Сучасні уявлення про склад, будову та походження Всесвіту. Сонячна система. Походження. Склад. Вивчення Сонячної системи.

Будова Всесвіту

Серед небесних тіл найвиразніше виділяються зорі, завдяки світлу, яке вони випромінюють. Зоряна речовина перебуває у стані плазми —електропровідного намагніченого середовища. У надрах зірок температура сягає десятків мільйонів градусів. Еволюція зірок включає такі фази: протозоря, утворення в центрі цієї формації термоядерного вогнища, основна фаза вигорання водню у термоядерних реакціях, перетворення зорі вчервоного гіганта, а потім — в білого карлика (для зір — аналогів Сонця), колапс масивних зірок з вибухом «наднових» та виникненням нейтронних зірок і колапсарів — «чорних дірок».

Деякі зорі мають супутники — планети або подібні до них масивні тіла і утворюють разом з ними системи, аналогічні до нашої Сонячної. При забезпеченні низки сприятливих умов на планетах може виникнути життя, як це має місце на Землі.

Найближчі до Землі зорі обертаються навколо загального центру мас, утворюючи загалом велетенську зоряну систему — галактику Чумацький Шлях. Загальна кількість зірок у нашій Галактиці близька до 1011. Окрім нашої Галактики, до якої входить наша Сонячна система, виявлено багато інших галактик та зоряних систем, які утворюють велетенську космічну систему — Метагалактику (декілька мільярдів галактик).

Зорі та інші астрономічні об'єкти займають тільки незначну частину об'єму Всесвіту. Більшість Всесвіту займає міжзоряний простір.

Склад

Усі зорі складаються з однакових елементів, які відомі на Землі. Найпоширенішим хімічним елементом у Всесвіті є водень, йому поступаються по черзі: гелій, кисень,азот. Повсюди у Всесвіті відбувається обмін речовиною і променевою енергією. Поширеність хімічних елементів у Всесвіті пов'язана з історією їх утворення в процесі нуклеосинтезу.

Походження Всесвіту

Кінцевий або нескінченний Всесвіт, яка у неї геометрія – ці і багато інші питання пов'язані з еволюцією Вселеної, зокрема із спостережуваним розширенням. приблизно 10-20 млрд. років тому весь Всесвіт був зосереджений в дуже маленькій області. Багато учених вважають, що у той час густина Всесвіту була така ж, як у атомного ядра: Всесвіт був однією гігантською "ядерною краплею". З якихось причин ця "крапля" прийшла в нестійкий стан і вибухнула. Наслідки цього вибуху ми спостерігаємо зараз як системи галактик.

Склад Сонце

Сонце — єдина зоря Сонячної системи та її головний компонент. Його маса (332 900 мас Землі) досить велика для підтримання термоядерних реакцій синтезу в його надрах[14], внаслідок яких вивільняється велика кількість енергії, що випромінюється в простір здебільшого у вигляді електромагнітного випромінювання, максимум якого припадає на діапазон хвиль довжиною 400–700 нм, який відповідає видимому світлу.

Розташування Сонця на головній послідовності означає, що воно ще не вичерпало свій запас водню для ядерного синтезу й перебуває приблизно в середині своєї еволюції. Зараз Сонце поступово стає яскравішим, на ранніх стадіях його яскравість становила лише 70 відсотків теперішньої.

Сонце — зірка I типу зоряного населення, воно утворилося на порівняно пізньому етапі розвитку Всесвіту й характеризується значним вмістом елементів, важчих від водню та гелію (в астрономії такі елементи називають «металами»), ніж старші зірки II типу. Елементи, важчі за водень і гелій, утворилися в надрах перших зір, тому, перш ніж Всесвіт було збагачено цими елементами, мало проеволюціонувати перше покоління зір.

Найстаріші зірки містять мало металів, а молодші зірки містять їх більше. Вважається, що висока металічність була вкрай важлива для появи у Сонця планетної системи, тому що планети формуються акрецією «металів»

Міжпланетне середовище

Поряд зі світлом, Сонце випромінює безперервний потік заряджених частинок (плазми), відомих як сонячний вітер. Цей потік частинок поширюється зі швидкістю приблизно 1,5 млн км на годину, наповнюючи навколосонячний простір і створюючи у Сонця певний аналог планетарної атмосфери(геліосферу), яка простягається на відстань принаймні 100 а. о. від Сонця. Вона відома як міжпланетне середовище. Проявиактивності на поверхні Сонця, такі як сонячні спалахи та корональні викиди маси, збурюють геліосферу, породжуючи космічну погоду. Найбільша структура в межах геліосфери — геліосферний струмовий шар[ru]; спіральна поверхня, створена впливом обертового магнітного поля Сонця на міжпланетне середовище.

Магнітне поле Землі заважає сонячному вітру зірвати атмосферу Землі. Венера і Марс не мають магнітного поля, і в результаті сонячний вітер поступово здуває їх атмосфери в космос. Корональні викиди маси і подібні явища змінюють магнітне поле і виносять величезну кількість речовини з поверхні Сонця — близько 109—1010тонн на годину. Взаємодіючи з магнітним полем Землі, ця речовина потрапляє переважно у приполярні шари атмосфери Землі, де виникають полярні сяйва, що найчастіше спостерігаються поблизу магнітних полюсів.

Геліосфера та, меншою мірою, планетарні магнітні поля частково захищають Сонячну систему від впливу космічних променів, які походять ззовні Сонячної системи.

Міжпланетне середовище є місцем формування принаймні двох дископодібних областей космічного пилу. Зодіакальна пилова хмара розташована у внутрішній частині Сонячної системи і є причиною, по якій виникає зодіакальне світло.

Планети

Планети поділяються на дві групи, що відрізняються масою, хімічним складом (це виявляється значною різницею їх густини), швидкістю обертання та кількістю супутників. Чотири найближчі до Сонця планети (планети земної групи) порівняно невеликі, складаються здебільшого з щільної кам'янистої речовини та металів. Планети-гіганти — Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун — набагато масивніші, складаються здебільшого з легких речовин і тому, незважаючи на величезний тиск у їхніх надрах, мають малу густину. У Юпітера й Сатурна основну частку їхньої маси складають водень і гелій. Вони містять також до 20% кам'янистих речовин і легких сполук кисню, вуглецю й азоту, що за низьких температур конденсуються на лід. В Урана й Нептуна лід і кам'янисті речовини становлять дещо більшу частину їхньої маси.

Надра планет і деяких великих супутників (наприклад Місяця) перебувають у розплавленому стані.

Венера, Земля й Марс мають атмосфери, що складаються з газів, які виділилися з їхніх надр.

Відстані планет від Сонця утворюють закономірну послідовність — проміжки між сусідніми орбітами зростають із віддаленням від Сонця.

Завдяки майже круговій формі планетних орбіт і великим відстаням між ними виключена можливість тісних зближень між планетами, коли вони могли б істотно змінювати свій рух внаслідок взаємного тяжіння. Це забезпечує тривале та стійке існування Сонячної системи.

Планети обертаються також навколо своїх осей, причому у всіх планет, крім Венери й Урана, обертання відбувається в прямому напрямку, тобто, в тому ж напрямку, що й їх обертання навколо Сонця. Надзвичайно повільне обертання Венери відбувається в зворотному напрямку, а Уран обертається, ніби лежачи на боці.

Всі 4 планети-гіганти крім великих супутників мають безліч дрібних, що утворюють кільця.

Внутрішня область Сонячної системи

Внутрішня частина включає планети земної групи та астероїди. Всі вони складаються переважно з силікатів і металів. Це невелика частина системи — її радіус менший, ніж відстань між орбітами Юпітера й Сатурна.

Планети земної групи

Планети земної групи. Зліва направо: Меркурій, Венера, Земля і Марс.

Чотири внутрішні планети складаються переважно з важких елементів, мають мало супутників, у них відсутні кільця. Значною мірою вони складаються з тугоплавких мінералів, таких як силікати, що формують їхню мантію та кору, і металів (таких як залізо й нікель), що формують їхнє ядро. У трьох внутрішніх планет — Венери, Землі і Марса — є атмосфера; у всіх є ударні кратери, тектонічні деталі поверхні (такі як рифтові западини) й вулкани