Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет»




Скачать 0.93 Mb.
Название Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет»
страница 2/8
Дата публикации 04.08.2016
Размер 0.93 Mb.
Тип Книга
edushk.ru > Астрономия > Книга
1   2   3   4   5   6   7   8

Солнце
. Меркурий

. Венера

. Земля

. Марс

…… Пояс астероидов

О Юпитер

О Сатурн

о Уран

о Нептун

. Плутон

. . . . . Пояс астероидов
К тому же, не совсем ясно, почему пик распределения момента количества движения приходится на Юпитер, как это следует из данных, приведенных в предыдущей таблице.

Чтобы можно было сравнивать основные пространственно временные параметры космических тел, входящих в состав Солнечной системы, следует их приводить в виде таблиц. Вначале рассмотрим орбитальные параметры системы. Расстояние планет от Солнца сначала приводится в а.е. (а.е. – астрономическая единица, примерно = 149.7…млн. км – среднее удаление орбиты Земли от Солнца). Далее даны расстояния, пересчитанные в километры. Периоды обращения планет на орбитах приведены в земных сутках. Под периодом вращения вокруг своей оси подразумевается период вращения относительно неподвижной точки – бесконечно удаленной звезды. Как уже упоминалось ранее, Расстояние между Солнцем и орбитами планет подчиняется эмпирической зависимости правила Тициуса-Боде.


_____________________________________________________________

Небесное расстояние от расстояние от наклон эклип- период орб.

тело Солнца в а.е. Солнца в км тики в град. вращения

млн. в земн. год.

____________________________________________________________

Меркурий 0.38721 56.65 7.01 0.24

Венера 0.7234 107.28 3.39 0.62

Земля 1.0 149 - 1

Марс 1.52412 223.5 1.85 1.88

Астероиды 2.81-2.87 421.67 9.54 -

Юпитер 5.2131 774.8 1.31 11.86

Сатурн 9.541 1421.46 2.49 29.46

Уран 19.1934 2845.9 0.77 84.02

Нептун 30.0523 4470.3 1.76 164.79

Плутон 39.7467 5915.3 17.25 250.6

Солнце 7.25

Луна расстояние от Земли в млн. км : 0.405 – 0.363
Возможно, некоторые таблицы можно было бы и не приводить в этих текстах. Но тому есть две причины: во-первых, неудобно вести общие рассуждения, не имея перед глазами цифр и лишь ссылаясь не справочную литературу; во-вторых, в некоторые данные введены поправки согласно новой информации об измерениях соответствующих физических параметрах, в-третьих, таблицы скомпонованы исходя из последовательности именно этих текстов.

Итак, из приведенной таблицы видно, что расхождения по угловому наклону плоскостей орбит невелики, (всегда менее 18%),(только пояс астероидов лежит в плоскости, наклон которой составляет 9.5о) что, в некотором смысле, подтверждает гипотезы формирования Солнечной системы: о происхождении планет из дискообразного газового облака, или о возможном отрыве массы солнечного вещества под воздействием космической «катастрофы». Интересным представляется так же тот факт, что по мере увеличения среднего радиуса орбиты планет возрастают и их периоды обращения вокруг Солнца. Причем их последовательные пропорции меняются в очень небольшом диапазоне. Для перечисленных планет и в той же последовательности эти пропорции будут выглядеть так:

Для расстояний - 1.86, 1.38, 1.52, 1.8, 2.02, 1.57, 1.33;

Для периодов - 2.58, 1.61, 1.88, 2.5, 2.8, 1.73, 1.51. Для этих параметров также пики приходятся на планету Юпитер.

Такая последовательность распределения пропорций, возможно, также подтверждает формообразование планет Солнечной системы путем отрыва солнечного вещества. К тому же видно, что при относительно «небольших» различиях в угловых скоростях, планеты имеют существенные различия в скоростях линейных.

Если теперь вернуться к эмпирическому правилу Тициуса-Боде, которое говорит о том, что, начиная с третьей планеты, расстояния между ними соответствуют геометрической прогрессии, члены которой преобразуются по формуле: а(n) = (а1(n) + 4)/10, где а1 – и есть члены геометрической прогрессии. При этом погрешность составляет не более 3%. Соответствующий ряд дает значения расстояний орбит планет, выраженных в а.е.

Интересным представляется оценить вращающий момент планет и тенденцию в его изменении от центра системы к периферии, а также другие физические параметры системы. Для этого приведем еще одну таблицу, в которой сосредоточены гравитационные характеристики планет.

Небесное масса масса диаметр плотность гравитац. гравитац.

тело относ. абс. экватор. средняя const относит.

кг г/м3 м/с2

Солнце 332958 1.99*1030 117.5 1.43 270 27.6

Меркурий 0.0543 32*1022 0.38 5.45 3.7 0.38

Венера 0.0814 48*1022 0.95 5.11 8.8 0.90

Земля 1 598*1022 1 5.52 9.8 1.00

Марс 0.107 64*1022 0.53 3.95 3.72 0.38

Астероиды 0.001 0.6*1022 - - - -

Юпитер 317.4 20*1026 11.11 1.34 23.1 2.35

Сатурн 95.08 57*1025 9.41 0.71 9.0 0.92

Уран 14.61 87*1024 3.98 1.48 9.0 0.92

Нептун 17.23 102*1024 3.88 2.06 11.3 1.15

Плутон 0.87 52*1023 0.47 4.47 4.9 0.5

Луна 0.012 72.*1022 - 3.35 1.2 0.12

Подробно информация о телах Солнечной системы будет проанализирована в следующем разделе. Хотелось бы только сказать несколько слов по поводу данных, приведенных в этой таблице.

Во-первых, некоторые значения, приведенные в ней, пришлось пересчитывать, так как величины одних и тех же параметров, приведенные у разных авторов, существенно разняться. Немного не ясно, как можно серьезно говорить о теориях и гипотезах по вопросам строения Солнечной системы, столь небрежно относясь к ее реальным физическим параметрам. Как тогда можно отличить несовершенство или ошибочность тех или иных гипотез от простого неумения ими пользоваться?

Во-вторых, из приведенных в таблице данных хорошо видно соотношение масс Солнца и остальной массой всех планет и астероидов вместе взятых. Если же сравнить геометрические размеры космических тел Солнечной системы и размеры их орбит (особенно внешней граничной планеты – Плутон), становится очевидным значение, которое имеет во Вселенной «пустое космическое пространство». Так же на основе этой таблицы хорошо видна сравнительная интенсивность гравитационного воздействия небесных тел как функции их массы.

Чтобы завершить общее описание физических и функциональных связей элементов Солнечной системы, приведем еще одну таблицу.
Небесное Расст.от Земли Средняя Гравитац. возд. П-од осевого

Тело в млн. км температура на Землю вращения

мин. макс. в град. Со мин. макс. земн. сутк.

Солнце 151.5 146.5 5500 0.6186 0.5784

Меркурий 92 208 +340 0.00000024 0.00000005 58

Венера 42 258 +480 0.00001838 0.00000049 243

Земля - - +12 983 978 1

Марс 78 378 -53 0.00000008 0.00000003 1

Юпитер 628 928 -160 0.00003231 0.00001480 9,4 час

Сатурн 1276 1576 -190 0.00000240 0.00000153 10 час

Уран 2419 3013 -210 0.00000010 0.00000006 10 час

Нептун 4346 4646 -160 0.00000004 0.00000004 15 час

Плутон

Луна 0.405 0.363 0.00371846 0.00306200
Информативность этой таблицы так же оказывается достаточно высокой, ибо на ее основе можно сделать немало выводов о характере физических особенностей Солнечной системы. Все подробности будут изложены в следующем разделе, однако, здесь хотелось бы отметить следующее.

Во-первых, цифры говорят о причине того, почему Луна повернута к Земле все время одним и тем же полушарием.

Во-вторых, из таблицы видно, что по абсолютной величине гравитационное воздействие на Землю со стороны Солнца на 2.5 порядка больше, чем Луны. С чем же связано то, что мы говорим о приливном воздействии Луны? Вся суть заключается в том, что суточное приливное влияние имеет большой градиент воздействия, его легко заметить и замерить. И хотя перепады солнечной гравитации, по отношению к гравитации лунной, составляют более 1000%, изменения эти происходят не в течение суток, а в течение земного года, что существенно снижает градиент этого процесса. О другом важном факторе влияния на Землю солнечной гравитации можно говорить в смысле годового изменения эксцентриситета земного ядра, но этот вопрос подробно будет рассмотрен в другом разделе.

Перечислив некоторые основные гипотезы о процессах эволюции Солнечной системы и рассмотрев ее основополагающие свойства, можно сделать выводы, что некоторые вопросы остаются не решенными и сегодня. Следует заметить, что таких вопросов несравненно больше, чем тех, о которых можно, хотя бы приближенно сказать, что здесь долее или менее все ясно. Итак, в чем же основные предметы нашего любопытства? Так о них пишут уважаемые авторы:

Во-первых, до сих пор не удалось определиться с вопросом о способе образования Солнечной Системы как комическом элементе Галактики и Вселенной.

Во-вторых, почему подавляющая часть массы заключена в Солнце и почему, несмотря на это 98% орбитального момента несут в себе планеты.

В-третьих, почему плоскости орбит планет и плоскости всех основных спутников лежат в плоскости экватора Солнца.

В-четвертых, почему все планеты, их спутники и само Солнце в своем орбитальном движении и осевом вращении совершают движение в одном направлении
Так хочется немедленно и определенно ответить на все эти вопросы. Ведь такие ответы напрашиваются сами собой и проистекают из совокупности накопленного знания. Но, в тоже время нельзя обойтись без сомнения по поводу того, каков уровень достоверности будет заключен в этих ответах. Особенно руки чешутся, и язык зудит, ответить на второй, третий и четвертый вопросы. А на первый вопрос замечательно ответил Декарт. Скорее всего, чем меньше человек знает, тем меньше сомневается в правоте своих выводов. Так что, вот Вам знание! Ищите ответы!

Не так давно в печати (МН) появилась статья под названием «Гиганты открывают тайны», посвященная вопросу стабильности Солнечной Системы как космического объекта. Действительно, загадочная стабильность Солнечной Системы продолжает будоражить умы ученых астрофизиков. В последнее время наметилось некоторое решение этого вопроса.

Есть основание считать, что на всем протяжении существования Солнечной Системы наклоны осей Меркурия, Марса и Венеры медленно изменялись, в то время как наклоны осей планет гигантов Юпитера, Сатурна и Урана остаются неизменными. Соответственно, их значения составляют от 30 у Юпитера, до 970 для Урана, установились в то время, когда планеты только формировались, то есть около 4,5 млрд. лет назад. В 2006 году новую теорию, объясняющую загадочную стабильность планет-гигантов, то есть постоянство наклона их осей, предложил А. Брунини (Национальный университет Ла-Плата, Аргентина). Согласно этой теории, внешние планеты нашей Солнечной Системы первоначально находились гораздо ближе друг к другу. Гравитационные эффекты от воздействия от пояса астероидов, находящегося вне орбит Нептуна и Плутона, заставили мигрировать планеты-гиганты: Сатурн удалился от Солнца, а Юпитер приблизился к нему. Астрофизики вычислили, что за первые 100 миллионов лет существования Солнечной Системы орбиты Сатурна и Урана стали значительно больше первоначальных. При этом наклоны осей определились в результате гравитационного взаимодействия планет-гигантов в течение периода их миграции и далее уже не менялись. Это, скорее всего, объясняется тем, что планеты-гиганты сильно удалены от Солнца и друг от друга, планеты сильно сжаты, а их спутники имеют суммарные массы много меньше массы планет.

Работа А. Брунини является продолжением исследований А Морбиделли и К. Тсиганиса (французская обсерватория), Хала Левисона (США), Родни Гомеса (Бразильская национальная обсерватория). Кроме того, существует и другая версия, объясняющая большой наклон осей Урана и Нептуна. Согласно ей, это произошло в результате косого удара по планетам небесными телами массой, сравнимой с массой Земли.

По этому вопросу высказал свое мнение К. Холщевников, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой небесной механики Санкт-Петербургского государственного университета.

«О том, что наклоны планет-гигантов близки к постоянным значениям известно давно. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна плоскости его орбиты, в результате чего для Юпитера отсутствует понятие времен года, один день похож на другой, с одинаковой продолжительностью и погодой. Ось вращения Урана, наоборот, лежит почти в орбитальной плоскости, причем северный полюс находится несколько ниже ее, а южный несколько выше. В результате этого времена года на Уране совсем не похожи на земные. Е примеру, есть сезон, во время которого смены дня и ночи практически не происходит. Солнце для воображаемого жителя скверного полюса Урана много-много суток движется вблизи зенита. У Нептуна ось вращения по отношению к плоскости орбиты наклонена под углом 280 (у Земли – около 23,50), поэтому солнечное излучение у ходе нептуновского года варьируется, порождая сезонность, близкую к земной. Правда выражена она существенно слабее, чем на Земле, так как планета Нептун значительно удалена от Солнца. Впрочем, и у планет земной группы ось вращения меняется слабо. Так у Венеры угол наклона оси вращения к плоскости орбиты составляет около 1800, планета очень медленно вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца. У Меркурия угол наклона почти точно равен нулю. Кстати, очень интересно было бы наблюдать за движением Солнца по небосводу Меркурия: бывает, что светило восходит, как положено, на востоке, потом останавливается и затем идет обратно, заходя на востоке. Затем восходит и уже идет, не останавливаясь, к западу. А вот у Марса на протяжении миллионов лет наклон оси испытывает очень большие колебания, что делает марсианский климат крайне неустойчивым. Что касается гипотезы А. Брунини, то она ничем не хуже других и, разумеется, имеет право на существование. Это всего лишь гипотеза, а не сенсация. Вполне возможно, что именно так все и случилось миллиарды лет назад. Ни космические исследования, ни земные наблюдения подтвердить сегодня этого не могут. В недалеком будущем, надеюсь, гипотезу подтвердят или опровергнут, или же подправят.»
3. ^ Немного о небесной механике.
Прежде чем говорить о том, что мы знаем о Солнце и его окружении, необходимо поговорить о тех основных законах, открытие которых позволило человечеству выйти на систематическое изучение ближнего и дальнего космоса. Речь идет о законах Кеплера и законах Ньютона. Конечно, они родились не на пустом месте, их появление было обусловлено всем предшествующим периодом эволюции человеческого знания в области космологии. Некоторый примерный перечень таких открытий был приведен ранее в этой главе. Итак, о некоторых основных положениях небесной механике.

Основой расчетов движения планет вокруг Солнца являются законы И. Кеплера. Вообще, начало создания научной космологии было положено Эммануилом Кантом (1724 – 1804). Основополагающими работами в представлениях о строении Солнечной системы были: Коперник, сумевший отличить истинное движение от кажущегося и показавший, что Земля является планетой; Кеплер, открывший основные законы движения небесных тел; Ньютон, объединивший всю совокупность движений едиными законами природы.

На вопрос Леонардо да Винчи: «Луна тяжелая и плотная, на чем же она держится?», сумел ответить Кеплер, который доказал, что планеты представляют собой систему, которая связана единой силой. Он пытался найти физическое обоснование движения планет, найти силы, которые управляют этим движением. Исходя из того, что Солнце находится в фокусе орбит и что скорости планет и время обращения вокруг Солнца зависит от расстояния от последнего, он сделал вывод, что управляющая сила заключена в самом Солнце. Кеплер знал, что сила света пропорциональна квадрату расстояния освещенного тела от источника света. В своей работе «Гармония Мира» он в решении проблемы тяжести пошел настолько далеко, что задался вопросом: не подчиняется ли ослабление тяжести тому же закону, что и свет. Таким образом, Кеплер был очень близок к открытию закона всемирного тяготения. Он так же пришел к заключению, что для движения планет нужна какая-то подталкивающая сила и, что движение их вокруг Солнца происходит под действием этой силы.

Законы Кеплером были открыты на основе обобщения наблюдательных данных. К тому же, он первый установил, что планеты движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам. Суть законов Кеплера заключается в следующем.

1-й закон Кеплера (1612 г.) звучит так: Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Это – орбитальный закон, который справедлив для любой «звездно – планетарной» системы. Эллиптический рисунок движения орбитальных тел наглядно свидетельствует о всеобщности принципов асимметрии равновесия. Схема такого движения свидетельствует о его фазовости: удаление от центра орбитального движения происходит с потерей его собственной энергии в афелии (самой удаленной точки от Солнца), что сопровождается снижением скорости движения Земли. Затем начинается фаза сближения планеты с Солнцем, сопровождающегося увеличением собственной энергии орбитального тела с постепенным нарастанием скорости движения до своего максимального значения, которое достигается в точке минимального удаления от Солнца - перигелия.

2-ой закон Кеплера (1612 г.) гласит: каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем, площадь сектора орбиты, описанная радиусом – вектором изменяется пропорционально времени. (В равные промежутки времени радиус – вектор описывает равные площади.) Из этого закона следует, что скорость движения планеты, находящейся в перигелии – максимальная, а в афелии – минимальная.

3-ий закон Кеплера (1619 г.): в невозмущенном эллиптическом движении двух материальных точек произведение квадратов времени обращения на суммы масс центральной и движущейся точке относится как кубы больших полуосей их орбит. Математически этот закон может быть записан так:

Т121 + m1) / Т222 + m1) = а1323

И. Ньютон дал эту уточненную формулировку закону Кеплера. Вначале же он звучал так: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их расстояний от Солнца.

Т22 : Т12 = а23 : а13 .

По существу, всеобщность третьего закона подтверждается электростатическим законом Кулона.

Однако все законы Кеплера ориентированы на оценку невозмущенного движения планет и непосредственно могут быть использованы для расчетов орбит лишь в приближенном варианте. Кроме того, на основании своих рассуждений Кеплер пошел по ложному пути, потому, что состояние тогдашней механики не давало ему возможности найти закон, по которому действует притяжение.

Конечно, как указывалось ранее, закон Ньютона (Закон Всемирного Тяготения) родился не на пустом месте. Р. Гук полностью сформулировал эту идею, но не смог ее описать и доказать математически. Для Ньютона тяготение было не просто одним из свойств материи, он считал его главным свойством, ключом к пониманию устройства Вселенной. «Такие свойства тел, которые не могут быть ни усиляемы, ни ослабляемы, которые оказываются присущи всем телам, над которыми возможно проводить испытания, должны быть почитаемы за свойства всех тел вообще». – писал Ньютон в своих работах. «Опираясь на соединение открытых им законов механики и Закона Всемирного тяготения, ученый провозгласил, что задача науки заключается в том, чтобы объяснить устройство Мира в целом, исходя из начал механики. Тысячи астрономов изучали звездное небо, пути планет и Луны. Миллиарды людей каждый день сталкиваются с тем, что все могущее упасть падает. Ньютон первый объявил, что и то, и другое происходит по одному и тому же закону».

Впервые мысль о единой природе тяжести на Земле и тяготения в космосе была доказана систематическими расчетами. Главным для Ньютона было наблюдения (наблюдательный эксперимент). Он нашел для обработки результатов соответствующий математический аппарат, категорически утверждал, что «исследует не виды сил и свойств их, а лишь их величины и математические соотношения между ними». И главное математическое соотношение, полученное им, выглядит так:

F = Gm1m2/R2.

В этом выражении «G» представляет собой гравитационную константу, представляющую собой величину, равную:

6.67*10-11 м3кг-1с-2.

Кроме того, если в механике g=Gm1/R2, то получим стандартное выражение для силы: F = mg.

В дальнейшем, представления о тяготении были несколько развиты и получены представления о напряженности поля тяготения, что подробнее рассмотрено в другом разделе. Знакомясь со взглядами Ньютона на причины возникновения сил тяготения, нельзя не обратить внимание на важное его утверждение, согласно которому взаимодействие тел передается мгновенно. Этому положению уделено отдельное внимание в разделе «гравитация».
1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon Реферат на тему: «Седьмая планета солнечной системы уран»
В солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011...
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon «Мир глазами астронома. Вселенная. Солнце»
Цели урока: познакомить учащихся с наукой, изучающей Вселенную, астрономией; формировать представление о Солнце и планетах Солнечной...
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon План-конспект урока тема урока: «Земля среди других планет Солнечной системы»
А. А. Летягин 6 класс, под общей редакцией В. П. Дронова, М: издательский центр «Вентана-Граф»,2011 г
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon 1. Вопреки установившемуся мнению, кометы, как это принято считать,...
Все это позволило обозначить новое направление в науке кометная метеоритика: изучение выпавшего на Землю кометного вещества, а также...
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon Методическая разработка по окружающему миру 2 класс по теме: Урок...
...
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon Тест. Книга 1 Глава 3 антология научного знания. «Авторитет, основанный...
Мира в ходе эволюции знания нашей цивилизации неоднократно претерпевали изменения по мере расширения знаний в области естествознания....
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon Интеллектуальные активы и инновации: проблемЫ оценки, учета и управления
§1,§2,§4,§5; Глава 3: §1,§3; Глава 4: §1, §2; Заключение), Рогова Е. М. (Глава 1: §7; Глава 2: §3; Глава 3: §2,§4,§5), Воробьев В....
Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon Афанасьева Т. М. Планеты Солнечной системы. Вопросы к кроссворду

Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon Квантово механический расчёт элементов орбит планет Cолнечной системы. Сайнюк Н. Т

Книга 2 Глава 6 Астрономия солнечной системы. Сфера знания это граница области непознанного. «Наше солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет» icon О социально-психологической службе системы образования московской области
Настоящее Положение определяет цели, задачи, направления деятельности, структуру и порядок управления социально-психологической службой...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
edushk.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов