Възраст на небесните тела - ВЪЗРАСТ НА НЕБЕСНИ ТЕЛА. Възрастта на Земята и метеоритите, а оттам косвено и на други тела от Слънчевата система, се определя най-надеждно по методите на ядрената космохронология, например. от количеството на оловните изотопи 206Pb и 207Pb, образувани в изследваните скали в резултат на радиоактивния разпад на изотопите на уран 238U и 235U. От момента на прекратяване на контакта на изследваната скална проба с възможни източници на 238U и 235U (например след отделяне на скалата от стопилката в случай на вулканичен произход или механична изолация в случай на метеорити, което може да бъде фрагменти от по-големи космически тела), образуването на изотопи 206Рb и 207Рb се дължи на присъстващите в пробата уранови изотопи. Тъй като скоростта на радиоактивно разпадане е постоянна, количеството на натрупаните изотопи на оловото характеризира времето, изминало от момента на изолиране на пробата до момента на изследването. На практика възрастта на скалата се определя от съотношението на съдържанието на изотопите 206Pb и 207Pb към съдържанието на естествения изотоп 204Pb, който не е генериран от радиоактивност. Този метод дава оценка до 4,5 милиарда години за възрастта на най-старите скали на земната кора. Анализът на съдържанието на изотопи на олово в железните метеорити обикновено дава оценки до 4,6 милиарда години. Възрастта на каменните метеорити, определена от радиоактивното преобразуване на изотопа на калия 40K в изотопа на аргона 40Ar, варира от 0,5 до 5 милиарда години. Това показва, че някои метеорити са възникнали сравнително наскоро. Анализ на скали, донесени от Луната на Земята, показа, че количеството инертни газове, които те съдържат - продукти на радиоактивен разпад - съответства на възрастта на скалите от 2 до 4,5 милиарда години. По този начин възрастта на лунните скали и най-старите скали на земната кора е приблизително еднаква. Планети от Слънчевата система, но модерни. идеи, възникнали от материя в кондензирана фаза (прахови зърна или метеорити). Следователно планетите са по-млади от някои метеорити. В тази връзка възрастта на Слънчевата система обикновено се оценява на 4,6 милиарда години. Възрастта на отделните звезди и Слънцето се определя въз основа на теорията за структурата и еволюцията на звездите. Според тази теория звездите светят благодарение на гравитационната енергия и ядрената енергия, които се отделят съответно при компресията на звездите и при термоядрени реакции, протичащи в техния център. регион (на различни етапи от еволюцията единият или другият от тези източници на енергия играе преобладаваща роля). Промяната в типа на термоядрената реакция бележи прехода към нов етап от еволюцията (виж Еволюцията на звездите). Продължителността на всеки етап от еволюцията е по-кратка, колкото по-масивна е звездата и като се вземе предвид връзката между масата и светимостта за звездите от главната последователност (виж Фиг. Зависимостта маса - светимост) продължителността се изразява приблизително със следните формули. Продължителност на етапа на звездообразуване (първоначална компресия от протозвезда до звезда от главна последователност) (милиони години) (1) (масата и светимостта L на звезда в дадена фаза на еволюция се изразяват в части от масата и яркостта на Слънцето -). Звездите с ниска маса на този етап могат да имат много голям абс. възраст. Така. най-старите звезди джуджета с по-малки маси (променливи като UV Ceti) все още не са завършили този етап. F-la (1) оценява техните макс. възраст. Продължителността на етапа на изгаряне на водород (престоят на звездата в главната последователност) е най-дългият етап в живота на една звезда, когато източникът на енергия на звездата е термоядрени реакции на водородния цикъл: (милиони години) (2) Сумата tc + tH дава макс. определяне на възрастта на звезда в главната последователност. Продължителността на етапа на изгаряне на хелий (етап на червения гигант) tHe е приблизително 0,1 tH. Сумата tc + tH + tHe оценява макс. възрастта на червения гигант и свръхгиганта. Последващите етапи на еволюция, свързани с "изгарянето" на въглерод и силиций в звездите, са мимолетни и характерни за масивните свръхгигантски звезди (те завършват еволюцията си с експлозия, вижте Супернови). В този случай могат да се образуват неутронни звезди и черни дупки (вижте Гравитационен колапс). Звездите с маса в процеса на еволюция стават, очевидно, бели джуджета. Няма оценки за продължителността на съществуването на звездите на тези етапи. По този начин е възможно да се установят граници на възрастта на звезда с дадена маса, която е в един или друг етап на еволюция, но дали е в началото на този етап или вече е почти преминала, е много по-трудно да се определи . Директна оценка на възрастта на една звезда може да се получи чрез сравняване на процента на водород и хелий в нейното ядро ​​(намерено чрез изчисляване на вътрешната структура на звездата) и обвивката (намерено от спектъра на звездата). При условие, че външната страна не е смесена. и вътрешни слоеве, но промените в състава на звездата в центъра, причинени от термоядрени процеси, биха могли да определят нейната възраст. За съжаление съотношението на хелий към водород и звезди се оценява много грубо и само за звездите спектърът. класове О и В, в спектрите на които се наблюдават силни хелиеви линии. За Слънцето тази оценка е много приблизителна - 5 милиарда години от началото на етапа на изгаряне на водорода. Това е в съответствие с оценките за възрастта на Слънчевата система, но също така е възможно Слънцето да е с 1-2 милиарда години по-старо от нея. Ако възрастта на Слънцето е 5 милиарда години, тогава, според формула (2), то ще остане на главната последователност още около. 5 милиарда години. Все още не е ясно дали след това ще премине през етапа на червения гигант или веднага ще стане бяло джудже, въпреки че първото е по-вероятно. В най-старите известни звездни купове звезди със слънчева маса или малко по-малка все още заемат главната последователност и тяхната по-нататъшна еволюция все още не е известна с достатъчна пълнота. Съдейки по хим. състав, Слънцето не се появява. на същата възраст като Галактиката, тя е по-млада, въпреки че е една от най-старите галактически звезди. диск. Фиг. 1 Определяне на възрастта на звездните купове с помощта на диаграмата цвят - светимост на няколко отворени звездни купове и един кълбовиден куп MH, B - V - цветен индекс. Всяка точка от главната последователност съответства на максималната възраст tc + tH на звездите (на фигурата вдясно). Точката, в която звездите на купа изключват главната последователност, показва възрастта (tc + tH) на звездите на купа. Възрастта на звездните купове и асоциациите, в които звездите са възникнали почти едновременно, се оценява много по-надеждно от възрастта на отделните звезди. Най-масивните звезди в отворените клъстери бързо напредват в еволюцията си, напускайки главната последователност и ставайки червени гиганти или (най-масивните) свръхгиганти. На диаграмата на Hertzsprung-Russell на такъв клъстер (фиг. 1) е лесно да се разграничат онези звезди, които завършват престоя си в главната последователност и се готвят да я напуснат. F-la (2) дава оценка на възрастта на тези звезди и следователно на целия клъстер. Най-младите отворени клъстери се оценяват на 1 милион години, най-старите са на 4,5-8 милиарда години (с различни предположения за количеството водород, превърнато в хелий). Възрастите на кълбовидните звездни купове се оценяват по подобен начин, въпреки че диаграмите на Херцшпрунг-Ръсел за кълбовидните купове имат своите разлики. Обвивките на звездите в тези клъстери съдържат значително по-малко химически елементи, по-тежки от хелий, тъй като клъстерите се състоят от най-старите звезди в Галактиката (те почти не включват тежки елементи, синтезирани в други звезди; всички тежки елементи, присъстващи там, са синтезирани сами по себе си ). Оценките за възрастта на кълбовидните купове варират от 9 до 15 милиарда години (с грешка от 2-3 милиарда години). Възрастта на Галактиката се оценява в съответствие с теорията за нейната еволюция. През първите милиарди години първичният газов облак (протогалактика) очевидно се е разпаднал на отделни групи, което е довело до кълбовидни купове и сферични звезди. подсистеми на Галактиката. По време на еволюцията експлодиращите звезди от първо поколение изхвърлят в космоса газ, смесен с тежки химикали. елементи. Газът се концентрира към галактиката. равнина и от нея са се образували звездите от следващото поколение, съставлявайки система (популация), по-компресирана към равнината. Обикновено са няколко. популации, характеризиращи се с различия в свойствата на включените в тях звезди, съдържанието на тежки елементи в техните атмосфери (т.е. всички елементи с изключение на H и He), формата на обема, зает в Галактиката, и различни възрасти (таблица). Състав и възраст на някои видове популации на галактиката Популации на галактиката Съдържание на тежки химикали. елементи, % Гранична възраст, милиарди години Кълбовидни купове, звезди субджуджета, краткопериодични цефеиди 0,1 - 0,5 12 - 15 Дългопериодични променливи, високоскоростни звезди 1 10 - 12 Звезди от главната последователност от слънчев тип, червени гиганти, планетарни мъглявини, нови звезди 2 5 - 7 Звезди от спектрален клас A 3 - 4 0.1-5 Звезди от класове O и B, свръхгиганти 3 - 4 0.1 Възрастта на Галактиката може също да бъде оценена чрез времето, необходимо за образуване на наблюдаваното количество от тежки елементи в него. Техният синтез очевидно е спрял в нашия регион на Галактиката с формирането на Слънчевата система (т.е. преди 4,6 милиарда години). Ако синтезът настъпи внезапно, за сравнително кратко време, тогава за формирането на модерното. съотношението на изотопите на тежките елементи, то трябва да се е случило 4-6 милиарда години преди появата на Слънчевата система, т.е. преди 9 - 11 милиарда години. Отнася се. Кратката продължителност на периода на интензивен синтез се потвърждава от анализа. състав на тези елементи и астроном. данни - звездообразуването в Галактиката е било особено интензивно в началния период. По този начин възрастта на Галактиката, определена от синтеза на елементи, варира от 9 до 11 милиарда години. Възрастта на наблюдаемата част от Вселената (Метагалактиката) се определя според закона за разширението на Метагалактиката. Според закона на Хъбъл галактиките се отдалечават една от друга със скорост 50-100 km/s на Mpc. Ако тази скорост се е променила малко от началото на разширяването, тогава реципрочната стойност на скоростта дава оценка на макс. възраст на Метагалактиката: 1/50 km-1.s.Mpc 20 милиарда години и 1/100 km-1.s.Mpc 10 милиарда години. Въпреки това, обикновено се приема, че разширяването на Метагалактиката се забавя с времето, така че нейната възраст трябва да е малко по-млада. Оценката на възрастта до голяма степен зависи от точността на определяне на константата на разширение и от големината на забавянето, т.е. предполагаемия модел на света (вижте Космология). Лит.: Струве О., Линдс Б., Пиланс Е., Елементарна астрономия, прев. от английски , 2-ро изд., М., 1967; Харли П. М., Възрастта на Земята, прев. от англ., М., 1962; Фаул Г., Възраст на скали, планети и звезди, прев. от англ., М., 1968; Соботович Е.В., Изотопна космохимия, М., 1974. (Ю.П. Псковски)

Урок 33

Предмет:Произход на Слънчевата система

Мишена:Възраст на Земята и други тела от Слънчевата система. Радиоизотопен метод за определяне. Основни закономерности в Слънчевата система. Теории за образуването на Слънчевата система (Кант, Лаплас, Шмид и др.).

Задачи :
1. Образователни: въведе понятията: радиоизотопен метод, възраст на обектите на Слънчевата система.

2. Образователни: разпространяват идеята за развитие (еволюция) от определени небесни тела (планети) до Слънчевата система и цялата Вселена.

3. Развитие: Формиране на умения за анализиране на информация, обясняване на свойствата на системите и отделните тела въз основа на най-важните физически теории, използване на обобщен план за изучаване на последователността на еволюцията и правене на изводи.
Зная:

– радиоизотопен метод за определяне на възрастта, възрастта на Слънчевата система (Слънце, Земя и Луна), някои закономерности в Слънчевата система, съвременна теория за формирането на Слънчевата система.
Умейте да:

– изчисляване на възрастта по радиоизотопния метод.

По време на часовете:

1. Нов материал

Разделът от астрономията, който изучава произхода и еволюцията на небесните тела - звезди (включително Слънцето), планети (включително Земята) и други тела от планетарната система, се нарича космогония.
1. Възраст на телата на Слънчевата система
Определяне на възрастта въз основа на употреба радиоизотопен метод- изследване на съдържанието на радиоактивни елементи (изотопи на химични елементи) в скалите. Методът е предложен през 1902 г Пиер Кюрии разработен съвместно с Ърнест Ръдърфорд().
Радиоактивният разпад зависи от външни фактори (T, p, химични взаимодействия) и броят на разпадналите се атоми се определя по формулата N=No.2-t/T, където T е полуживотът. Например U235 има период на полуразпад от 710 милиона години, а U,5 милиарда години. Възрастта се изчислява чрез съотношението Pb206/U238, тъй като оловото е крайният нерадиоактивен продукт на разпадане.
Методът на абсолютната геохронология за последните 60 хиляди години е радиовъглеродният метод, базиран на излъчването на радиоактивен 14C, открит по време на изследването на процеса на фотосинтеза през 1941 г. в Бъркли М. КаменИ С. Рубенс разработен период на полуразпад от 5568 години Уилард Франк Либи(1946 г., САЩ). На Земята има 350 изотопа за 94 химични елемента.
Възрастта на Слънцето е 4,9 милиарда години, тоест принадлежи към звездите от второ поколение, възникнали от газово-прахови комплекси.
Смята се, че Слънчевата система е на повече от 4,6 милиарда години.
Последните проучвания в края на 2005 г. показаха, че възрастта на Луната е 4 милиарда 527 милиона години. Според учените грешката в измерването може да бъде максимум 20-30 милиона години.
Възрастта на най-старите скали на Земята (кора) е 3960 милиона години.
Вулканичните и седиментните скали от комплекса Пилбара, западно от Голямата пясъчна пустиня в Австралия, са едни от най-старите скали на Земята, показващи, че животът е възникнал на планетата Земя преди 3,416 милиарда години.

2. Закономерности в Слънчевата система
Космологичната хипотеза за формирането на Слънчевата система трябва да обясни закономерностите, наблюдавани в нея. Ето някои от тях:
1 . Орбитите на всички планети лежат практически в една и съща равнина, която се нарича равнина Лаплас.
2 . Ексцентрицитетите на орбитите на планетите са много малки.
3 . Средното разстояние на планетите от Слънцето следва определена закономерност, която се нарича Правилото на Тиций-Боде .
4 . Планетите се движат около Слънцето в посоката на неговото въртене, както и повечето от техните спътници.
5 . Астероидите (главният пояс) се намират на такова разстояние от Слънцето, където според правилото на Тиций-Боде трябва да има планета.
6 . Всички планети от Слънчевата система, с изключение на най-близките до Слънцето планети Меркурий и Венера, имат естествени спътници.
7 . Съществува положителна връзка между ъгловата скорост на въртене на планетите и тяхната маса: колкото по-голяма е масата, толкова по-голяма е скоростта на въртене. Изключенията отново са Меркурий и Венера.
8. В параметрите на движенията на планетите и техните спътници се поддържат съизмеримости, показващи резонансни явления.
9. Повечето планети (с изключение на Венера и Уран) се въртят в същата посока като орбитата си около Слънцето.
10. Планетите представляват 98% от импулса в Слънчевата система с едва 0,1 слънчеви маси.
11. Според физическите си характеристики планетите се разделят рязко на земни групи и гиганти.
12. Равенството на ъгловите размери на Слънцето и Луната при наблюдение от Земята, познато от детството и ни дава възможност да наблюдаваме пълни (не пръстеновидни) слънчеви затъмнения.
13. Равенство на съотношенията на диаметъра на Слънцето към диаметъра на Земята и разстоянието от Слънцето до Земята към диаметъра на Слънцето с точност 1%: 1390000: 12751 = 109 и: 1390000 = 108
14. Периодът на въртене на Луната около Земята е равен на периода на нейното въртене около оста си (сидеричен лунен месец, 27,32 дни) и карингтоновия период на въртене на Слънцето (27,28 дни). Шугрин и Обут посочват, че преди 600-650 милиона години синодичният лунен месец е бил равен на 27 съвременни дни, т.е. е имало точен резонанс със Слънцето.
15. "Слънчев площад". Интересно свойство на периодичността на слънчевата активност, датиращо от 1943 г. Средната стойност на продължителността на цикъла на слънчевата активност е дадена за 17 цикъла (128 години), средната стойност за пост-максимум (периодът максимум-минимал на слънчевия цикъл) P = 6,52 години, както и средната стойност за пре-максимум (минимално-максималния период на слънчевия цикъл) N = 4,61 години. В този случай се наблюдава следният модел: (6.52)2/(4.61)2=42.51/21.25=2 или P/N=√2.
И други модели. При създаването на хипотеза за формирането на Слънчевата система е необходимо да се вземат предвид и да се обяснят всички закономерности.

3. Хипотези за образуването на Слънчевата система

Хипотезите за формирането на нашата Слънчева система могат да бъдат разделени на две групи: катастрофалниИ еволюционен. Космогонични хипотези
Първите хипотези се появяват много преди много важни модели на Слънчевата система да станат известни. Като отхвърлим теориите за създаването на Слънчевата система като едновременен акт на божествено сътворение, ще се спрем на най-значимите теории, в които произходът на небесните тела се обяснява като резултат от естествен процес и съдържа правилните идеи.
1 . Хипотеза Кант- първата универсална натурфилософска концепция, развита през годините. Според неговата хипотеза небесните тела произхождат от гигантски студен облак прах под въздействието на гравитацията. Слънцето се формира в центъра на облака, а планетите в периферията. Така първоначално е изразена идеята, че Слънцето и планетите са възникнали едновременно.
2 . Хипотеза Лаплас- през 1796 г. изложи хипотеза за произхода на Слънчевата система от една гореща въртяща се газова мъглявина, без да познава теорията И. Кант. Планетите се раждат на границата на мъглявината чрез кондензация на охладени пари в екваториалната равнина и от охлаждането мъглявината постепенно се свива, върти се все по-бързо и по-бързо и когато центробежната сила стане равна на гравитационната сила, се образуват множество пръстени, които , кондензиране, разделяне на нови пръстени, първо създаде газови планети, а централният съсирек се превърна в Слънцето. Газовите планети се охлаждаха и свиваха, образувайки пръстени около тях, от които след това се появиха спътници на планетите (смятах, че пръстенът на Сатурн е правилен в моите разсъждения). На теория формирането на всички тела на Слънчевата система: Слънцето, планетите, спътниците става едновременно. Дава 5 факта (очевидно недостатъчно) - характеристики на Слънчевата система, базирани на закона за гравитацията. Това е първата теория, разработена в математическа форма и съществувала почти 150 години, до теорията.
Хипотезата на Кант-Лаплас не може да обясни защо в Слънчевата система повече от 98% от ъгловия момент принадлежи на планетите. Английски астрофизик изследва подробно този проблем. Хойл. Той посочи възможността за прехвърляне на ъглов момент от „прото-слънцето“ към околната среда с помощта на магнитно поле.
3. Една от най-често срещаните катастрофални хипотези беше хипотезата Дънки. Според тази хипотеза една звезда е преминала близо до Слънцето и с привличането си е изтръгнала поток от газ от повърхността на Слънцето, от който са се образували планетите. Основният недостатък на тази хипотеза е, че вероятността звездата да бъде на близко разстояние от Слънцето е много малка. Освен това през четиридесетте и петдесетте години, когато се обсъждаше тази хипотеза, се смяташе, че съществуването на множество светове не изисква доказателство и следователно вероятността за формиране на планетарна система не трябва да бъде малка. Съветският астроном Николай Николаевич Парийски със своите изчисления убедително показа незначителната вероятност за образуване на планетна система и следователно живот на други планети, което противоречи на преобладаващите възгледи на философите по това време. Твърди се, че идеята за изключителността на слънчевата планетарна система е довела до идеалистичната концепция за антропоцентризъм, с която ученът материалист не може да се съгласи.
4. Другсъвременна катастрофална хипотеза. В началния момент е съществувало Слънцето, протопланетна мъглявина и звезда, която в момента на преминаване близо до Слънцето е избухнала и се е превърнала в свръхнова. Ударните вълни изиграха решаваща роля при формирането на планети от този протопланетен облак. Тази хипотеза получи силна подкрепа, както той пише в книгата „Парадът на планетите“, в резултат на анализ на химическия състав на големия метеорит Алиенде. Оказа се, че има необичайно високо количество калций, барий и неодим.
5. Още по-интересна е катастрофалната хипотеза на руския астрофизик, професор в университета в Санкт Петербург, Кирил Павлович Бутусов, който предсказа наличието на планети отвъд Нептун в началото на 70-те години. Американците, наблюдавайки комети с дълги периоди на въртене около Слънцето, стигнаха до извода, че на голямо разстояние от нашата звезда има известно масивно тяло, „кафяво джудже“, и го нарекоха Луцифер. Бутусов нарече тази предполагаема втора звезда на Слънчевата система Раджа Слънце с маса около 2% от Слънцето. Тибетските легенди пазят сведения за него. Ламите я смятат за метална планета, като по този начин подчертават нейната огромна маса въпреки сравнително малкия й размер. Движи се по много издължена орбита и се появява в нашия район веднъж на 36 хиляди години. Бутусов предполага, че Кралят Слънце някога е изпреварвал Слънцето в своето развитие и е бил главната звезда на двоичната система. След това, следвайки естествените процеси, той премина през фазата на червения гигант, експлодира и в крайна сметка се превърна в бяло и след това в кафяво джудже. Планетната система включваше Юпитер, Нептун, Земя и Меркурий. Може би върху тях е имало живот, който е бил няколкостотин милиона години по-напред от съвременния живот (в противен случай как да се обясни наличието на човешки следи до следи от динозаври?). Останалите планети принадлежаха на Слънцето. След като силно загубил масата си, Раджа-Слънцето прехвърлило своята „свита“ на сегашното Слънце. По време на всички тези космически смущения Земята прихвана Луната от Марс. Много легенди казват, че преди нашата планета не е имала сателит. Може би все още има няколко планети около Раджа-Слънцето с непропорционално по-висока цивилизация от нашата. И те инспектират Земята оттам. Но това, което говори срещу Раджа Слънцето, е фактът, че Бутусов очакваше то да се появи до 2000 г., но то така и не се появи.
5 . Общоприетата съвременна теория е теорията на Шмид.
Космологични модели

1. Глобът, в който се появява протозвездата (по-специално нашето Слънце), се свива, увеличавайки скоростта на въртене. Тъй като протозвездата се свива по-бързо, тя образува диск от материал около бъдещата звезда. Част от първата част от материала на близкия диск пада върху формиращата се звезда под въздействието на гравитацията. Газът и прахът, останали в диска и притежаващи излишък на въртящ момент, постепенно се охлаждат. Около протозвездата се образува газово-прахов протопланетен диск.
2. Охладената материя в диска, ставайки по-плоска, ставайки по-плътна, започва да се събира в малки бучки - планетезимали, образувайки рояк от милиарди бучки с размер около километър, които се сблъскват по време на движението си, срутват се и се обединяват. Най-големите оцеляха - образувайки планетарни ядра и с нарастването им нарастващата гравитационна сила допринесе за абсорбцията на близките планетезимали и привличането на околния газ и прах. Така след 50 милиона години се образуват гигантски газови планети. В централната част на диска протозвездата се разви допълнително - компресира се и се затопли.
3. След 100 милиона години протозвездата се превръща в звезда. Полученото лъчение загрява облака до 400 K, образува се зона на изпарение и водородът и хелият започват да се изтласкват на по-далечно разстояние, оставяйки по-тежки елементи и съществуващи големи планетезимали (бъдещи земни планети) наблизо. В процеса на гравитационна диференциация на материята (разделяне на тежка и лека) се образува ядрото на планетата и нейната мантия.
4. Във външната, по-отдалечена от Слънцето част на Слънчевата система в 5 часа сутринта. Тоест, образува се зона на замръзване с температура около 50 К и тук се образуват големи планетарни ядра, които се оказват способни да задържат известно количество газ под формата на първичен облак. Впоследствие в него и от останките на пръстена се образуваха голям брой сателити.
5. Луната и спътниците на Марс (както и някои спътници на гигантските планети) са бивши планетезимали (по-късно астероиди), задържани (уловени) от гравитационните сили на планетите.
Тук друга теория за образуването на слънчевата система :
Отначало Слънцето се движеше по орбита около центъра на галактиката напълно само.
Материалните тела с характеристиките на планети, които в момента са част от нашата слънчева система, също са съществували самостоятелно, без никаква връзка помежду си, въпреки че са били разположени в относителна близост до Слънцето и са се движели в същата посока като него. Всеки от тези обекти, намиращ се на определен етап на развитие, беше заобиколен от дълбок вакуум, чието ниво пряко зависи от размера на небесното тяло. Слънцето имаше най-голяма маса, което естествено обуслови наличието на най-силно разреждане около него. Следователно именно там бяха насочени най-мощните потоци от гравитационна материя, които, срещайки планети по пътя си, започнаха бавно да ги придвижват към Слънцето.
Меркурий беше първият, който влезе в зоната на околослънчевата гравитация. Когато се приближи до звездата, от слънчевата страна започна да изпитва липса на гравитационни маси, необходими за собствената си еволюция, което я принуди да се отклони от праволинейната посока и да обиколи Слънцето. Преминавайки последния, Меркурий се отдалечи от него, но под натиска на насрещните потоци материя беше принуден да се върне назад, повтаряйки отново и отново възвратно-постъпателните въртеливи движения около центъра на получената система от тела по своята елиптична орбита, докато добавяйки свой собствен вакуум към околослънчевата празнота. Това се изразява в наличието на празнота не само около самата планета, но и в нейното формиране по цялата орбита, по която се движи Меркурий.
Така започна да се създава нашата слънчева система.
Втората Венера се появи в обкръжението на Слънцето, което почти точно повтори съдбата на Меркурий, заемайки следващата орбита след него. Венера придобива своето въртене около собствената си ос, което е различно от другите планети, в процеса на нейното формиране и по никакъв начин не е свързано с формирането на Слънчевата система.
Земята и други материални обекти със спътници участваха в орбитално движение около Слънцето, като вече имаха собствена система от тела.
Астероидният пояс, който съществува зад Марс, разположен в орбита, несъмнено преди е принадлежал на малката, практически невъртяща се планета Фаетон, която се срина преди около 65 милиона години. Пръстените около някои планети имат подобна природа. По-голямата част от експлодиралите космически обекти се събраха и бяха равномерно разпределени в целия орбитален вакуум, образуван по време на тяхното въртене преди катастрофата.
Непрекъснатото движение на гравитационните маси към центъра на Слънчевата система все още не само променя качественото състояние на последната, но и придвижва към нея свободни материални обекти, които в далечно бъдеще ще станат спътници на Слънцето.
Така се формира нашата Слънчева система, но процесът на нейното попълване с нови небесни тела не е завършен, той ще продължи много милиони години.
Но на колко години е слънчевата система? Учените са установили, че в продължение на около триста милиона години Земята е била ледена топка. В тази връзка може да се предположи, че през този период температурата на Слънцето е била относително ниска и неговата енергия не е била достатъчна, за да осигури топлинен режим на нашата планета, сравним със сегашния. Но такова предположение е напълно неприемливо, тъй като дори Марс, който се намира на много по-голямо разстояние от Слънцето от Земята и получава много по-малко топлинна енергия, не се е охладил до толкова ниска температура.
По-правдоподобно обяснение за явлението глобално заледяване на Земята е, че тогава тя е била много далеч от Слънцето, т.е. извън пространството на съвременната Слънчева система. От това следва важно заключение: преди триста милиона години Слънчевата система не е съществувала като такава; Слънцето се е движело през просторите на Вселената само, в най-добрия случай, заобиколено от Меркурий и Венера.
Така може категорично да се твърди, че приблизителната възраст на Слънчевата система е значително по-малка от триста милиона години!

Една от съвременните теории за формирането на Земята

4. Планети около други звезди (екзопланети) V Уикипедия
Мислите за съществуването на други светове са изразени от древногръцките философи: Лиукип, Демокрит, Епикур. Също така, идеята за съществуването на други планети около звездите е изразена през 1584 г. от Джордано Бруно (1548-02/17/1600, Италия). Към 24 април 2007 г. са открити 219 извънслънчеви планети в 189 планетарни системи, 21 многобройни планетарни системи. Първата екзопланета е открита през 1995 г. близо до звездата 51 Pegasi, разположена на 14,7 pc от нас от астрономи от Женевската обсерватория Мишел МАЙОР(М. Кмет) и Дидие КВЕЛОЗ(Д. Келоз).
Професор по астрономия в Калифорнийския университет в Бъркли Джефри Марси(Джефри Марси) и астроном Пол Бътлър(Пол Бътлър) от университета Карнеги обяви на 13 юни 2002 г. откриването на планета от клас Юпитер, която обикаля около своята звезда на разстояние, приблизително равно на това, на което нашият Юпитер обикаля около Слънцето. Звездата 55 Cancri е на 41 светлинни години от Земята и е вид звезда, подобна на слънцето. Откритата планета е отдалечена от звездата с. 5,5 астрономически единици (Юпитер на 5,2 астрономически единици). Орбиталният му период е 13 години (за Юпитер - 11,86 години). Маса - от 3,5 до 5 маси на Юпитер. Така за първи път от 15 години наблюдения международен екип от „ловци на планети около други звезди“ успя да открие планетарна система, наподобяваща нашата. В момента има седем известни такива системи.
Студент от Университета на Пенсилвания, използващ орбиталния телескоп Хъбъл Джон Дебес(John Debes), работещ по проект за търсене на звезди в други системи, в началото на май 2004 г. за първи път в историята снима планета в друга система, разположена на разстояние приблизително 100 светлинни години от Земята, потвърждавайки наблюдението в началото на 2004 г. с телескопа VLT (Чили) и първата снимка на спътник около звездата 2M 1207 (червено джудже). Масата му се оценява на 5 маси на Юпитер, а орбиталният му радиус е 55 AU. д.

Вкъщи:

Закономерността в разпределението на разстоянията на планетите от Слънцето се изразява чрез емпиричната зависимост А. д.което се нарича Правилото на Тиций-Боде.Не се обяснява с нито една от съществуващите космогонични хипотези, но е интересно, че Плутон явно не се вписва в таблицата, която го илюстрира. Може би това е и една от причините за решението на IAC ( какво е включено в определението за планета?) относно изключването на Плутон от списъка на големите планети? [Определението за планета включва три условия: 1) обикаля около Слънцето, 2) е достатъчно голяма (повече от 800 km) и масивна (над 5x1020 kg), за да приеме сферична форма, 3) няма тела със сравними размери близо до своята орбита. Тази причина също е подходяща, тъй като има тела в пояса на Кайпер, които са по-големи от Плутон.]

Съвременните теории за вътрешната структура на небесните тела, както и планетарната космогония, използват резултатите от изследванията на възрастта на скалите, слънчевите неутрино или други данни, получени от изучаването на външния слой на небесното тяло, като първоначална, експериментална основа за оценка възрастта на небесните тела.

Тъй като въз основа на модела на вихровата космогония небесните тела са създадени чрез натрупване на космическа материя, следва заключението, че всеки вътрешен слой трябва да има своя собствена възраст, надвишаваща възрастта на външния слой на същата планета или звезда. Следователно, от изследванията на външни скали или радиация, излъчвана от тези скали, е невъзможно да се оцени възрастта на вътрешното вещество или на небесното тяло като цяло.

Въз основа на вихровата гравитация и създаването на небесни тела е допустимо да се определи възрастта на планетите, като просто се раздели масата на планетата на съответното годишно увеличение на масата на тази планета.

Като се вземе предвид горното, възрастта на Земята е 15,6 милиарда години.

ТЪМНА МАТЕРИЯ

Както е известно, в средата на миналия век при изследване на структурата на галактиката беше открито несъответствие между разпределението на звездите и разпределението на гравитационния потенциал.

Научното мнение беше разделено на две групи.

Някои учени твърдят, че теорията на Нютон за гравитацията, получена от наблюдения на планети в Слънчевата система, не е вярна в по-големи астрономически мащаби

Повечето изследователи са съгласни, че част от материята (30%) не излъчва фотони, така че не се вижда. Но именно тази материя балансира гравитационния потенциал в галактиката. Невидимата материя се нарича тъмна материя.

Очевидно теорията за вихровата гравитация не е трудно да обясни този астрономически „парадокс“, тъй като силата на универсалната гравитация не зависи от масите на звездите, а само от скоростта на въртене на вихрите и градиента на налягането на галактическия етер. Големината на вихровата гравитация във всяка галактика може да се определи в съответствие с гл. 2.1. Получената стойност на гравитационната сила напълно балансира центробежните сили на звездите и по този начин не е необходимо да се използва хипотетична тъмна материя.

Възрастта на Земята се определя по различни методи. Най-точният от тях е определянето на възрастта на скалите. Състои се от изчисляване на съотношението на количеството радиоактивен уран към количеството олово, открито в дадена скала. Факт е, че оловото е крайният продукт от спонтанния разпад на урана. Скоростта на този процес е точно известна и не може да бъде променена по никакъв начин. Колкото по-малко остава уран и колкото повече олово се натрупва в скалата, толкова по-стара е нейната възраст. Най-старите скали в земната кора са на няколко милиарда години. Земята като цяло очевидно е възникнала малко по-рано от земната кора. Изследването на фосилизирани останки от животни и растения показва, че през последните стотици милиони години радиацията на Слънцето не се е променила значително. Според съвременни оценки възрастта на Слънцето е около 5 милиарда години. Слънцето е по-старо от земята

Има звезди, които са много по-млади от Земята, например горещи свръхгиганти. Въз основа на скоростта на потребление на енергия от горещите свръхгиганти може да се прецени, че възможните запаси от тяхната енергия им позволяват да я изразходват толкова щедро само за кратко време. Това означава, че горещите свръхгиганти са млади – те са на 10 6 -10 7 години.

Младите звезди се намират в спиралните ръкави на галактиката, както и газовите мъглявини, от които възникват звездите. Звездите, които не са имали време да се разпръснат от клона, са млади. Когато напуснат клона, те остаряват.

Звездите от кълбовидни купове, според съвременната теория за вътрешната структура и еволюцията на звездите, са най-старите. Те могат да бъдат на повече от 10 10 г. Ясно е, че звездните системи – галактиките трябва да са по-стари от звездите, от които са съставени. Повечето от тях трябва да са поне на 10 10 години

В звездната Вселена се случват не само бавни промени, но и бързи, дори катастрофални. Например, за период от около една година една обикновена на вид звезда пламва като „свръхнова“ (§ 24.3) и през приблизително същото време яркостта й намалява.

В резултат на това вероятно се превръща в малка звезда, съставена от неутрони и въртяща се с период от порядъка на секунда или по-бърз (неутронна звезда). Плътността му нараства до плътността на атомните ядра (10 16 kg/m) и се превръща в мощен излъчвател на радио и рентгенови лъчи, които, подобно на неговата светлина, пулсират с периода на въртене на звездата. Пример за това пулсар, както ги наричат, служи като слаба звезда в центъра на разширяващата се радио мъглявина Рак ($24,3). Вече са известни много останки от експлозии на свръхнови под формата на пулсари и радио мъглявини като мъглявината Рак.

Въпросът за произхода на Слънчевата система трябва да бъде решен заедно с проблема за произхода и развитието на звездите. Може би е трудно да се реши правилно без да се знае как се формират и развиват галактиките.

В повечето съвременни учебници, енциклопедии и справочници възрастта на Слънцето се оценява на 4,5-5 милиарда години. Същото време му е отделено, за да „изгори“.

През първата половина на 20 век развитието на ядрената физика достигна такова ниво, че стана възможно да се изчисли ефективността на различни термоядрени реакции. Както беше установено в края на 30-те години на миналия век, при физическите условия, съществуващи в централната област на Слънцето и звездите, могат да възникнат реакции, които водят до обединяването на четири протона (ядра на водороден атом) в ядрото на хелиев атом. В резултат на такова обединяване се освобождава енергия и, както следва от изчисленията, по този начин се осигурява блясък на Слънцето за милиарди години. Гигантските звезди, които използват своето ядрено гориво (протони) по-обилно, трябва да имат много по-кратък живот от Слънцето - само десетки милиони години. От това през същите тези години беше направен изводът за раждането на такива звезди в наше време. Що се отнася до по-малките звезди като Слънцето, много астрономи продължават да поддържат мнението, че всички те, подобно на Слънцето, са се образували преди милиарди години.

В края на 40-те години V.A. Амбарцумян подходи съвсем различно към проблема за определяне на възрастта на звездите. Тя се основава на обширните наблюдателни данни, налични по това време за разпределението на звезди от различни видове в космоса, както и на резултатите от нашите собствени изследвания на динамиката на звездите, тоест техните движения в гравитационното поле, създадено от всички звезди в Галактиката.
В.А. На тази основа Амбарцумян прави два най-важни извода не само за астрофизиката, но и за цялата естествена наука:

1. Звездообразуването в Галактиката продължава и до днес.
2. Звездите се раждат в групи.

Тези заключения не зависят нито от предположенията за механизма на звездообразуване, който в онези години не е установен със сигурност, нито от природата на източниците на звездна енергия. Те се основават на това, което V.A. Амбарцумян откри нов тип звездни купове, които той нарече звездни асоциации.

Преди откриването на звездните асоциации астрономите знаеха за два типа звездни групи в Галактиката - отворени (или отворени) купове и кълбовидни купове. В отворените клъстери концентрацията на звезди не е много значителна, но те все пак се открояват на фона на звездното поле на Галактиката. Куп от друг тип - кълбовиден - се отличава с висока степен на концентрация на звезди и при недостатъчно добра разделителна способност изглежда като едно тяло. Такъв клъстер се състои от стотици хиляди звезди, създавайки достатъчно силно гравитационно поле, което го предпазва от бързо разпадане. Може да съществува дълго време – около 10 милиарда години. Отвореният куп съдържа няколкостотин звезди и въпреки че е гравитационно свързана система, тази връзка не е много силна. Клъстерът може да се разпадне, както е показано от V.A. Изчисленията на Амбарцумян за няколкостотин милиона години.

Учени от НАСА са определили възрастта на нашата Вселена с безпрецедентна точност. Астрономите го оценяват на 13,7 милиарда години, а първите звезди са се появили 200 милиона години след Големия взрив. От този момент нататък Вселената непрекъснато се разширява, разсейва и охлажда... до пълното несъществуване.

Преди това астрофизиците смятаха, че нашият свят е на възраст от 8 до 20 милиарда години, след което се спряха на диапазона от 12-15 милиарда, запазвайки си правото на 30% грешка. Текущата оценка има допустима грешка от 1%. Що се отнася до „периода на бременност“ на първата звезда, по-рано се предполагаше, че е в диапазона от 500 милиона до един милиард години.
Още по-интересен е качественият състав на материята на Вселената. Оказва се, че само 4% от материята се състои от атоми, които са подчинени на известните закони на електромагнетизма и гравитацията. Други 23 процента се състоят от така наречената „тъмна материя“ (учените знаят малко за нейните свойства). Е, цели 73% от всичко, което съществува, е самата мистериозна „тъмна енергия“ или „антигравитация“, която подтиква Вселената да се разширява. Оказва се, че знаем, че не знаем нищо на 96%.
Денят беше първата естествена единица време, която регулираше работата и почивката. Отначало денят е разделен на ден и нощ, а много по-късно на 24 часа.

Сидеричният ден се определя от периода на въртене на Земята около оста си спрямо всяка звезда.
Истинският пладне настъпва по различно време на различни меридиани на Земята и за удобство конвенцията е да се раздели земното кълбо на часови зони, които преминават през 15 градуса географска дължина, започвайки с меридиана на Гринуич. Това е лондонският меридиан с 0 градуса дължина, а поясът се нарича нулев (западноевропейски).

Секундата е общоприета единица за време; човешкото сърце бие с период от приблизително 1 секунда. Исторически тази единица се свързва с разделянето на деня на 24 часа, 1 час на 60 минути, 1 минута на 60 секунди.

Една атомна секунда е интервал от време, през който се извършват почти 10 милиарда вибрации на Cs атом - (9 192 631 830).

Календарът е система за отчитане на дълги периоди от време, в която се установява определен ред на броене на дните в годината и се посочва началото на отчета.

Определяне на възрастта по спектър

На пръв поглед може да изглежда, че за да се определи съставът на Слънцето или звездата, е необходимо да се извлече поне малко от материята му. Обаче не е така. Съставът на небесното тяло може да се определи, като се наблюдава светлината, идваща от него с помощта на специални инструменти. Този метод се нарича спектрален анализ и е от голямо значение в астрономията.
Същността на този метод може да се разбере по следния начин. Нека поставим непрозрачна преграда с тесен процеп пред електрическата лампа, стъклена призма зад процепа и бял екран малко по-далеч. Нагрята твърда метална нишка свети в електрическа лампа. Тесен лъч бяла светлина, прорязан от процеп, преминавайки през призма, се разлага на съставните си цветове и дава красиво цветно изображение на екрана, състоящо се от участъци с различни цветове, които непрекъснато се трансформират един в друг - това е т.н. наречен непрекъснат светлинен спектър, подобен на дъга. Видът на спектъра на нагрято твърдо тяло не зависи от неговия състав, а само от температурата на тялото.
Друга ситуация възниква, когато веществата светят в газообразно състояние. Когато газовете светят, всеки от тях свети със специална, уникална светлина. Когато тази светлина се разложи с помощта на призма, се получава набор от цветни линии или линеен спектър, характерен за всеки даден газ (фиг. 1). Това е например светенето на неон, аргон и други вещества в газоразрядни тръби или така наречените лампи със студена светлина.

Спектър от пристигания. Снимка: NASA

Спектралния анализ се основава на факта, че всяко дадено вещество може да бъде разграничено от всички останали по своя емисионен спектър. При спектрален анализ на смес от няколко вещества може да се използва относителната яркост на отделните линии, характерни за всяко вещество, за да се определи относителното съдържание на конкретен примес. Освен това точността на измерванията е такава, че позволява да се определи наличието на малък примес, дори ако той е само една стохилядна от общото количество на веществото. По този начин спектралният анализ е не само качествен, но и точен количествен метод за изследване на състава на смес.
Като насочват телескопи към небето, астрономите изучават моделите на движение на звездите и състава на светлината, която излъчват. Въз основа на характера на движението на небесните тела се определят размерите на звездите, тяхната маса и т. н. Въз основа на състава на светлината, излъчвана от небесните тела, чрез спектрален анализ се определя химичният състав на звездите. Относителното изобилие на водород и хелий в изследваната звезда се определя чрез сравняване на яркостта на спектрите на тези вещества.

Тъй като развитието на една звезда е придружено от непрекъсната трансформация на водорода в хелий вътре в нея, колкото по-стара е звездата, толкова по-малко водород и повече хелий съдържа. Познаването на относителното им изобилие ни позволява да изчислим възрастта на звездата. Това изчисление обаче не е никак просто, тъй като по време на еволюцията на звездите техният състав се променя и масата им намалява. Междувременно скоростта, с която се извършва превръщането на водорода в хелий в една звезда, зависи от нейната маса и състав. Освен това, в зависимост от първоначалната маса и първоначалния състав, тези промени се случват с различна скорост и по малко по-различен начин. По този начин, за да се определи правилно възрастта на една звезда от наблюдаваните величини - светимост, маса и състав, е необходимо да се възстанови до известна степен историята на звездата. Това прави всички изчисления доста сложни, а резултатите от тях не много точни.

Въпреки това за много звезди са направени съответните измервания и изчисления. Според А. Б. Северни Слънцето съдържа 38% водород, 59% хелий и 3% други елементи, включително около 1% въглерод и азот. През 1960 г. Д. Ламбърт, въз основа на данни за масата, светимостта и състава на Слънцето, както и подробни изчисления на предполагаемата му еволюция, получава възрастта на Слънцето, равна на 12 * 109 години.
Когато изучаваме историята на развитието на небесните тела, няма нито необходимост, нито възможност да следваме една звезда от нейното раждане до нейната старост. Вместо това много звезди могат да бъдат изследвани на различни етапи от тяхното развитие. В резултат на такова изследване беше възможно да се изясни не само настоящето, но и миналото и бъдещето на звездите и по-специално на нашето Слънце.
Първоначално Слънцето беше много разточително в своята маса и енергия и сравнително бързо премина към съвременното си състояние, характеризиращо се с по-спокойно и по-равномерно съществуване, при което настъпват само изключително бавни промени в неговата яркост, температура и маса. В тази вече „зряла“ възраст Слънцето ще съществува още много милиарди години.

Тогава, поради натрупването на голямо количество хелий, прозрачността на Слънцето ще намалее и съответно топлообменът му ще намалее. Това ще доведе до още по-голямо нагряване на Слънцето. По това време запасите от водородно „гориво“ в Слънцето почти ще изсъхнат, така че след сравнително кратко избухване на Слънцето ще започне сравнително бързото му избледняване. Всичко това обаче няма да се случи скоро с нашето Слънце, не по-малко от десет милиарда години.

Има звезди, в които съдържанието на водород е много по-голямо, отколкото в нашето Слънце, а също и такива, в които има много малко водород. В. А. Амбарцумян, Б. А. Воронцов-Вельаминов и Б. В. Кукаркин показаха, че в Галактиката има млади звезди, например редица свръхгиганти, чиято възраст не надвишава само един или десет милиона години, както и стари звезди, чиято възраст е много по-висока. по-голяма от възрастта на нашето Слънце.

Нашата Галактика е гигантски клъстер от звезди, свързани помежду си чрез гравитационни сили и по този начин обединени в обща система. Разстоянията, които ни делят от Слънцето и другите звезди, са огромни. Ето защо, за да ги измерват, астрономите въведоха специфични единици за дължина. Разстоянието от Земята до Слънцето се нарича астрономическа единица за дължина. Както знаете, 1 а. д. = 149,6 милиона км. Разстоянието, което светлината изминава за една година, се нарича светлинна година: 1 светлинна година. година = 9,46x10 12 км = 10 13 км. Разстоянието, на което радиусът на земната орбита е видим под ъгъл от 1 секунда, се нарича втори паралакс или съкратено като парсек (pc). Така 1 бр = 3,26 бр. години = 3.085x10 13 км.

Нашата Галактика има формата на много плосък диск. Съдържа около 1013 звезди. Слънцето е едно от тях. Цялата тази система се върти бавно, но не като твърдо тяло, а по-скоро като полутечно вискозно тяло. Ъгловата скорост на въртене на Галактиката намалява от нейния център към периферията, така че на 8 килопарсека от центъра периодът на въртене е около 212 милиона години, а в района на Слънцето, т.е. на разстояние 10 килопарсека от центъра, той е на 275 милиона години. Именно този период обикновено се нарича галактическата година.
Очевидно възрастта на Галактиката трябва да се определя от най-старата от нейните съставни звезди. През 1961 г. Г. Арп изследва редица най-стари звезди. За най-стария открит клъстер NGC 188 той получи стойност на възрастта от 16x10 9 години, а за един от най-старите кълбовидни клъстери, M5, възрастта беше 20x10 9 години. Според изчисленията на Ф. Хойл и други, възрастта на някои близки до Слънцето звезди: 8 Еридана и u Херкулес А е (10-15)x10 9 години.

В момента възрастта на Галактиката е определена с други методи и са получени малко по-различни резултати. Разглеждането на тези методи и сравнението на резултатите, получени с тяхна помощ, представлява голям интерес и е дадено по-долу.