь звезды д Цефея. Одной из наиболее известных цефеид является Полярная звезда.

Нейтромнная звездам -- астрономическое тело, один из конечных продуктов эволюции звёзд, состоит из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля.

Бемлые камрлики -- проэволюционировавшие звёзды с массами, сравнимыми с массой Солнца, но с радиусами в ~100 и, соответственно, светимостями в ~10 000 раз меньшими солнечной, лишённые собственных источников термоядерной энергии.

9. Заключение

Вселенная устроена более сложно, чем мы это себе представляем. И каждый год открывается что-нибудь новое, то, чего человечество еще не знало. Здесь приведены только некоторые факты о Вселенной. О ней можно рассуждать бесконечно, а количество твердых фактов относительно мало. Но все же этого количества информации хватит, чтобы написать сотни тысяч таких рефератов.

Итак, термоядерный синтез - получение из более легких атомов водорода атомов гелия с выделением огромного количества энергии.

Спектральный анализ - анализ света, испускаемого веществами, с целью получения определенных данных. Нельзя определить с помощью спектрального анализа химический состав твердых или жидких тел.

Солнце будет жить еще несколько миллиардов лет. Относится к классу G2V т.е. к желтым карликам.

Также я добавила Словарик, чтобы в случае встречи не совсем ясного термина - названия класса звезды можно было обратиться к этому словарю.

10. Список использованных источников

1.Захаров В. Б. Общая биология; учеб. для 10 кл.- Дрофа, 2005. - 352с. Стр. 40.

2. http://ru.wikipedia.org

3. http://skywatching.net

4. http://ozhegov.ru

5. http://www.astrogalaxy.ru

referatwork.ru

Образование планетных систем

На вопрос, что представляла собой та область Вселенной, где впоследствии появились наше Солнце и планеты, специалисты обычно отвечают: это было некое подобие наблюдаемого ныне и неплохо изученного района молекулярного облака, лежащего в направлении созвездий Возничего и Тельца: там, в относительной изоляции, сегодня рождаются звезды с небольшой массой, подобные Солнцу. Но в последнее время раздаются голоса против этой гипотезы. В частности, американский астрофизик Дж. Хестер (J.Hester; Университет штата Аризона в Темпе), работающий совместно с Л.А.Лешин (L.A.Leshin; Центр по изучению метеоритов, там же), указывает, что в начальной стадии существования Солнечной системы в области ее формирования присутствовал, как выяснилось недавно, изотоп 60Fe. Однако ни по одному из известных механизмов не может появиться внутри еще молодой звезды этот короткоживущий элемент, период полураспада которого 1.5 млн. лет. А вот во время взрыва сверхновых попутно с 26Al, 41Ca и другими радиоизотопами образуется и 60Fe. Отсюда, по мнению авторов, следует, что наше Солнце никак не могло образоваться в условиях, характерных для молекулярного облака в районе созвездий Возничего и Тельца.

Скорее это произошло там, где рождались и “тяжелые” звезды, где одна или несколько звезд превращались в сверхновые. Интенсивное ультрафиолетовое излучение массивных звезд образует среди плотных молекулярных облаков значительные ионизованные области, в которых и возникают звезды. Пример таких областей - туманности Ориона (см. изображение слева) и Орла. В подобной среде образование звезд малой массы происходит под воздействием ударной волны от сверхновой, обрушивающейся на плотную окружающую среду. Звезды небольшой массы, формирующиеся вокруг области ионизованного газа, должны проходить следующие этапы. Сперва ударная волна, предшествующая ионизационному фронту, сжимает молекулярный газ по периферии всей области, образуя плотное ядро и приводя к неустойчивости в отношении гравитационного коллапса. Затем, спустя примерно 105 лет, через это ядро проходит набегающий фронт ионизации. По мере того как ядро попадает внутрь облака ионизованного газа, наступает кратковременная (104 лет) фаза, в ходе которой плотное ядро подвергается фотоиспарению. Именно такое явление обнаружил космический телескоп “Хаббл” при наблюдении туманности Орла. Следом за этим наружная часть газовой сферы, готовой породить звезду, испаряется, а окружающий звезду диск подвергается облучению ультрафиолетовой радиацией, идущей от массивной звезды. Подобный процесс перехода к испаряющемуся диску хорошо заметен на изображениях туманности Ориона, полученных телескопом “Хаббл”. Но этап испарения диска также краток. Всего через несколько десятков тысяч лет фотоиспарение “разъедает” газовый диск, так что от него остается лишь внутренняя часть в несколько десятков астрономических единиц от центральной нарождающейся звезды. После этого молодое “солнце” и “изъеденный” диск оказываются во внутренней области скопления ионизованного газа, где и пребывают все оставшееся время жизни этого района Вселенной, измеряемое несколькими миллионами лет. Именно это, полагают Хестер с коллегами, и есть та среда, в которой рождаются системы, подобные Солнечной. Когда же массивные звезды, возбуждающие процессы в данном районе, теряют значительную часть своей массы и превращаются в сверхновые, протопланетные диски, окружающие ближайшие “легкие” молодые звезды, буквально осыпаются потоками выброшенного вещества. Такие события объясняют появление короткоживущих радионуклидов, которые обнаруживаются в метеоритах, пребывающих в Солнечной системе. Таким образом, считают авторы, большинство звезд с малой массой и планетарными системами, включая и нашу собственную, сложились именно в среде, связанной с областями ионизованного газа. Наша Солнечная система должна была возникнуть из подвергшегося усечению диска, “купающегося” в ультрафиолетовом излучении массивных звезд, и подпасть под влияние близких сверхновых. Ранние дни существования Солнечной системы содержат ответы на многие вопросы, стоящие перед астрофизикой, метеоритикой, астробиологией и планетологией. Их решение облегчается, если процесс рождения звездных систем относить не к темным внутренним областям изолированного молекулярного облака, а связать его с бурной средой на периферии области ионизованных газов.

В ночь на 14 ноября 2003 г. астрономы Паломарской обсерватории (США, штат Калифорния), ведя наблюдения с помощью 1.2-метрового телескопа, обнаружили небесное тело 2003 VB 12, получившее затем название Седна - в честь иннуитской (эскимосской) богини моря. Само по себе это не столь уж редкое событие: мелкие планетоиды открывают по нескольку раз в год. Однако Седна оказалась рекордсменом: ее орбита проходит более чем в 13 млрд. км от Солнца. А поскольку она обращается вокруг общего для нас с ней светила, ее следует признать равноправным (хотя и малым) членом Солнечной системы. И, главное, границу Солнечной системы теперь следует проводить втрое дальше от Солнца по сравнению с той, что обозначалась орбитой Плутона. Да и сами характеристики Седны оказались незаурядными. Температура на ее поверхности, видимо, никогда не превышает –240°С; на самом же деле там еще “прохладнее” - к Солнцу она приближается раз в 10 тыс. 500 лет, да и то ненадолго. Даже в этой точке (перигелии) Седна все еще находится примерно в 80 а.е. от Солнца. Если не считать Марса, Седна - самая красноокрашенная планета во всей системе. Ее диаметр менее 1700 км, т.е. среднее место между поперечниками Плутона и Квавара - еще одного планетоида, открытого в 2002 г. той же группой астрономов. Таких крупных тел в Солнечной системе не обнаруживали с 1930 г., когда стало известно о существовании Плутона.

Свечение Седны отличается строго периодическими колебаниями, судя по которым, полный оборот вокруг собственной оси она делает за 20-50 земных суток. Только Меркурий и Венера оборачиваются медленнее - эти планеты замедляются в своем вращении приливными силами близкого к ним Солнца. Седна же от него весьма далека, и приходится предполагать, что у нее имеется собственный, еще не открытый спутник, который и замедляет ее вращение. Астрономы надеялись прояснить этот вопрос с помощью “Хаббла”, но этот космический телескоп никакого спутника у Седны не обнаружил, так что пока загадка не решена. Впрочем, не исключено, что все дело в ошибочности определения скорости вращения Седны. В предстоящие 72 года Седна будет приближаться к Солнцу и, соответственно, светиться все ярче. А затем станет удаляться на край Солнечной системы по своей эллиптической орбите, которая отличается столь большой вытянутостью, что остается осторожно предположить: наконец, открыто одно из тел, населяющих облако Оорта. Это крайне удаленное от нас скопление небольших ледяных тел, находящихся, вероятно, где-то на полпути между Солнечной системой и системой ближайшей к нам звезды. Полагают, что оно служит источником долгопериодических комет, которые иногда вторгаются во внутреннюю область нашей системы. Все же Седна находится вдесятеро ближе к нам, чем показывают вычисления для самого облака Оорта. Не исключено, что у него имеется внутренняя область и Седна происходит именно оттуда. Такая область, в принципе, могла бы возникнуть, когда некая звезда миллиарды лет назад пролетала в наших “окрестностях” и своим тяготением нарушила стройное кольцо облака Оорта. Так или иначе, пределом Солнечной системы теперь следует считать орбиту Седны.

studfiles.net

Реферат на тему Ядерный синтез. Образование планетных систем

План Введение Спектральный анализ Ядерный синтез Происхождение солнечной системы Развитие звезд Цвет и светимость звезд Солнце Словарик Заключение Список использованных источников

1. Введение Без ядерного синтеза было бы невозможно образование новых химических элементов, не происходила бы их эволюция; и вселенная состояла бы только из водорода и более простых частиц. В образовании звезд водород является основным элементом. Звезды, как гигантские преобразовательные машины, выделяют после взрывов сверхновых все другие вещества, которые мы сейчас знаем. Звезды рождаются и умирают, проходят стадии своего развития: от протозвезды до белого карлика. Самая наиболее изученная звезда для нас – это Солнце. Оно является основным источником энергии на нашей планете. Спектральный анализ – метод, с помощью которого можно установить из анализа света качественный и количественный химический состав звезды, его температуру, наличие и напряженность магнитного поля и т.д. Пытаясь объяснить возникновение Солнечной системы, ученые выдвигали много гипотез. Одно известно точно – планета Земля образовалась из холодного газопылевого облака. Звезды бывают разные по цвету. Чем краснее звезда, тем она холоднее, и чем голубее, тем горячее. Они бывают разные по размеру: сверхгиганты, гиганты, карлики, субгиганты. Но чем больше звезда, тем меньше она живет. Дольше всего живут звезды среднего размера. И наше Солнце одно из них, хотя его относят к желтым карликам.

2. Спектральный анализ Табл.1 Содержание во вселенной некоторых из наиболее распространенных элементов. [1]

3. Ядерный синтез Реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой температуре и сопровождающаяся выделением огромных количеств энергии. Ядерный синтез – это реакция, обратная делению атомов: в последней энергия выделяется за счет расщепления тяжелых ядер на более легкие. Согласно современным астрофизическим представлениям, основным источником энергии Солнца и других звезд является происходящий в их недрах термоядерный синтез. В земных условиях он осуществляется при взрыве водородной бомбы. Термоядерный синтез сопровождается колоссальным энерговыделением на единицу массы реагирующих веществ (примерно в 10 миллионов раз большим, чем в химических реакциях). Поэтому представляет большой интерес овладеть этим процессом и на его основе создать дешевый и экологически чистый источник энергии. Однако несмотря на то, что исследованиями управляемого термоядерного синтеза (УТС) заняты большие научно-технические коллективы во многих развитых странах, предстоит решить еще немало сложных проблем, прежде чем промышленное производство термоядерной энергии станет реальностью. Современные атомные станции, использующие процесс деления, лишь отчасти удовлетворяют мировые потребности в электроэнергии. Топливом для них служат естественные радиоактивные элементы уран и торий, распространенность и запасы которых в природе весьма ограничены; поэтому для многих стран возникает проблема их импорта. Главным компонентом термоядерного топлива является изотоп водорода дейтерий, который содержится в морской воде. Запасы его общедоступны и очень велики (мировой океан покрывает 71% площади поверхности Земли, а на долю дейтерия приходится ок. 0,016% общего числа атомов водорода, входящих в состав воды). Помимо доступности топлива, термоядерные источники энергии имеют следующие важные преимущества перед атомными станциями: 1) реактор УТС содержит гораздо меньше радиоактивных материалов, чем атомный реактор деления, и поэтому последствия случайного выброса радиоактивных продуктов менее опасны; 2) при термоядерных реакциях образуется меньше долгоживущих радиоактивных отходов; 3) УТС допускает прямое получение электроэнергии. Успешное осуществление реакции синтеза зависит от свойств используемых атомных ядер и возможности получения плотной высокотемпературной плазмы, которая необходима для инициирования реакции. Энерговыделение при ядерном синтезе обусловлено действующими внутри ядра чрезвычайно интенсивными силами притяжения; эти силы удерживают вместе входящие в состав ядра протоны и нейтроны. Они очень интенсивны на расстояниях 10–13 см и чрезвычайно быстро ослабевают с увеличением расстояния. Помимо этих сил, положительно заряженные протоны создают электростатические силы отталкивания. Радиус действия электростатических сил гораздо больше, чем у ядерных, поэтому они начинают преобладать, когда ядра удалены друг от друга. В нормальных условиях кинетическая энергия ядер легких атомов слишком мала для того, чтобы, преодолев электростатическое отталкивание, они могли сблизиться и вступить в ядерную реакцию. Однако отталкивание можно преодолеть «грубой» силой, например сталкивая ядра, обладающие высокой относительной скоростью. 4. Происхождение солнечной системы Решение вопроса о происхождении солнечной системы встречает основную трудность в том, что другие подобные системы в других стадиях развития мы не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем сравнивать. Правда, около некоторых ближайших звезд, по-видимому, существуют планеты, ибо эти звезды обнаруживают еле заметные периодические обращения около некоторого центра масс. Их невидимый спутник имеет очень малую массу и является, очевидно, планетой или группой планет. Но больше этого пока ничего сказать нельзя. Однако это явление важно в том отношении, что говорит против исключительности солнечной системы и Земли в пространстве. Системы, подобные нашей солнечной системе, должны быть достаточно распространены, и их возникновение должно быть не делом случая, а закономерным явлением. Исторически для развития материалистического мировоззрения огромную роль играли первые научные предположения о происхождении солнечной системы. Первой была гипотеза немецкого философа Канта. В середине XVIII в. он изложил идею о возникновении солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в хаотическом движении. В 1796 г. французский ученый Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности. Лаплас учел основные характерные черты солнечной системы, которые должна объяснить всякая гипотеза о ее происхождении: основная масса системы сосредоточена в Солнце; орбиты планет и спутников почти круговые и лежат почти в одной плоскости; расстояния между ними правильно возрастают; почти все планеты не только обращаются вокруг Солнца, но и вращаются вокруг своих осей в одном направлении. Позднейшее развитие науки добавило необходимость объяснить распределение момента количества движения в солнечной системе. Момент количества движения Солнца слишком мал в сравнении с суммарным моментом количества движения планет. Это было наиболее серьезное среди возражений против гипотезы Лапласа. В настоящее время все ученые пришли к выводу о том, что Земля никогда не была ни газовой, ни огненно-жидкой, а возникла из холодной газопылевой массы. По этой гипотезе, огромное холодное газопылевое облако, вращающееся вокруг Солнца, должно было сплющиваться. Это вызывалось столкновением частиц и обменом их энергией и количеством движения, что вело к распределению частиц по скоростям и по направлениям так, чтобы столкновения были возможно реже. Так, пыль распределилась в виде диска, имеющего толщину, в тысячу раз меньшую его диаметра. Орбиты частиц стали круговыми с движениями в одном направлении. Крупные частицы присоединяли к себе мелкие. Быстрее всего росла масса крупнейших частиц. Так возникло несколько крупных тел — планет. Земля выросла до ее современной массы по расчетам за несколько сот миллионов лет. Земля, холодная на поверхности, стала разогреваться за счет радиоактивных элементов. Это привело к расплавлению земных недр. Тяжелые элементы опустились, образовав ядро, а легкие образовали кору. В окружавшем зародыши планет рое частиц повторялся процесс слипания частиц и возникли спутники планет. Удары падающих на планеты тел привели планеты во вращение. В частях газо-пылевого диска, удаленных от Солнца, царила низкая температура и водород при формировании больших планет не улетучился. Сильный нагрев облака вблизи Солнца ускорял рассеяние водорода, и в планетах земной группы его почти не сохранилось. Наибольшую трудность представляет объяснение того, как первоначальное газопылевое облако могло окружить Солнце и получить момент вращения, имеющийся сейчас у планет. 5. Развитие звезд В пользу возникновения звезд путем гравитационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из плотной газовой или газопылевой среды говорят два следующих факта. На фоне светлых туманностей были открыты очень маленькие, но крайне плотные пылевые туманности, названные глобулами. Возможно, что они являются зародышами звезд. Наряду с этим Аро (Мексика) и Хербиг (США) в пылевых туманностях созвездия Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки. В одном из них позднее появилась туманная звездочка, которой раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. Зарождающиеся звезды называются протозвездами. Далее, проверяемая многими расчетами на основе теории внутреннего строения звезд и сравниваемая с диаграммой цвет — светимость, построенной по наблюдениям, гипотеза рисует такую картину. Протозвезды на этой диаграмме находятся правее главной последовательности, так как их температура еще ниже, чем у возникших звезд данной массы и соответствующей ей светимости. Сжимаясь, звезда «движется» горизонтально влево по диаграмме, пока в недрах звезды температура не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением тепла. Переменность блеска звезд — знак того, что они еще не стали устойчивыми. Нагрев вводит в действие реакцию превращения водорода в гелий и уменьшение сжатия. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится устойчивой и попадает на главную последовательность. Звезда с массой, такой, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности за 108 млн. лет. Место прихода звезды на главную последовательность справа тем выше, чем ее масса больше. Чем массивнее звезда, тем температура в ее недрах выше и быстрее «выгорает» водород, превращаясь в гелий. Голубые звезды «сжигают» водород, находясь на главной последовательности, за 106—107 млн. лет, а Солнце лишь за 1,01 млрд. лет. Внутренней энергии Солнца хватит еще на десятки миллиардов лет. С выгоранием водорода в ядре звезды начинается третья стадия эволюции в форме движения по диаграмме Цвет—Cветимость вправо и вверх уже в качестве красного гиганта. В конце этой стадии в красных гигантах идет реакция превращения гелия в углерод. В третьей стадии она исчерпывается. Звезда, уплотнившись, приходит в состояние белого, крайне плотного карлика. При малой поверхности и скупом поэтому расходе энергии белый карлик опять может светить за счет сжатия очень долгое время.

Рис.1 Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. 6. Цвет и светимость звезд Звезды имеют разный блеск и цвет: белый, желтый, красный. Чем краснее звезда, тем она холоднее. Наше Солнце относится к желтым звездам. Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (они видны летом и осенью), Сириус — ярчайшая звезда неба; красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в созвездии Скорпиона (виден летом). Звезды кажутся расположенными на небесной сфере везде от нас одинаково далеко. Днем небо кажется голубым куполом оттого, что флуктуации плотности воздуха (из-за движения молекул) сильнее всего рассеивают голубые лучи солнечного света. Это и окрашивает небо в голубой цвет. Из кабины космического корабля, вне пределов земной атмосферы, небо кажется черным, и на нем видны звезды. Самые яркие из них можно видеть днем и с высоких гор, где воздух разреженнее и небо темнее, чем внизу. Яркие звезды днем можно видеть и в телескоп. Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й величины, а самые слабые, видимые на пределе зрения для невооруженного глаза, звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась. К истинным размерам звезд термин «звездная величина» отношения не имеет, а характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Звезды 1-й величины ярче звезд 2-й величины в 2,512 раза. Звезды 2-й величины в 2,512 раза ярче звезд 3-й величины и т. д. Звезды 1-й величины ярче звезд 6-й величины ровно в 100 раз. Наибольший телескоп регистрирует звезды до 23-й величины. После точных измерений блеска звезд пришлось ввести дробные и отрицательные звездные величины, например: Альдебаран 1,06, Вега 0,14, Сириус —1,58 звездной величины. Солнце при сравнении со звездами имеет звездную величину — 26,80. 7. Солнце Со́лнце — центральная и единственная звезда нашей 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 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на поверхности Земли, участвуя в фотосинтезе, и влияет на земную погоду и климат. Солнце состоит из водорода (~74 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в его состав в микроскопических концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 5780 K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за поглощения части спектра атмосферой Земли у поверхности нашей планеты этот свет приобретает жёлтый оттенок. Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей Галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллионов звёзд класса G2, тогда как 85 % звёзд нашей Галактики — это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём, это красные карлики, находящиеся в конце своего цикла эволюции). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода. Солнце находится на расстоянии примерно 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225—250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равняется 217 км/с, таким образом оно проходит один световой год за 1400 лет, а одну астрономическую единицу за 8 суток.. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае Рукава Ориона нашей Галактики, между Рукавом Персея (англ.) и Рукавом Стрельца (англ.), в так называемом «Местном межзвёздном облаке» (англ.) — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» (англ.) — зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83. Рис.2 Цикл Жизни Солнца Солнце — магнитно активная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывает разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы, вызывая у людей головную боль и плохое самочувствие (у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играет большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной внешней атмосферы. 8. Словарик Пульсар — космический источник радио-, оптического, рентгеновского, гамма- излучений, приходящих на Землю в виде периодически повторяющихся всплесков (импульсов). Квазар (англ. quasar — сокращение от QUAsi stellAR radio source — «квази звёздный радиоисточник») — класс внегалактических объектов, отличающихся очень высокой светимостью и настолько малым угловым размером, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» — звёзд. Цефеи́ды — класс пульсирующих переменных звёзд с довольно точной зависимостью период—светимость, названный в честь звезды δ Цефея. Одной из наиболее известных цефеид является Полярная звезда. Нейтро́нная звезда́ — астрономическое тело, один из конечных продуктов эволюции звёзд, состоит из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля. Бе́лые ка́рлики — проэволюционировавшие звёзды с массами, сравнимыми с массой Солнца, но с радиусами в ~100 и, соответственно, светимостями в ~10 000 раз меньшими солнечной, лишённые собственных источников термоядерной энергии.

9. Заключение Вселенная устроена более сложно, чем мы это себе представляем. И каждый год открывается что-нибудь новое, то, чего человечество еще не знало. Здесь приведены только некоторые факты о Вселенной. О ней можно рассуждать бесконечно, а количество твердых фактов относительно мало. Но все же этого количества информации хватит, чтобы написать сотни тысяч таких рефератов. Итак, термоядерный синтез – получение из более легких атомов водорода атомов гелия с выделением огромного количества энергии. Спектральный анализ – анализ света, испускаемого веществами, с целью получения определенных данных. Нельзя определить с помощью спектрального анализа химический состав твердых или жидких тел. Солнце будет жить еще несколько миллиардов лет. Относится к классу G2V т.е. к желтым карликам. Также я добавила Словарик, чтобы в случае встречи непонятного термина – названия класса звезды можно было обратиться к этому словарю.

10. Список использованных источников 1.Захаров В. Б. Общая биология; учеб. для 10 кл.- Дрофа, 2005. – 352с. Стр. 40. 2. http://ru.wikipedia.org 3. http://skywatching.net 4. http://ozhegov.ru 5. http://www.astrogalaxy.ru

bukvasha.ru

4. Происхождение солнечной системы. Ядерный синтез. Образование планетных систем

Похожие главы из других работ:

Возникновение планетных систем и Земли

1. ОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Наша Галактика содержит около 100 млрд. звезд, а всего галактик, которые в принципе наблюдаемы, примерно 10 млрд. Почему же тогда надо тратить время на выяснение подробностей рождения Солн-ца? Оно представляет собой посредственную...

Вселенная и пути ее эволюции

Образование Солнечной системы

Как и в случае со Вселенной, современное естествознание не дает точного описания этого процесса. Но современная наука решительно отвергает допущение о случайном образо-вании и исключительном характере образования планетных систем...

Зарождение Солнечной системы

Формирование Солнечной системы

В примечании к своему знаменитому трактату "Математические начала натуральной философии" Ньютон пишет: "… удивительное размещение Солнца, планет и комет может быть только творением всемогущего существа", однако...

Зарождение Солнечной системы

Происхождение планет Солнечной системы

Планеты Солнечной системы состоят из солнечного вещества низких энергий (ВНЭ), выброшенного из глубин солнца в результате движения его внутренних категориях взрывов в ходе его звездной эволюции. Первый взрыв электронов произошел 5, 726 млрд...

Зарождение Солнечной системы

Тайны Солнечной системы

Звезды-сверхгиганты А и Звезды-сверхгиганты В в ходе своей эволюции постепенно расширяются, а звезды Главной Последовательности и звезды Белые карлики Д постепенно сжимаются...

Земля как планета солнечной системы. Проблемы целостного освоения Земли

2.3. Планета солнечной системы

Планеты - это небесные тела, обращающиеся вокруг звезды. Они, в отличие от звёзд, не испускают света и тепла, а светят отражённым светом звезды, к системе которой принадлежат. Форма планет близка к шарообразной...

Наша Солнечная система

4. Исследования Солнечной системы

Расширение спектрального диапазона наблюдений способствовало изучению планет и других объектов Солнечной системы...

Современные представления о мегамире

4.1. Строение Солнечной системы.

Возраст Солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около 5 млрд. лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Предполагается...

Солнечная система

Происхождение Солнечной системы

Происхождение Солнечной системы из газопылевого облака межзвездной среды является наиболее признанной концепцией. Высказывается мнение, что масса исходного для образования Солнечной системы облака была равна 10 массам Солнца...

Солнечная система

Земля - планета солнечной системы

Особое место в Солнечной системе занимает Земля - единственная планета, на которой в течение миллиардов лет развивается различные формы жизни. Известно несколько гипотез о происхождении Земли. Почти все они сводятся к тому...

Солнечная система и Земля

1. Происхождение Солнечной системы

...

Теории происхождения Солнечной системы

1. История развития гипотез о происхождение Солнечной системы

Первая теория образования Солнечной системы, предложенная в 1644 г. Декартом, имеет заметное сходство с теорией, признанной в настоящее время. По представлениям Декарта, Солнечная система образовалась из первичной туманности [Приложение1. Рис.3]...

Характеристика планет земной группы

1. Строение Солнечной системы

Солнечная система является для нас, жителей Земли, ближним космосом. Каждый человек, хотя бы раз в жизни, глядя на ночное небо, задавал себе вопрос: "Интересно, а что там дальше?"...

Эволюция Вселенной

3. Образование Солнечной системы

Как и в случае со Вселенной, современное естествознание не дает точного описания этого процесса. Но современная наука решительно отвергает допущение о случайном образовании и исключительном характере образования планетных систем...

Ядерный синтез. Образование планетных систем

4. Происхождение солнечной системы

Решение вопроса о происхождении солнечной системы встречает основную трудность в том, что другие подобные системы в других стадиях развития мы не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем сравнивать. Правда, около некоторых ближайших звезд...

kosmos.bobrodobro.ru

физика реферат - Реферат Эволюция Вселенной. Образование Планетных систем. Солнечная система

Кафедра физики, математики и медицинской информатики.

Реферат«Эволюция Вселенной. Образование Планетных систем. Солнечная система»

Выполнили: студентки 102 группы Фармация СПО

Вьюшкова Арина и Мухамбетова Регина

Астрахань 2014

Эволюция ВселеннойСтандартная модель эволюции Вселенной

Вселенная постоянно расширяется. Тот момент, с которого Вселенная начала расширятся, принято считать ее началом. Тогда началась первая и полная драматизма эра в истории вселенной, ее называют  “большим взрывом”.

Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда то же самое количество элементарных частиц и фотонов занимают постоянно возрастающий объём. Средняя плотность Вселенной в результате расширения постепенно понижается. Из этого следует, что в прошлом плотность Вселенной была больше, чем в настоящее время. Можно предположить, что в глубокой древности (примерно десять миллиардов лет назад) плотность Вселенной была очень большой. Кроме того высокой должна была быть и температура, настолько высокой, что плотность излучения превышала плотность вещества. Иначе говоря, энергия всех фотонов содержащихся в 1 куб. см была больше суммы общей энергии частиц, содержащихся в 1 куб. см. На самом раннем этапе, в первые мгновения “большого взрыва” вся материя была сильно раскаленной  и густой смесью частиц, античастиц и высокоэнергичных γ-фотонов. Частицы при столкновении с соответствующими античастицами аннигилировали, но возникающие γ-фотоны моментально материализовались в частицы и античастицы. [7;52]Начало ВселеннойНа самом раннем этапе, в первые мгновения “большого взрыва” вся материя была сильно раскаленной  и густой смесью частиц, античастиц и высокоэнергичных гамма-фотонов. Частицы при столкновении с соответствующими античастицами аннигилировали, но возникающие гамма-фотоны моментально материализовались в частицы и античастицы.Рождение галактикКолоссальные водородные сгущения - зародыши сверх галактик и скоплений галактик - медленно вращались. Внутри их образовывались вихри, похожие на водовороты. Их диаметр достигал примерно ста тысяч световых лет. Мы называем эти системы протогалактиками, т.е. зародышами галактик. Несмотря на свои невероятные размеры, вихри протогалактик были всего лишь ничтожной частью сверхгалактик и по размеру не превышали одну тысячную сверхгалактики. Сила гравитации образовывала из этих вихрей системы звезд, которые мы называем галактиками. Некоторые из галактик до сих пор напоминают нам гигантское завихрение. Астрономические исследования показывают, что скорость вращения завихрения предопределила форму галактики, родившейся из этого вихря. Выражаясь научным языком, скорость осевого вращения определяет тип будущей галактики. Из медленно вращающихся вихрей возникли эллиптические галактики, в то время как из быстро вращающихся родились сплющенные спиральные галактики. В результате силы тяготения очень медленно вращающийся вихрь сжимался в шар или несколько сплюнутый эллипсоид. Размеры такого правильного гигантского водородного облака были от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч световых лет. Нетрудно определить, какие из водородных атомов вошли в состав рождающейся эллиптической, точнее говоря эллипсоидальной галактики, а какие остались в космическом пространстве вне нее. Если энергия связи сил гравитации атома на периферии превышала его кинетическую энергию, атом становился составной частью галактики. Это условие называется критерием Джинса. С его помощью можно определить, в какой степени зависела масса и величина протогалактики от плотности и температуры водородного газа.

Протогалактика, которая вообще не вращалась, становилась родоначальницей шаровой галактики. Сплющенные эллиптические галактики рождались из медленно вращающихся протогалактик. Из-за недостаточной центробежной силы преобладала сила гравитационная. Протогалактика сжималась и плотность водорода в ней возрастала. Как только плотность достигала определенного уровня, начали выделяться и сжиматься сгустки водорода. Рождались протозвезды, которые позже эволюционировали в звезды. Рождение всех звезд в шаровой или слегка приплюснутой галактике происходило почти одновременно. Этот процесс продолжался относительно недолго, примерно сто миллионов лет. На начальном этапе расширения Вселенной из фотонов рождались частицы и античастицы. Этот процесс постоянно ослабевал, что привело к вымиранию частиц и античастиц. Согласно тому, как материализация в результате понижающейся  температуры раскаленного вещества приостановилась. Эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры: адронную, лептонную, фотонную и звездную.Эры эволюции Вселенной

а) Адронная эра.

 При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц. Вещество на самом раннем этапе состояло, прежде всего, из адронов, и поэтому ранняя эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали и лептоны. Никогда после этого сильное взаимодействие (ядерная сила) не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру, длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды.

б) Лептонная эра.

Когда энергия частиц и фотонов понизилась в пределах от 100 Мэв до 1 Мэв в, веществе было много лептонов. Температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино. Барионы (протоны и нейтроны), пережившие адронную эру, стали по сравнению с лептонами и фотонами встречаться гораздо реже. Лептонная эра начинается с распада последних адронов - пионов - в мюоны и мюонное нейтрино, а кончается через несколько секунд при температуре 1010K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов и позитронов прекратилась. Во время этого этапа начинается независимое существование электронного и мюонного нейтрино, которые мы называем “реликтовыми”. Всё пространство Вселенной наполнилось огромным количеством реликтовых электронных и мюонных нейтрино. Возникает нейтринное море.

в) Фотонная эра или эра излучения.

Т Вселенной понизилась до 1010K, а энергия γ-фотонов достигла 1 Мэв, произошла только аннигиляция электронов и позитронов. Новые электронно-позитронные пары не могли возникать вследствие материализации, потому, что фотоны не обладали достаточной энергией. Но аннигиляция электронов и позитронов продолжалась дальше, пока давление излучения полностью не отделило вещество от антивещества. Со времени адронной и лептонной эры Вселенная была заполнена фотонами. К концу лептонной эры фотонов было в два миллиарда раз больше, чем протонов и электронов. Важнейшей составной Вселенной после лептонной эры становятся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии.

Большой взрыв продолжался сравнительно недолго, всего лишь одну тридцатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срока, это всё же была самая славная эра Вселенной. Никогда после этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом её начале, во время “большого взрыва”. Все события во Вселенной в тот период касались свободных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляции. Не следует забывать, что в столь короткое время (всего лишь несколько секунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почти все: одни путем аннигиляции (превращение в гамма-фотоны), иные путем распада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептоны (электроны).

 После “большого взрыва” наступила продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц. Мы называем её звездной эрой. Она продолжается со времени завершения “большого взрыва” (приблизительно 300 000 лет) до наших дней. По сравнению с периодом “большого взрыва” её развитие представляется как будто слишком медленным. Это происходит по причине низкой плотности и температуры. Взрыв суперновой или гигантский взрыв галактики - ничтожные явления в сравнении с большим взрывом.

С атомов водорода начинается звездная эра - эра частиц, точнее говоря, эра протонов и электронов.

Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством  световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была также и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионов световых лет. Масса таких космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалактики - являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.Образование планетных системНа вопрос, что представляла собой та область Вселенной, где впоследствии появились наше Солнце и планеты, специалисты обычно отвечают: это было некое подобие наблюдаемого ныне и неплохо изученного района молекулярного облака, лежащего в направлении созвездий Возничего и Тельца: там, в относительной изоляции, сегодня рождаются звезды с небольшой массой, подобные Солнцу. Но в последнее время раздаются голоса против этой гипотезы. В частности, американский астрофизик Дж. Хестер (J.Hester; Университет штата Аризона в Темпе), работающий совместно с Л.А.Лешин (L.A.Leshin; Центр по изучению метеоритов, там же), указывает, что в начальной стадии существования Солнечной системы в области ее формирования присутствовал, как выяснилось недавно, изотоп 60Fe. Однако ни по одному из известных механизмов не может появиться внутри еще молодой звезды этот короткоживущий элемент, период полураспада которого 1.5 млн. лет. А вот во время взрыва сверхновых попутно с 26Al, 41Ca и другими радиоизотопами образуется и 60Fe. Отсюда, по мнению авторов, следует, что наше Солнце никак не могло образоваться в условиях, характерных для молекулярного облака в районе созвездий Возничего и Тельца.

Скорее это произошло там, где рождались и “тяжелые” звезды, где одна или несколько звезд превращались в сверхновые. Интенсивное ультрафиолетовое излучение массивных звезд образует среди плотных молекулярных облаков значительные ионизованные области, в которых и возникают звезды. Пример таких областей - туманности Ориона (см. изображение слева) и Орла. В подобной среде образование звезд малой массы происходит под воздействием ударной волны от сверхновой, обрушивающейся на плотную окружающую среду. Звезды небольшой массы, формирующиеся вокруг области ионизованного газа, должны проходить следующие этапы. Сперва ударная волна, предшествующая ионизационному фронту, сжимает молекулярный газ по периферии всей области, образуя плотное ядро и приводя к неустойчивости в отношении гравитационного коллапса. Затем, спустя примерно 105 лет, через это ядро проходит набегающий фронт ионизации. По мере того как ядро попадает внутрь облака ионизованного газа, наступает кратковременная (104 лет) фаза, в ходе которой плотное ядро подвергается фотоиспарению. Именно такое явление обнаружил космический телескоп “Хаббл” при наблюдении туманности Орла. Следом за этим наружная часть газовой сферы, готовой породить звезду, испаряется, а окружающий звезду диск подвергается облучению ультрафиолетовой радиацией, идущей от массивной звезды. Подобный процесс перехода к испаряющемуся диску хорошо заметен на изображениях туманности Ориона, полученных телескопом “Хаббл”. Но этап испарения диска также краток. Всего через несколько десятков тысяч лет фотоиспарение “разъедает” газовый диск, так что от него остается лишь внутренняя часть в несколько десятков астрономических единиц от центральной нарождающейся звезды. После этого молодое “солнце” и “изъеденный” диск оказываются во внутренней области скопления ионизованного газа, где и пребывают все оставшееся время жизни этого района Вселенной, измеряемое несколькими миллионами лет. Именно это, полагают Хестер с коллегами, и есть та среда, в которой рождаются системы, подобные Солнечной. Когда же массивные звезды, возбуждающие процессы в данном районе, теряют значительную часть своей массы и превращаются в сверхновые, протопланетные диски, окружающие ближайшие “легкие” молодые звезды, буквально осыпаются потоками выброшенного вещества. Такие события объясняют появление короткоживущих радионуклидов, которые обнаруживаются в метеоритах, пребывающих в Солнечной системе. Таким образом, считают авторы, большинство звезд с малой массой и планетарными системами, включая и нашу собственную, сложились именно в среде, связанной с областями ионизованного газа. Наша Солнечная система должна была возникнуть из подвергшегося усечению диска, “купающегося” в ультрафиолетовом излучении массивных звезд, и подпасть под влияние близких сверхновых. Ранние дни существования Солнечной системы содержат ответы на многие вопросы, стоящие перед астрофизикой, метеоритикой, астробиологией и планетологией. Их решение облегчается, если процесс рождения звездных систем относить не к темным внутренним областям изолированного молекулярного облака, а связать его с бурной средой на периферии области ионизованных газов.

В ночь на 14 ноября 2003 г. астрономы Паломарской обсерватории (США, штат Калифорния), ведя наблюдения с помощью 1.2-метрового телескопа, обнаружили небесное тело 2003 VB 12, получившее затем название Седна - в честь иннуитской (эскимосской) богини моря. Само по себе это не столь уж редкое событие: мелкие планетоиды открывают по нескольку раз в год. Однако Седна оказалась рекордсменом: ее орбита проходит более чем в 13 млрд. км от Солнца. А поскольку она обращается вокруг общего для нас с ней светила, ее следует признать равноправным (хотя и малым) членом Солнечной системы. И, главное, границу Солнечной системы теперь следует проводить втрое дальше от Солнца по сравнению с той, что обозначалась орбитой Плутона. Да и сами характеристики Седны оказались незаурядными. Температура на ее поверхности, видимо, никогда не превышает –240°С; на самом же деле там еще “прохладнее” - к Солнцу она приближается раз в 10 тыс. 500 лет, да и то ненадолго. Даже в этой точке (перигелии) Седна все еще находится примерно в 80 а.е. от Солнца. Если не считать Марса, Седна - самая красноокрашенная планета во всей системе. Ее диаметр менее 1700 км, т.е. среднее место между поперечниками Плутона и Квавара - еще одного планетоида, открытого в 2002 г. той же группой астрономов. Таких крупных тел в Солнечной системе не обнаруживали с 1930 г., когда стало известно о существовании Плутона.

Свечение Седны отличается строго периодическими колебаниями, судя по которым, полный оборот вокруг собственной оси она делает за 20-50 земных суток. Только Меркурий и Венера оборачиваются медленнее - эти планеты замедляются в своем вращении приливными силами близкого к ним Солнца. Седна же от него весьма далека, и приходится предполагать, что у нее имеется собственный, еще не открытый спутник, который и замедляет ее вращение. Астрономы надеялись прояснить этот вопрос с помощью “Хаббла”, но этот космический телескоп никакого спутника у Седны не обнаружил, так что пока загадка не решена. Впрочем, не исключено, что все дело в ошибочности определения скорости вращения Седны. В предстоящие 72 года Седна будет приближаться к Солнцу и, соответственно, светиться все ярче. А затем станет удаляться на край Солнечной системы по своей эллиптической орбите, которая отличается столь большой вытянутостью, что остается осторожно предположить: наконец, открыто одно из тел, населяющих облако Оорта. Это крайне удаленное от нас скопление небольших ледяных тел, находящихся, вероятно, где-то на полпути между Солнечной системой и системой ближайшей к нам звезды. Полагают, что оно служит источником долгопериодических комет, которые иногда вторгаются во внутреннюю область нашей системы. Все же Седна находится вдесятеро ближе к нам, чем показывают вычисления для самого облака Оорта. Не исключено, что у него имеется внутренняя область и Седна происходит именно оттуда. Такая область, в принципе, могла бы возникнуть, когда некая звезда миллиарды лет назад пролетала в наших “окрестностях” и своим тяготением нарушила стройное кольцо облака Оорта. Так или иначе, пределом Солнечной системы теперь следует считать орбиту Седны.Солнечная системаСолнце и обращающиеся вокруг него небесные тела - 9 планет, более 63 спутников, четыре системы колец у планет-гигантов, десятки тысяч астероидов, несметное количество метеороидов размером от валунов до пылинок, а также миллионы комет. В пространстве между ними движутся частицы солнечного ветра - электроны и протоны. Исследована еще не вся Солнечная система: например, большинство планет и их спутников лишь бегло осмотрены с пролетных траекторий, сфотографировано только одно полушарие Меркурия, а к Плутону пока не было экспедиций. Но все же с помощью телескопов и космических зондов собрано уже много важных данных.Почти вся масса Солнечной системы (99,87%) сосредоточена в Солнце. Размером Солнце также значительно превосходит любую планету ее системы: даже Юпитер, который в 11 раз больше Земли, имеет радиус в 10 раз меньше солнечного. Солнце - обычная звезда, которая светит самостоятельно за счет высокой температуры поверхности. Планеты же светят отраженным солнечным светом (альбедо), поскольку сами довольно холодны. Они расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Расстояния в Солнечной системе принято измерять в единицах среднего расстояния Земли от Солнца, называемого астрономической единицей (1 а.е. = 149,6 млн. км). Например, среднее расстояние Плутона от Солнца 39 а.е., но иногда он удаляется на 49 а.е. Известны кометы, улетающие на 50 000 а.е. Расстояние от Земли до ближайшей звезды a Кентавра 272 000 а.е., или 4,3 световых года (т. е. свет, движущийся со скоростью 299 793 км/с, проходит это расстояние за 4,3 года). Для сравнения, от Солнца до Земли свет доходит за 8 мин, а до Плутона - за 6 ч.

СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА. Девять больших планет показаны в масштабе их относительного размера и положения орбит. Внутренние планеты (планеты земной группы) - это Меркурий, Венера, Земля и Марс. К планетам-гигантам относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самая далекая планета - Плутон.Планеты обращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, лежащим приблизительно в одной плоскости, в направлении против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Земли. Плоскость орбиты Земли (плоскость эклиптики) лежит близко к средней плоскости орбит планет. Поэтому видимые пути планет, Солнца и Луны на небе проходят вблизи линии эклиптики, а сами они всегда видны на фоне созвездий Зодиака. Наклоны орбит отсчитываются от плоскости эклиптики. Углы наклона менее 90В° соответствуют прямому орбитальному движению (против часовой стрелки), а углы более 90В° - обратному движению. Все планеты Солнечной системы движутся в прямом направлении; наибольший наклон орбиты у Плутона (17В°). Многие кометы движутся в обратной направлении, например, наклон орбиты кометы Галлея 162В°. Орбиты всех тел Солнечной системы очень близки к эллипсам. Размер и форма эллиптической орбиты характеризуются большой полуосью эллипса (средним расстоянием планеты от Солнца) и эксцентриситетом, изменяющимся от е = 0 у круговых орбит до е = 1 у предельно вытянутых. Ближайшую к Солнцу точку орбиты называют перигелием, а самую удаленную - афелием.См. также Орбита; Конические Сечения. С точки зрения земного наблюдателя планеты Солнечной системы делят на две группы. Меркурий и Венеру, которые ближе к Солнцу, чем Земля, называют нижними (внутренними) планетами, а более далекие (от Марса до Плутона) - верхними (внешними). У нижних планет существует предельный угол удаления от Солнца: 28В° у Меркурия и 47В° у Венеры. Когда такая планета максимально удалена к западу (востоку) от Солнца, говорят, что она находится в наибольшей западной (восточной) элонгации. Когда нижняя планета видна прямо перед Солнцем, говорят, что она находится в нижнем соединении; когда прямо за Солнцем - в верхнем соединении. Подобно Луне, эти планеты проходят через все фазы освещения Солнцем в течение синодического периода Ps - времени, за которое планета возвращается к исходному положению относительно Солнца с точки зрения земного наблюдателя. Истинный орбитальный период планеты (P) называют сидерическим. Для нижних планет эти периоды связаны соотношением:1/Ps = 1/P - 1/Po где Po - орбитальный период Земли. Для верхних планет подобное соотношение имеет другой вид: 1/Ps = 1/Po - 1/P Для верхних планет характерен ограниченный диапазон фаз. Максимальный фазовый угол (Солнце-планета-Земля) у Марса 47В°, у Юпитера 12В°, у Сатурна 6В°. Когда верхняя планета видна за Солнцем, она находится в соединении, а когда в противоположном Солнцу направлении - в противостоянии. Планета, наблюдаемая на угловом расстоянии 90В° от Солнца, находится в квадратуре (восточной или западной). Пояс астероидов, проходящий между орбитами Марса и Юпитера, делит планетную систему Солнца на две группы. Внутри него располагаются планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), схожие тем, что это небольшие, каменистые и довольно плотные тела: их средние плотности от 3,9 до 5,5 г/см3. Они сравнительно медленно вращаются вокруг осей, лишены колец и имеют мало естественных спутников: земную Луну и марсианские Фобос и Деймос. Вне пояса астероидов находятся планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Для них характерны большие радиусы, низкая плотность (0,7-1,8 г/см3) и глубокие атмосферы, богатые водородом и гелием. Юпитер, Сатурн и, возможно, другие гиганты лишены твердой поверхности. Все они быстро вращаются, имеют много спутников и окружены кольцами. Далекий маленький Плутон и крупные спутники планет-гигантов во многом схожи с планетами земной группы. Древние люди знали планеты, видимые невооруженным глазом, т.е. все внутренние и внешние вплоть до Сатурна. В.Гершель открыл в 1781 Уран. Первый астероид обнаружил Дж.Пиацци в 1801. Анализируя отклонения в движении Урана, У.Леверье и Дж.Адамс теоретически открыли Нептун; на вычисленном месте его обнаружил И.Галле в 1846. Самую далекую планету - Плутон - открыл в 1930 К.Томбо в результате длительных поисков занептуновой планеты, организованных П.Ловеллом. Четыре больших спутника Юпитера обнаружил Галилей в 1610. С тех пор при помощи телескопов и космических зондов у всех внешних планет найдены многочисленные спутники. Х.Гюйгенс в 1656 установил, что Сатурн окружен кольцом. Темные кольца Урана были открыты с Земли в 1977 при наблюдении покрытия звезды. Прозрачные каменные кольца Юпитера обнаружил в 1979 межпланетный зонд "Вояджер-1". С 1983 в моменты покрытия звезд отмечались признаки неоднородных колец у Нептуна; в 1989 изображение этих колец было передано "Вояджером-2".СОЛНЦЕВ центре Солнечной системы расположено Солнце - типичная одиночная звезда радиусом около 700 000 км и массой 2*10 30 кг. Температура видимой поверхности Солнца - фотосферы - ок. 5800 К. Плотность газа в фотосфере в тысячи раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Внутри Солнца температура, плотность и давление увеличиваются с глубиной, достигая в центре соответственно 16 млн. К, 160 г/см3 и 3,5*10 11 бар (давление воздуха в комнате ок. 1 бар). Под влиянием высокой температуры в ядре Солнца водород превращается в гелий с выделением большого количества тепла; это удерживает Солнце от сжатия под действием собственной силой тяжести. Выделяющаяся в ядре энергия покидает Солнце в основном в виде излучения фотосферы с мощностью 3,86*10 26 Вт. С такой интенсивностью Солнце излучает уже 4,6 млрд. лет, переработав за это время 4% своего водорода в гелий; при этом 0,03% массы Солнца превратилось в энергию. Модели эволюции звезд указывают, что Солнце сейчас находится в середине своей жизни (см. также Ядерный Синтез). Чтобы определить содержание различных химических элементов на Солнце, астрономы изучают линии поглощения и излучения в спектре солнечного света. Линии поглощения - это темные промежутки в спектре, указывающие на отсутствие в нем фотонов данной частоты, поглощенных определенным химическим элементом. Линии излучения, или эмиссионные линии, - это более яркие участки спектра, указывающие на избыток фотонов, излучаемых каким-либо химическим элементом. Частота (длина волны) спектральной линии указывает, какой атом или молекула ответственны за ее возникновение; контраст линии свидетельствует о количестве излучающего или поглощающего свет вещества; ширина линии позволяет судить о его температуре и давлении. Изучение тонкой (500 км) фотосферы Солнца позволяет оценить химический состав его недр, поскольку наружные области Солнца хорошо перемешаны конвекцией, спектры Солнца имеют высокое качество, а ответственные за них физические процессы вполне понятны. Однако нужно отметить, что до сих пор идентифицирована лишь половина линий в солнечном спектре. В составе Солнца преобладает водород. На втором месте - гелий, название которого ("Гелиос" по-гречески "Солнце") напоминает, что он был открыт спектроскопически на Солнце раньше (1899), чем на Земле. Поскольку гелий - инертный газ, он крайне неохотно вступает в реакции с другими атомами и также неохотно проявляет себя в оптическом спектре Солнца - всего одной линией, хотя многие менее обильные элементы представлены в спектре Солнца многочисленными линиями. Вот состав "солнечного" вещества: на 1 млн. атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 кислорода, 398 углерода, 123 неона, 100 азота, 47 железа, 38 магния, 35 кремния, 16 серы, 4 аргона, 3 алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также чуть-чуть всех прочих элементов. Таким образом, по массе Солнце примерно на 71% состоит из водорода и на 28% из гелия; на долю остальных элементов приходится чуть более 1%. С точки зрения планетологии примечательно, что некоторые объекты Солнечной системы имеют практически такой же состав, как Солнце (см. ниже раздел о метеоритах). Подобно тому, как погодные явления изменяют внешний вид планетных атмосфер, вид солнечной поверхности тоже меняется с характерным временем от часов до десятилетий. Однако имеется важное различие между атмосферами планет и Солнца, которое состоит в том, что движение газов на Солнце контролирует его мощное магнитное поле. Солнечные пятна - это те области поверхности светила, где вертикальное магнитное поле настолько велико (200-3000 Гс), что препятствует горизонтальному движению газа и тем самым подавляет конвекцию. В результате температура в этой области опускается примерно на 1000 К, и возникает темная центральная часть пятна - "тень", окруженная более горячей переходной областью - "полутенью". Размер типичного солнечного пятна чуть больше диаметра Земли; существует такое пятно несколько недель. Количество пятен на Солнце то увеличивается, то уменьшается с продолжительностью цикла от 7 до 17 лет, в среднем 11,1 года. Обычно чем больше пятен появляется в цикле, тем короче сам цикл. Направление магнитной полярности пятен меняется на противоположное от цикла к циклу, поэтому истинный цикл пятнообразовательной активности Солнца составляет 22,2 года. В начале каждого цикла первые пятна появляются на высоких широтах, ок. 40В°, и постепенно зона их рождения смещается к экватору до широты ок. 5В°. См. также Звезды; Солнце. Колебания активности Солнца почти не отражаются на полной мощности его излучения (если бы она изменилась всего на 1%, это привело бы к серьезным переменам климата на Земле). Было немало попыток найти связь между циклами солнечных пятен и климатом Земли. Самое замечательное в этом смысле событие - "минимум Маундера": с 1645 в течение 70 лет на Солнце почти не было пятен, и в это же время Земля пережила Малый ледниковый период. До сих пор не ясно, был ли этот удивительный факт простым совпадением или он указывает на причинную связь.Метеорология И Климатология. В Солнечной системе 5 огромных вращающихся водородо-гелиевых шаров: Солнце, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В недрах этих гигантских небесных тел, недоступных для прямого исследования, сосредоточено почти все вещество Солнечной системы. Земные недра также недоступны для нас, но, измеряя время распространения сейсмических волн (длинноволновых звуковых колебаний), возбуждаемых в теле планеты землетрясениями, сейсмологи составили детальную карту земных недр: узнали размеры и плотности ядра Земли и ее мантии, а также методом сейсмической томографии получили трехмерные изображения перемещающихся плит ее коры. Подобные методы можно применить и к Солнцу, поскольку на его поверхности существует волны с периодом ок. 5 мин, вызванные множеством сейсмических колебаний, распространяющихся в его недрах. Эти процессы изучает гелиосейсмология. В отличие от землетрясений, которые рождают короткие всплески волн, энергичная конвекция в недрах Солнца создает постоянный сейсмический шум. Гелиосейсмологи обнаружили, что под конвективной зоной, занимающей внешние 14% радиуса Солнца, вещество вращается синхронно с периодом 27 сут (о вращении солнечного ядра пока ничего не известно). Выше, в самой конвективной зоне вращение происходит синхронно только вдоль конусов равной широты и чем дальше от экватора, тем медленнее: экваториальные области вращаются с периодом 25 сут (опережают среднее вращение Солнца), а полярные - с периодом 36 сут (отстают от среднего вращения). Недавние попытки применить методы сейсмологии к газовым планетам-гигантам не принесли результатов, поскольку приборы пока не в состоянии зафиксировать возникающие колебания. Над фотосферой Солнца располагается тонкий горячий слой атмосферы, который можно увидеть только в редкие моменты солнечных затмений. Это хромосфера толщиной в несколько тысяч километров, названная так за свой красный цвет, обязанный линии излучения водорода Ha. Температура почти удваивается от фотосферы до верхних слоев хромосферы, из которых по не совсем понятной причине покидающая Солнце энергия выделяется в виде тепла. Над хромосферой газ нагрет до 1 млн. К. Эта область, названная короной, простирается примерно на 1 радиус Солнца. Плотность газа в короне очень низка, но температура настолько велика, что корона является мощным источником рентгеновских лучей. Иногда в атмосфере Солнца возникают гигантские образования - эруптивные протуберанцы. Они похожи на арки, вздымающиеся из фотосферы на высоту до половины солнечного радиуса. Наблюдения ясно указывают, что форма протуберанцев определяется силовыми линиями магнитного поля. Еще одно интересное и чрезвычайно активное явление - это солнечные вспышки, мощные выбросы энергии и частиц продолжительностью до двух часов. Порожденный такой солнечной вспышкой поток фотонов достигает Земли со скоростью света за 8 мин, а поток электронов и протонов - за несколько суток. Солнечные вспышкипроисходят в местах резкого изменения направления магнитного поля, вызванного движением вещества в солнечных пятнах. Максимум вспышечной активности Солнца обычно наступает за год до максимума пятнообразовательного цикла. Такая предсказуемость очень важна, ибо шквал заряженных частиц, рожденных мощной солнечной вспышкой, может повредить даже наземные средства связи и энергетические сети, не говоря уже о космонавтах и космической технике.

ekonnom.ru

Смотрите также

• 
  Виды психологической помощи реферат
• 
  Реферат история развития ит
• 
  Реферат иван александрович ильин
• 
  Уровни коммуникативных систем реферат
• 
  Реферат сон и память
• 
  Профилактика менингококковой инфекции реферат
• 
  Рубенс питер пауль реферат
• 
  Реферат рак тела матки
• 
  Реферат питер пауль рубенс
• 
  Реферат на тему циклопарафины
• 
  Питер пауль рубенс реферат