Галактика Млечного Пути

Содержание 

1. Галактика Млечного Пути

1.  Понятие Млечного пути

Млечный путь, туманное свечение на ночном небе от миллиардов звезд нашей Галактики. Полоса Млечного Пути опоясывает небосвод широким кольцом. Особенно хорошо Млечный Путь виден вдали от городских огней. В Северном полушарии его удобно наблюдать около полуночи в июле, в 10 часов вечера в августе или в 8 часов вечера в сентябре, когда Северный Крест созвездия Лебедь находится вблизи зенита. Следуя взглядом за мерцающей полосой Млечного Пути на север или северо-восток, мы минуем созвездие Кассиопеи (в форме буквы W) и движемся в сторону яркой звезды Капелла. За Капеллой можно увидеть, как менее широкая и яркая часть Млечного Пути проходит чуть восточнее Пояса Ориона и склоняется к горизонту невдалеке от Сириуса – ярчайшей звезды на небе. Наиболее яркая часть Млечного Пути видна на юге или юго-западе в то время, когда Северный Крест находится над головой. При этом видны две ветви Млечного Пути, разделенные темным промежутком. Облако в Щите, которое Э. Барнард называл «жемчужиной Млечного Пути», располагается на полпути к зениту, а ниже видны великолепные созвездия Стрелец и Скорпион. Галактика Млечный Путь, называемая также просто Галактика (с заглавной буквы) — гигантская звёздная система, в которой находится Солнечная система, все видимые невооружённым глазом отдельные звёзды, а также огромное количество звёзд, сливающихся вместе и наблюдаемых в виде млечного пути. Млечный Путь - одна из многочисленных галактик Вселенной. Является спиральной галактикой с перемычкой типа SBbc по классификации Хаббла, и вместе с галактикой Андромеды (M31) и галактикой Треугольника (М33), а также несколькими меньшими галактиками-спутниками образует Местную группу, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.

Название «Галактика» (то же что и «Млечный Путь») происходит от греческого Γαλαξίας, производного от слова γάλα — молоко. Согласно древнегреческой легенде, Гера, самая могущественная из богинь Олимпа, кормила своим молоком младенца-Геракла, который при этом причинил ей боль, и Гера его оттолкнула. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь. К сожалению, самые яркие части Млечного Пути недоступны для наблюдателей Северного полушария. Чтобы увидеть их, нужно отправиться к экватору, а еще лучше – расположиться между 20 и 40° южной широты и наблюдать небо около 10 ч вечера в конце апреля или начале мая. Высоко на небосводе расположен Южный Крест, а низко на северо-западе виден Сириус. Между ними проходит неяркий и узкий Млечный Путь, но он становится намного ярче и интереснее в 30° к западу от Южного Креста, в созвездии Киля. По мере того как на востоке поднимаются Стрелец и Скорпион, появляются самые яркие и великолепные части Млечного Пути. Наиболее замечательная его область видна поздним вечером в июне-июле, когда Облако Стрельца расположено вблизи зенита. На фоне однородного свечения, вызванного тысячами и тысячами не различимых для глаза далеких звезд, можно заметить темные облака и «прожилки» холодной космической пыли. Каждый, кто хочет понять строение нашей Галактики, должен найти время для наблюдения Млечного Пути – этого поистине замечательного и наиболее грандиозного из небесных явлений. Чтобы различить мириады звезд, составляющих Млечный Путь, достаточно бинокля или небольшого телескопа. Наибольшая концентрация звезд и максимальная ширина Млечного Пути наблюдаются в созвездиях Стрельца и Скорпиона; наименее населен звездами он на противоположной стороне неба – вблизи Пояса Ориона и Капеллы. Точные астрономические наблюдения подтверждают первое визуальное впечатление: полоса Млечного Пути отмечает центральную плоскость гигантской дискообразной звездной системы – нашей Галактики, которую часто называют «галактика Млечный Путь». Одной из ее звезд является наше Солнце, расположенное очень близко от центральной плоскости Галактики. Однако Солнце находится не в центре галактического диска, а на расстоянии двух третей от его центра к краю. Звезды, составляющие Млечный Путь, находятся от Земли на разных расстояниях: некоторые не далее 100 св. лет, а большинство удалено на 10 000 св. лет и даже дальше. Звездное облако в Стрельце и Скорпионе отмечает направление на центр Галактики, находящийся от Земли приблизительно на расстоянии 30 000 св. лет.

2.  Структура Млечного пути

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3Ч1012 масс Солнца, или 6Ч1042 кг. Большая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи. Темная материя – это общее название совокупности астрономических объектов, недоступных прямым наблюдениям современными средствами астрономии (то есть не испускающие электромагнитного излучения достаточной для наблюдений интенсивности), но наблюдаемым косвенно по гравитационным эффектам, оказываемым на наблюдаемые объекты. В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (англ. bulge — утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям.

Центр ядра галактики проецируется на созвездие Стрельца (α = 265°, δ = −29°). Расстояние до центра Галактики 8,5 килопарсек (2,62 · 1022 см, или 27 700 световых лет). Галактика относится к классу спиральных галактик, что означает, что у Галактики есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Диск погружён в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая же корона. Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тысяч парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем краю рукава, носящего название рукав Ориона. Такое расположение не даёт возможности наблюдать форму рукавов визуально. Новые данные по наблюдениям молекулярного газа (СО) говорят о том, что у нашей Галактики есть два рукава, начинающиеся у бара во внутренней части Галактики. Кроме того, во внутренней части есть ещё пара рукавов. Затем эти рукава переходят в четырёхрукавную структуру, наблюдающуйся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики. Галактическое гало имеет сферическую форму диаметром около 5-10 тысяч световых лет и температуру около 5Ч105 K. Гало галактики — невидимый компонент галактики сферической формы, который простирается за видимую часть галактики. В основном состоит из разреженного горячего газа, звёзд и темной материи. Последняя составляет основную массу галактики. Учёные из Калифорнийского университета при исследовании распространённости водорода в областях, подвергающихся искажению, обнаружили, что эти деформации тесно связаны с положением орбит двух галактик-спутников Млечного Пути — Большого и Малого Магеллановых облаков, которые регулярно проходят сквозь окружающую его тёмную материю. Имеются и иные, ещё менее близкие к Млечному Пути галактики, однако их роль (спутники или поглощаемые Млечным Путём тела) не ясна. Масса Галактики не менее 2*1011 масс Солнца. В основном это звезды, но 5% ее массы приходится на межзвездное вещество – газ и пыль. Межзвездное вещество заполняет пространство между звездами в галактическом диске толщиной ок. 600 св. лет, причем внутри диска оно концентрируется к спиральным рукавам Галактики. Значительная часть межзвездного вещества объединена в массивные холодные облака, в недрах которых формируются звезды.

3. История открытия галактики

Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна вращается вокруг Земли, спутники планет-гигантов образуют свои, богатые телами, системы. На более высоком уровне, Земля и остальные планеты вращаются вокруг Солнца. Возникал естественный вопрос, не входит ли и Солнце в систему ещё большего размера? Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил в XVIII веке английский астроном Уильям Гершель. Он подсчитывал количество звёзд в разных областях неба и обнаружил, что на небе присутствует большой круг (впоследствии он был назван галактическим экватором), который делит небо на две равные части и на котором количество звёзд оказывается наибольшим. Кроме того, звёзд оказывается тем больше, чем ближе участок неба расположен к этому кругу. Наконец обнаружилось, что именно на этом круге располагается Млечный Путь. Благодаря этому Гершель догадался, что все наблюдаемые нами звёзды образуют гигантскую звёздную систему, которая сплюснута к галактическому экватору. Вначале предполагалось, что все объекты Вселенной являются частями нашей Галактики, хотя ещё Кант высказывал предположение, что некоторые туманности могут быть галактиками, подобными Млечному Пути. Ещё в 1920 году вопрос о существовании внегалактических объектов вызывал дебаты (например, известный Большой Спор между Харлоу Шепли и Гебером Куртисом; первый отстаивал единственность нашей Галактики). Гипотеза Канта была окончательно доказана лишь в 1920-х годах, когда Эдвину Хабблу удалось измерить расстояние до некоторых спиральных туманностей и показать, что по своему удалению они не могут входить в состав Галактики.

2. Солнце

Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собою горячий газовый шар. Оно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела Солнечной системы вместе взятые. Именно поэтому всё в Солнечной системе можно приближенно считать вращающимся вокруг Солнца. Землю Солнце "перевешивает" в 330 тысяч раз. На солнечном диаметре можно было бы разместить цепочку из 109 таких планет, как наша. Солнце - ближайшая к Земле звезда, оно - единственная из звёзд, чей видимый диск различим невооруженным глазом. Все остальные звёзды, удалённые от нас на световые года, даже при рассмотрении в самые мощные телескопы, не открывают никаких подробностей своих поверхностей. Свет от Солнца до нас доходит за восемь с третью минут. По одной из гипотез, именно вместе с Солнцем образовалась наша планетная система, Земля, а затем и жизнь на ней.

Солнце несётся в направлении созвездия Геркулеса по орбите вокруг центра нашей Галактики, преодолевая ежесекундно больше 200 км. Солнце и центр Галактики разделяет бездна в 25 000 световых лет. Подобная же пропасть лежит между Солнцем и окраиной Галактики. Наша звезда расположилась вблизи галактической плоскости, недалеко от границы одного из спиральных рукавов. Поэтому, прогуливаясь в парке и неторопливо покрывая путь в 3 км за час, мы вертимся вместе с поверхностью нашей планеты вокруг земной оси со скоростью 23 км в минуту на широте Москвы, вертимся с Землей вокруг Солнца, ежесекундно оставляя позади 30 км, и, наконец, со скоростью 230 км в секунду бороздим просторы нашей Галактики и т.д.

1. Строение Солнца

Видимая поверхность Солнца называется фотосферой. Её толщина около 300 км. При сильном разрешении деталей, можно увидеть в телескоп, что фотосфера имеет гранулированную структуру. Вещество на Солнце постоянно перемещается, и в областях, занимаемыми гранулами, оно поднимается к поверхности, а в промежутках между ними - опускается. Дальше вглубь распространяется конвекционная зона - зона, в которой энергия за счёт конвекции переносится от центра к более высоким слоям. Здесь вещество как бы перемешивается. От центра Солнца к конвекционной зоне энергия переносится излучением. Однако каждый фотон затрачивает миллионы лет для того, чтобы пройти эту зону: свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. В центре располагается плотное и горячее ядро, в котором и происходят ядерные реакции.

Над фотосферой, во время солнечных затмений, можно увидеть солнечную атмосферу, состоящую из хромосферы, небольшого красноватого цвета слоя, прилегающего к видимой поверхности, и солнечной короны - разряженной и горячей (~1.000.000 К) внешней оболочки, простирающейся до пяти радиусов Солнца. Подобным образом устроены все звёзды главной последовательности.

Природа Солнца, да и звёзд вообще, до конца неясна. По причине большой зависимости всех землян от того, как ведёт себя наше светило, изучение Солнца является важной отраслью астрономии. Кроме того, это единственная звезда находящаяся у нас "под руками".

2. Основные характеристка солнца

3. Активные образования в солнечной атмосфере

Временами в солнечной атмосфере возникают быстро меняющиеся активные образования, резко отличающиеся от окружающих невозмущенных областей, свойства и структура которых совсем или почти совсем не меняются со временем. В фотосфере, хромосфере и короне проявления солнечной активности весьма различны. Однако все они связаны общей причиной. Такой причиной является магнитное поле, всегда присутствующее в активных областях.

Факелы. В невозмущенных областях фотосферы имеется лишь общее магнитное поле Солнца, напряженность которого составляет около 1 эрстеда. В активных областях напряженность магнитного поля увеличивается в сотни и даже тысячи раз.

Небольшое усиление магнитного поля до десятков и сотен эрстед сопровождается появлением в фотосфере более яркой области, называемой факелом. В общей сложности факелы могут занимать значительную долю всей видимой поверхности Солнца. Они отличаются характерной тонкой структурой и состоят из многочисленных прожилок, ярких точек и узелков -- факельных гранул. Лучше всего факелы видны на краю солнечного диска (здесь. их контраст с фотосферой составляет около 10%), в то время как в центре они почти совсем не видны. Это означает, что на некотором уровне в фотосфере факел горячее соседней невозмущенной области на 200-300, а на какой-то другой глубине, наоборот, он несколько холоднее.

Возникновение факела связано с важным свойством магнитного поля -- препятствовать движению ионизованного вещества, происходящему поперек силовых линий.

Если магнитное поле обладает достаточно большой энергией, то оно “допускает” движение вещества только вдоль силовых линий. Слабое магнитное поле в области факела не может остановить сравнительно мощных конвективных движений. Однако оно может придать им более правильный характер. Обычно каждый элемент конвекции, помимо общего подъема или опускания по вертикали, совершает небольшие беспорядочные движения в горизонтальной плоскости.

Факелы - относительно устойчивые образования. Они без особых изменений могут существовать в течение нескольких недель и даже месяцев.

Пятна. В областях факелов с наибольшим усилением магнитного поля могут возникать солнечные пятна.

Солнечное пятно появляется в виде крошечной поры, едва отличающейся от темных промежутков между гранулами. Через день пора развивается в круглое темное пятно с резкой границей, диаметр которого постепенно увеличивается вплоть до размеров в несколько десятков тысяч километров. Bсe явление сопровождается плавным увеличением напряженности магнитного поля, которое в центре крупных пятен достигает нескольких тысяч эрстед.

Иногда возникает несколько мелких пятен в пределах небольшой области, вытянутой параллельно экватору, - группа пятен. Отдельные пятна преимущественно появляются на западном и восточном краях области, где сильнее других развиваются дна пятна – ведущее (западное) и хвостовое (восточное). Магнитные поля обоих главных пятен и примыкающих к ним мелких всегда обладают противоположной полярностью, почему такую группу пятен называют биполярной. Через 3-4 дня после появления больших пятен вокруг них возникает менее темная полутень, имеющая характерную радиальную структуру. С течением времени площадь, занимаемая группой пятен, постепенно возрастает, достигая наибольшей величины примерно на десятый день. После этого пятна начинают постепенно уменьшаться и исчезать, сначала наиболее мелкие из них, затем хвостовое (предварительно распавшись на несколько пятен), наконец, ведущее. В целом весь этот процесс длится около двух месяцев, однако многие группы солнечных пятен не успевают пройти всех описанных стадий и исчезают раньше.

Центральная часть пятна только кажется черной из-за большой яркости фотосферы. На самом деле, в центре пятна яркость меньше только раз в 10, а яркость полутени составляет примерно 3/4 от яркости фотосферы. На основании закона Стефана - Больцмана это означает, что температура в пятне на 2-2,5 тысячи градусов меньше, чем в фотосфере.

Понижение температуры в пятне объясняется влиянием магнитного поля на конвекцию. Магнитное поле, особенно если оно сильное, тормозит движения вещества, происходящие поперек силовых линий. Поэтому в конвективной зоне под пятном ослабляется циркуляция газов, которая переносит из глубины наружу существенную часть энергии. В результате температура пятна оказывается меньше, чем в невозмущенной фотосфере.

Флоккулы. Хромосфера над пятнами и факелами увеличивает свою яркость (возмущенная хромосфера), причем контраст между возмущенной и невозмущенной хромосферой растет с высотой. Яркие пятна, заметные на этих спектрогелиограммах и совпадающие по своим очертаниям с положением фотосферных факелов, называются флоккулами.

Увеличение яркости флоккула по сравнению с окружающей невозмущенной хромосферой не дает оснований для определения его температуры, так как в разреженной и весьма прозрачной для непрерывного спектра хромосфере связь между температурой и излучением не подчиняется закону Планка.

Повышенную яркость флоккула в центральных частях сильных линий можно объяснить увеличением плотности вещества в хромосфере в 3-5 раз при почти неизменном значении температуры или лишь слабом ее увеличении.

Хромосферные вспышки. В хромосфере, чаще всего в небольшой области между развивающимися пятнами, особенно вблизи границы раздела полярности сильных магнитных полей, наблюдаются самые мощные и быстро развивающиеся проявления солнечной активности, называемые хромосферными вспышками . В начале вспышки яркость одного из светлых узелков флоккула внезапно подрастает. Часто менее, чем за минуту сильное излучение распространяется вдоль длинного жгута или “заливает” целую область протяженностью в десятки тысяч километров. В видимой области спектра усиление свечения происходит главным образом в спектральных линиях водорода, ионизованного кальция и других металлов. Уровень непрерывного спектра также возрастает, иногда настолько сильно, что вспышка становится заметной в белом свете на фоне фотосферы. Одновременно с видимым излучением сильно возрастает интенсивность ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, а также мощность солнечного радиоизлучения.

Во время вспышек наблюдаются самые коротковолновые (т.е. наиболее “жесткие” рентгеновские спектральные линии и даже в некоторых случаях гамма-лучи. Увеличение (всплеск) всех этих видов излучения происходит за несколько минут. После достижения максимума уровень излучения постепенно ослабевает в течение нескольких десятков минут.

Помимо увеличения яркости во время вспышек наблюдаются мощные движения газов, а также выбросы облаков плазмы в виде отдельных конденсаций и “брызг”.

Все перечисленные явления объясняются выделением большого количества энергии в результате неустойчивости плазмы, находящейся в области очень неоднородного магнитного поля. В результате сложного процесса взаимодействия магнитного ноля и плазмы значительная часть энергии магнитного поля переходит в тепло, нагревая газ до температуры в десятки миллионов градусов, а также идет на ускорение облаков плазмы и элементарных частиц.

Весь процесс имеет характер взрыва, сопровождающегося сильным сжатием вещества в некотором объеме хромосферы. Общее количество энергии, выделяющейся в виде оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и радиоизлучения, а также идущей на ускорение плазмы и отдельных частиц достигает 1028-1032 эрг.

Протуберанцы. Активными образованиями, наблюдаемыми в короне, являются протуберанцы - более плотные и холодные облака, светящиеся примерно в тех же спектральных линиях, что и хромосфера. Они бывают весьма различных форм и размеров. Чаще всего это длинные, очень плоские образования, расположенные почти перпендикулярно к поверхности Солнца. Поэтому в проекции на солнечный диск (на спектрогелиограммах) протуберанцы выглядят в виде изогнутых волокон. Протуберанцы -- наиболее грандиозные образования в солнечной атмосфере, их длина достигает сотен тысяч километров, хотя ширина не превышает 6000-10 000 км. Нижние их части сливаются с хромосферой, а верхние простираются на десятки тысяч километров в корону. Однако встречаются протуберанцы и значительно больших размеров.

Через протуберанцы постоянно происходит обмен вещества хромосферы и короны. Об этом свидетельствуют часто наблюдаемые движения как самих протуберанцев, так и отдельных их частей, происходящие со скоростями в десятки и сотни километров в секунду.

Возникновение, развитие и движение протуберанцев тесно связано с эволюцией групп солнечных пятен. На первых стадиях развития активной области пятен образуются короткоживущие и быстро меняющиеся протуберанцы вблизи пятен. На более поздних стадиях возникают устойчивые спокойные протуберанцы, существующие без заметных изменений в течение нескольких недель, и даже месяцев, после чего внезапно может наступить стадия активизации протуберанца, проявляющаяся в возникновении сильных движений, выбросов вещества в корону и появлении быстро движущихся эруптивных протуберанцев.

Активные области в короне. Внешний вид солнечной короны тесно связан с проявлением активности в более низких слоях атмосферы. Над пятнами наблюдаются характерные образования в виде изогнутых лучей, напоминающие кусты, а также уплотнения коронального вещества в виде округлых облаков – корональные конденсации. Над факелами видны целые системы прямолинейных, слегка волнистых лучей. Протуберанцы обычно бывают окружены дугами и шлемами из уплотненного вещества короны. Все эти образования над пятнами, факелами и протуберанцами часто переходят в длинные лучи, простирающиеся на расстояния во много радиусов Солнца.

Понятие о центре солнечной активности. Все рассмотренные активные образования в солнечной атмосфере тесно связаны между собой. Возникновение факелов и флоккулов всегда предшествует появлению пятен. Вспышки возникают во время наиболее быстрого роста группы пятен или в результате происходящих в них сильных изменений. В это же время возникают протуберанцы, которые часто продолжают долгое время существовать после распада активной области. Совокупность всех проявлений солнечной активности, связанных с данным участком атмосферы и развивающихся в течение определенного времени, называетсяцентром солнечной активности.

Структура короны также определяется расположением и движением в ней силовых линий магнитного поля, выходящих из центров активности и проникающих иногда на большие расстояния.

Движущееся магнитное поле увлекает с собой ионизованное вещество (плазму), которое и образует уплотнения, наблюдаемые в виде характерной структуры. Так, например, корональные лучи вызваны движением через корону корпускулярных потоков, в частности, образующихся во время вспышки.

3. Солнечная система

1. Состав солнечной системы

В состав солнечной системы входят: солнце и девять планет – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а также и их спутники.

Меркурий

Меркурий – самая маленькая планета солнечной системы, его диаметр составляет всего 5000 км. Поверхность Меркурия вся изрыта кратерами. Атмосфера у Меркурия нет. Год на Меркурии длиться всего 88 земных дней, а день – 176 земных дней. Это объясняется тем, что скорость вращения вокруг солнц выше, чем скорость вращения вокруг своей оси. Ядро меркурия примерно на 70 % состоит из железа, что делает планету самой прочной. В дневное время температура может достигать до + 400 градусов, а ночью температура опускается до -270 градусов.

Венера

Венера в основном состоит из вулканов. Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, облака из серной кислоты. Во время извержения вулканов происходит выброс серы в атмосферу. Давление атмосферы превышает земное в 90 раз. Некоторые ученые считают, что на Венере когда-то была вода и всего два континента. Венера вращается в обратном направлении.

Марс

Марс – это безжизненная пустыня, на которой происходят пыльные бури. Марс – холодная планета, в дневное время температура может подняться до 0 градусов, а в ночное до -100 градусов. Когда-то на марсе были реки, но позже они высохли. Возможно, что эти реки истекали из полярных снежных шапок.

Земля

В момент рождения Земли она во всю полыхала огнем и вулканами. Пар идущий от вулканов, создавал массы облаков, с помощью которых выпадали осадки в виде «горячих» дождей. Такие осадки выпадали еще миллионы лет, так появились моря и океаны. Постепенно появились водные растения – водоросли, которые начали вырабатывать кислород. Во влажных участках земли начали прорастать растения, которые поглощали углекислый газ из атмосферы и вырабатывая кислород. Постепенно атмосфера стала наполняться живительным кислородом. Т.е. на этом этапе началось формирование биосферы. Через 2 млрд. лет на землю упал астероид, на котором были заселены микроорганизмы, попадая в воду или землю, эти микроорганизмы стали размножаться и постепенно заполнили всю землю. Те микроорганизмы, которые жили в воде стали преобразовываться в водные организмы (рыбы). Те, которые жили в земляной почве начали преобразовываться в насекомые (жуки, муравьи и т.д.). Другие микроорганизмы, жившие в сырой почве, начали преобразовываться в черви. В процессе эволюции насекомые стали крылатыми, питаясь растениями, или их выделениями, они начали преобразовываться в некоторые виды птиц. Земляные животные – кроты, которые появились в результате микроорганизмов жившие в сухой почве. Но и от этих кротов появились животные, а от животных появились люди. Все животные, насекомые, а также люди – есть биологический организм. Важнейшими этапами развития жизни являются вода, тепло и солнечный свет.

2. Законы движения планет солнечной системы

Чем ближе планеты к Солнцу, тем больше линейная и угловая скорости их обращения вокруг Солнца. Период обращения планет вокруг Солнца по отношению к звездам называется звездным периодом. Такой период обращения Земли относительно звезд называется звездным годом. Наименьший звездный период обращения у планеты Меркурий. У Марса он составляет около 2 лет, у Юпитера — 12 лет и, все возрастая с удалением от Солнца, у Плутона доходит до 250 лет. Заслуга открытия законов движения планет принадлежит выдающемуся австрийскому ученому Кеплеру. В начале XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы законами Кеплера.

Первый закон Кеплера: каждая планета обращается вокруг Солнца по эллипсу, в одном аз фокусов которого находится Солнце. Эллипсом называется плоская замкнутая кривая, имеющая такое свойство, что сумма расстояний каждой ее точки от двух точек, называемых фокусами, остается постоянной. Степень вытянутости эллипса характеризуется величиной его эксцентриситета. Эксцентриситет равен отношению расстояния фокуса от центра к длине большой полуоси. В пределе при совпадении фокусов и центра эксцентриситет равен нулю и эллипс превращается в окружность.

Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перигелием, а самая далекая от него точка называется афелием. Орбиты планет — эллипсы, мало отличающиеся от окружностей, их эксцентриситеты малы. Например, эксцентриситет орбиты Земли е = 0,017.

Эксцентриситеты орбит у комет приближаются к единице. При е=1 второй фокус эллипса удаляется (в пределе) в бесконечность, так что эллипс становится разомкнутой кривой, называемой параболой. Ее ветви в бесконечности стремятся стать параллельными. При е>1 орбита является гиперболой. Двигаясь по параболе или гиперболе, тело только однажды огибает Солнце и навсегда удаляется от него. Кеплер открыл свои законы, изучая периодическое обращение планет вокруг Солнца. Ньютон, исходя из законов Кеплера, открыл закон всемирного тяготения. При этом он нашел, что под действием взаимного тяготения тела могут двигаться друг относительно друга по эллипсу, в частности по кругу, по параболе и по гиперболе. Выяснилось, что некоторые кометы огибают Солнце, двигаясь по параболе или по гиперболе. В таком случае они уходят из солнечной системы и уже не являются ее членами. Ньютон установил, что вид орбиты, которую описывает тело, зависит от его скорости. При некоторой скорости тело описывает окружность около притягивающего центра. Такую скорость, которую называют первой космической скоростью, и придают телам, запускаемым в качестве искусственных спутников Земли (направляя эту скорость горизонтально). Первая космическая скорость составляет около 8 км/сек. Если телу сообщить скорость в корень из двух раз большую, то это будет вторая космическая скорость, около 11 км/сек, при которой тело навсегда удалится от Земли и может стать спутником Солнца. В этом случае движение тела будет происходить по параболе относительно Земли. При еще большей скорости относительно Земли тело полетит по гиперболе.

Средняя скорость движения Земли по орбите 30 км/сек. Орбита Земли близка к окружности, а скорость Земли по орбите близка к круговой на расстоянии Земли от Солнца. Параболическая скорость для Земли будет равна корень(2)*30 км/сек=42 км/сек. При такой скорости относительно Солнца тело покинет солнечную систему.

Второй закон Кеплера (закон площадей): радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади. Радиусом - вектором планеты называется отрезок прямой, соединяющий планету с Солнцем. Скорость планеты при движении ее по орбите тем больше, чем ближе она к Солнцу. В перигелии скорость планеты наибольшая. Второй закон Кеплера количественно определяет изменение скорости движения планеты по эллипсу.

Третий закон Кеплера: квадраты звездных периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Третий закон Кеплера связывает средние расстояния планет от Солнца с периодами их звездных обращений и позволяет большие полуоси всех планетных орбит выразить в единицах большой полуоси земной орбиты. Большую полуось земной орбиты называют астрономической единицей расстояний. В астрономических единицах средние расстояния планет от Солнца были определены раньше, чем узнали длину астрономической единицы в километрах.