سیارات منظومه شمسی به ترتیب. سیاره زمین، مشتری، مریخ. منظومه شمسی

این یک سوال بسیار دشوار است. و به سختی می توان پاسخی جامع به آن داد. حداقل فعلا. زمین خود گذشته خود را حفظ می کند و کسی نیست که در مورد این گذشته بگوید - خیلی وقت پیش بود.

دانشمندان به آرامی زمین را از طریق مطالعه سنگ های رادیواکتیو زیر سوال می برند و به برخی پاسخ ها می رسند. اما گذشته از همه اینها، گذشته شناخته شده زمین نهایی نیست، بلکه به گذشته ای حتی دورتر می رود - قبل از انجماد آن چه بود؟ دانشمندان سیارات را در وضعیت فعلی خود با یکدیگر مقایسه می کنند و سعی می کنند تکامل زمین را از روی آنها قضاوت کنند. شناخت جهان فرآیندی طولانی و نه چندان آسان است.
فرضیه های زیادی در مورد منشاء زمین و سایر سیارات وجود دارد که برخی از آنها را به طور جداگانه در وب سایت خود بررسی خواهیم کرد.
فرضیه های مدرن در مورد منشا منظومه شمسی باید نه تنها ویژگی های مکانیکی منظومه شمسی را در نظر بگیرند، بلکه داده های فیزیکی متعددی را در مورد ساختار سیارات و خورشید نیز در نظر بگیرند.
در زمینه کیهان شناسی، مبارزه ایدئولوژیک سرسختانه دائماً انجام شده و می شود، زیرا در اینجا جهان بینی دانشمندان به شدت تحت تأثیر قرار می گیرد. برای مثال، آفرینش گرایان معتقدند که زمین بیش از 10000 سال سن ندارد، در حالی که تکامل گرایان سن زمین را با میلیاردها سال اندازه گیری می کنند.

بنابراین، هنوز هیچ فرضیه ای وجود ندارد که به همه سؤالات در مورد منشأ زمین و سایر سیارات منظومه شمسی پاسخ دهد. اما دانشمندان به طور فزاینده ای موافق هستند که خورشید و سیارات به طور همزمان (یا تقریباً همزمان) از یک محیط مادی واحد، از یک ابر گاز و غبار واحد تشکیل شده اند.
در مورد منشا سیارات منظومه شمسی (از جمله زمین) فرضیه های زیر وجود دارد: فرضیه لاپلاس، کانت، اشمیت، بوفون، هویل و غیره.

نظریه پایه علمی مدرن

ظهور منظومه شمسی با فشردگی گرانشی یک ابر گاز و غبار آغاز شد که در مرکز آن عظیم‌ترین جرم، خورشید، تشکیل شد. مواد دیسک پیش سیاره ای به شکل سیاره های کوچک جمع شد که با یکدیگر برخورد کردند و سیاراتی را تشکیل دادند. بخشی از سیاره‌های کوچک از نواحی داخلی به کمربند کویپر و به ابر اورت پرتاب شدند.
کمربند کویپر- منطقه منظومه شمسی از مدار نپتون تا فاصله حدود 55 a. ه. از خورشید. اگرچه کمربند کویپر شبیه کمربند سیارکی است، اما حدود 20 برابر پهن تر و پرجرم تر از کمربند سیارکی است. مانند کمربند سیارکی، بیشتر از اجسام کوچک تشکیل شده است، یعنی از مواد باقی مانده از شکل گیری منظومه شمسی. بر خلاف اجرام کمربند سیارکی که عمدتاً از سنگ و فلز تشکیل شده‌اند، اجرام کمربند کویپر عمدتاً از مواد فرار (به نام یخ) مانند متان، آمونیاک و آب تشکیل شده‌اند. حداقل سه سیاره کوتوله در این منطقه از فضای نزدیک وجود دارد: پلوتون، هائومیا و ماکماکه. اعتقاد بر این است که برخی از اقمار سیارات منظومه شمسی (ماهواره نپتون - تریتون و ماهواره زحل - فیبی) نیز در این منطقه پدید آمده اند.
ابر اورت- یک منطقه کروی فرضی از منظومه شمسی، که به عنوان منبع دنباله دارهای دوره طولانی عمل می کند. از نظر ابزاری، وجود ابر اورت تایید نشده است، اما بسیاری از حقایق غیرمستقیم به وجود آن اشاره می کنند.
زمین حدود 4.54 میلیارد سال پیش از سحابی خورشیدی شکل گرفت. گاززدایی آتشفشانی ایجاد شد جو اولیه زمین در اثر فعالیت های آتشفشانی ایجاد شد، اما تقریباً هیچ اکسیژنی نداشت، سمی بود و قابل سکونت نبود. بیشتر زمین به دلیل آتشفشان فعال و برخوردهای مکرر با دیگر اجرام فضایی مذاب بود. اعتقاد بر این است که یکی از این برخوردهای بزرگ، محور زمین را کج کرده و ماه را تشکیل داده است. با گذشت زمان، چنین بمباران های کیهانی متوقف شد و به سیاره اجازه داد تا خنک شود و یک پوسته جامد تشکیل دهد. آبی که توسط دنباله دارها و سیارک ها به سیاره منتقل می شود به ابرها و اقیانوس ها تبدیل می شود. زمین در نهایت میزبان زندگی شد و اولین اشکال آن جو را با اکسیژن غنی کردند. حداقل برای یک میلیارد سال اول، حیات روی زمین کوچک و میکروسکوپی بود. خوب، روند تکامل ادامه یافت.
همانطور که قبلاً گفتیم، در این مورد اتفاق نظر وجود ندارد. بنابراین، فرضیه هایی در مورد منشأ زمین و سایر سیارات منظومه شمسی همچنان مطرح می شود، در حالی که فرضیه های قدیمی وجود دارد.

فرضیه جی بوفون

همه دانشمندان با سناریوی تکاملی منشا سیارات موافق نیستند. در قرن هجدهم، طبیعت‌شناس فرانسوی، ژرژ بوفون، فرضیه‌ای را بیان کرد که توسط فیزیکدانان آمریکایی چمبرلین و مولتون پشتیبانی و توسعه داده شد. فرضیه به شرح زیر است: یک بار ستاره دیگری در مجاورت خورشید پرواز کرد. جاذبه آن باعث ایجاد موج عظیم جزر و مدی بر روی خورشید شد که صدها میلیون کیلومتر در فضا امتداد یافت. پس از جدا شدن، این موج شروع به پیچیدن به دور خورشید کرد و به لخته هایی تبدیل شد که هر کدام سیاره خود را تشکیل دادند.

فرضیه F. Hoyle

فرضیه دیگری توسط فرد هویل اخترفیزیکدان انگلیسی در قرن بیستم ارائه شد: خورشید یک ستاره دوقلو داشت که منفجر شد. بیشتر قطعات به فضای بیرونی منتقل شدند، بخش کوچکتر در مدار خورشید باقی ماند و سیاراتی را تشکیل داد.

نظریه خلقت

آفرینش گرایی- مفهومی کلامی و ایدئولوژیک که بر اساس آن اشکال اصلی جهان ارگانیک (حیات)، بشریت، سیاره زمین و جهان به عنوان یک کل به طور مستقیم توسط خالق یا خدا ایجاد شده است. اصطلاح «آفرینش‌گرایی» تقریباً از اواخر قرن نوزدهم رایج شد، به معنای مفاهیمی که حقیقت داستان خلقت مندرج در عهد عتیق را تشخیص می‌دهند. لازم به ذکر است که در خود نظریه خلقت گرایی چندین جهت وجود دارد، اما به عنوان مثال، ژنتیک دان، تکامل گرا و کشیش کاتولیک سابق دومینیکن برنده جایزه تمپلتون فرانسیسکو آیالامعتقد است که بین مسیحیت و نظریه تکاملی تضاد قابل توجهی وجود ندارد و برعکس نظریه تکاملی به تبیین کمال جهان آفریده خداوند و نیز علت شر در جهان کمک می کند.

Protodeacon A. Kuraevدر کتاب «ارتدوکس و تکامل» می نویسد: «کسانی که به طور مبهم فکر می کنند که اگر روند خلقت را دراز کنیم، دیگر نیازی به خدا نیست، ساده لوح هستند. همانطور که ساده لوح هستند کسانی که معتقدند خلقت جهان در مدت بیش از شش روز از عظمت خالق می کاهد. فقط برای ما مهم است که به یاد داشته باشیم که هیچ چیز تداخلی ایجاد نمی کند، عمل خلاق را محدود نمی کند. همه چیز طبق خواست خالق اتفاق افتاد. و اینکه آیا این اراده این بود که جهان را فوراً بیافریند یا در شش روز یا در شش هزار سال یا در قرنهای بی شمار، ما نمی دانیم.

این بخشی از منظومه شمسی است و سومین سیاره از خورشید است. این یک ماهواره دارد -. موقعیت زمین و ماهواره آن در منظومه شمسی تعیین کننده بسیاری از فرآیندهای روی زمین است.

منظومه شمسی

این بخشی از یک خوشه ستارگان است - کهکشان راه شیری (از کلمه یونانی galaktikos - شیری، شیری). در آسمان شب به عنوان یک نوار رنگ پریده گسترده خودنمایی می کند و همراه با دیگر کهکشان ها، کیهان را تشکیل می دهد. بنابراین، سیاره ما زمین بخشی از کیهان است و طبق قوانین آن در کنار آن توسعه می یابد. ترکیب منظومه شمسی، علاوه بر خورشید، شامل 8 سیاره، بیش از 60 ماهواره آنها، بیش از 5000 سیارک و بسیاری از اجرام کوچکتر - دنباله دارها، زباله های فضایی و غبار فضایی است. همه آنها در فاصله معینی از خورشید توسط گرانش نگه داشته می شوند. خورشید مرکز منظومه سیاره ای ما، اساس حیات روی زمین است.

سیارات منظومه شمسی کروی هستند، حول محور خود و به دور خورشید می چرخند. مسیر سیارات به دور خورشید را مدار می گویند (از کلمه لاتین orbita track، جاده). مدارها به شکل دایره ای نزدیک هستند.

پیامدهای جغرافیایی شکل و اندازه زمین

کروی و ابعاد آن از نظر جغرافیایی اهمیت زیادی دارد. جرم عظیم سیاره ما - 6.6 هگزتیلیون تن (شامل 21 صفر!) - تعیین کننده نیروی گرانشی است که کوره را روی سطح سیاره و اطراف آن نگه می دارد. با اندازه کوچکتر زمین، جاذبه آن بسیار ضعیف خواهد بود، گازهای هوا در فضا پراکنده می شوند. بنابراین، نیروی جاذبه ماه شش برابر ضعیف‌تر از نیروی زمین است، بنابراین ماه تقریباً جو و آب ندارد. اندازه و جرم بزرگتر سیاره نیز ترکیب هوا را تغییر می دهد.

شکل کروی زمین تعیین کننده مقادیر مختلف نور خورشید و گرمای ورودی به سطح آن در عرض های جغرافیایی مساوی است.

سیستم زمین-ماه

زمین یک ماهواره دائمی دارد - ماه، که در مدار آن در حال حرکت است. شکل کروی ماه و ابعاد نسبتاً بزرگ آن این امکان را فراهم می کند که زمین و ماه را به عنوان یک سیستم سیاره ای دوتایی با مرکز چرخش مشترک در نزدیکی سطح زمین در نظر بگیریم. نیروی جاذبه ماه و نیروی ناشی از چرخش متقابل زمین و ماه منجر به تشکیل جزر و مد در زمین می شود.

زمین یک سیاره منحصر به فرد است

ویژگی اصلی زمین این است که سیاره حیات است. در اینجا بود که شرایط لازم برای وجود و تکامل موجودات زنده شکل گرفت. جو سیاره ما به عنوان مثال زهره متراکم نیست و مقدار کافی از نور خورشید را از خود عبور می دهد. یک میدان مغناطیسی نامرئی در آن ظاهر می شود و آن را از تشعشعات کیهانی مضر برای زندگی محافظت می کند. فقط در شرایط زمینی امکان وجود آب در سه حالت - گازی، جامد و البته مایع وجود دارد. اولین موجودات زنده تقریباً بلافاصله با ظهور آب روی زمین پدید آمدند. اینها باکتری ها بودند، از جمله آنهایی که اکسیژن تولید می کردند. با توسعه زندگی، موجودات جدید و پیچیده تر ظاهر شدند. گیاهانی که به خشکی آمدند ترکیب جو زمین را تغییر دادند و میزان اکسیژن موجود در آن را افزایش دادند.

محتوا

8. کهکشان ما

1. ساختار و ترکیب منظومه شمسی. دو گروه سیاره

زمین ما یکی از 8 سیاره بزرگی است که به دور خورشید می چرخند. در خورشید است که بخش اصلی ماده منظومه شمسی متمرکز شده است. جرم خورشید 750 برابر جرم تمام سیارات و 330000 برابر جرم زمین است. سیارات و سایر اجرام منظومه شمسی تحت تأثیر نیروی جاذبه آن به دور خورشید حرکت می کنند.

فاصله بین خورشید و سیارات چندین برابر بزرگتر از اندازه آنها است و تقریباً غیرممکن است که چنین نموداری را ترسیم کرد که مقیاس واحدی را برای خورشید، سیارات و فواصل بین آنها مشاهده کند. قطر خورشید 109 برابر بزرگتر از زمین است و فاصله بین آنها تقریباً به همان تعداد برابر قطر خورشید است. علاوه بر این، فاصله خورشید تا آخرین سیاره منظومه شمسی (نپتون) 30 برابر بیشتر از فاصله تا زمین است. اگر سیاره خود را به صورت دایره ای به قطر 1 میلی متر نشان دهیم، خورشید در فاصله حدود 11 متری زمین و قطر آن تقریباً 11 سانتی متر خواهد بود. مدار نپتون به صورت دایره ای نشان داده می شود. با شعاع 330 متر برگرفته از کتاب کوپرنیک "درباره گردش دایره های آسمانی" با نسبت های بسیار تقریبی دیگر.

میز 1

موقعیت و مشخصات فیزیکی سیارات اصلی

تا سال 2006 پلوتو بزرگترین سیاره دورتر از خورشید در نظر گرفته می شد. اکنون، همراه با سایر اجرام با اندازه مشابه - سیارک های بزرگ شناخته شده (نگاه کنید به § 4) و اجرام کشف شده در حومه منظومه شمسی - در میان سیارات کوتوله قرار دارد.

تقسیم سیارات به گروه‌ها را می‌توان با سه ویژگی (جرم، فشار، چرخش) ردیابی کرد، اما به وضوح با چگالی. سیارات متعلق به یک گروه از نظر چگالی تفاوت ناچیزی دارند، در حالی که چگالی متوسط سیارات زمینی حدود 5 برابر بیشتر از چگالی متوسط سیارات غول پیکر است (جدول 1 را ببینید).

بیشتر جرم سیارات زمینی در ماده جامد است. زمین و سایر سیارات گروه زمینی از اکسیدها و سایر ترکیبات عناصر شیمیایی سنگین: آهن، منیزیم، آلومینیوم و سایر فلزات و همچنین سیلیکون و سایر غیر فلزات تشکیل شده است. چهار عنصر فراوان در پوسته جامد سیاره ما (لیتوسفر) - آهن، اکسیژن، سیلیکون و منیزیم - بیش از 90 درصد جرم آن را تشکیل می دهند.

چگالی کم سیارات غول پیکر (برای زحل کمتر از چگالی آب است) با این واقعیت توضیح داده می شود که آنها عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده اند که عمدتاً در حالت گازی و مایع هستند. جو این سیارات همچنین حاوی ترکیبات هیدروژنی - متان و آمونیاک است. تفاوت بین سیارات این دو گروه از قبل در مرحله شکل گیری آنها به وجود آمد (به بند 5 مراجعه کنید).

از میان سیارات غول پیکر، مشتری به بهترین وجه مورد مطالعه قرار می گیرد، که روی آن، حتی در یک تلسکوپ مدرسه کوچک، نوارهای تیره و روشن متعددی قابل مشاهده است که به موازات خط استوای سیاره کشیده شده اند. این شکلی است که تشکیلات ابر در جو آن به نظر می رسند که دمای آن فقط -140 درجه سانتیگراد است و فشار آن تقریباً برابر با سطح زمین است. رنگ قرمز مایل به قهوه ای نوارها ظاهراً به این دلیل است که علاوه بر کریستال های آمونیاک که اساس ابرها را تشکیل می دهند، دارای ناخالصی های مختلفی هستند. تصاویری که توسط فضاپیماها گرفته شده است، ردپایی از فرآیندهای شدید و گاه پایدار جوی را نشان می دهد. بنابراین، برای بیش از 350 سال، یک گرداب جوی به نام لکه قرمز بزرگ در مشتری مشاهده شده است. در جو زمین، طوفان ها و پادسیکلون ها به طور متوسط حدود یک هفته وجود دارند. جریان ها و ابرهای جوی توسط فضاپیماها در سیارات غول پیکر دیگر ثبت شده اند، هرچند که توسعه کمتری نسبت به مشتری دارند.

ساختار. فرض بر این است که با نزدیک شدن به مرکز سیارات غول پیکر، به دلیل افزایش فشار، هیدروژن باید از حالت گازی به حالت گازی منتقل شود که در آن فازهای گازی و مایع آن با هم وجود دارند. در مرکز مشتری، فشار میلیون ها برابر بیشتر از فشار جوی است که روی زمین وجود دارد و هیدروژن خواص مشخصه فلزات را به دست می آورد. در اعماق مشتری، هیدروژن فلزی همراه با سیلیکات ها و فلزات، هسته ای را تشکیل می دهد که اندازه آن تقریباً 1.5 برابر بزرگتر و جرم آن 10 تا 15 برابر بیشتر از زمین است.

وزن. جرم هر یک از سیارات غول پیکر از مجموع سیارات زمینی بیشتر است. بزرگترین سیاره در منظومه شمسی - مشتری بزرگتر از بزرگترین سیاره گروه زمینی - زمین 11 برابر قطر و بیش از 300 برابر جرم است.

چرخش. تفاوت بین سیارات دو گروه نیز در این واقعیت آشکار می شود که سیارات غول پیکر با سرعت بیشتری به دور محور می چرخند و در تعداد ماهواره ها: فقط 3 ماهواره برای 4 سیاره زمینی، بیش از 120 برای 4 سیاره غول پیکر وجود دارد. همه این ماهواره ها از مواد مشابهی مانند سیارات گروه زمینی - سیلیکات ها، اکسیدها و سولفیدهای فلزات و غیره و همچنین آب (یا آب-آمونیاک) یخ تشکیل شده اند. علاوه بر دهانه‌های متعدد منشأ شهاب‌سنگ، گسل‌های تکتونیکی و شکاف‌هایی در پوسته یا پوشش یخی آنها در سطح بسیاری از ماهواره‌ها یافت شده است. کشف حدود 12 آتشفشان فعال در نزدیکترین ماهواره به مشتری، آیو، شگفت انگیزترین بود. این اولین مشاهده قابل اعتماد از فعالیت آتشفشانی نوع زمینی در خارج از سیاره ما است.

سیارات غول پیکر علاوه بر ماهواره ها دارای حلقه هایی نیز هستند که خوشه هایی از اجرام کوچک هستند. آنها به قدری کوچک هستند که نمی توان آنها را به صورت جداگانه دید. به دلیل گردش آنها در اطراف سیاره، حلقه ها پیوسته به نظر می رسند، اگرچه برای مثال، سطح سیاره و ستارگان از طریق حلقه های زحل می درخشند. این حلقه ها در نزدیکی سیاره قرار دارند، جایی که ماهواره های بزرگ نمی توانند وجود داشته باشند.

2. سیارات گروه زمینی. سیستم زمین-ماه

به دلیل وجود یک ماهواره، ماه، زمین اغلب سیاره دوتایی نامیده می شود. این هم بر اشتراک منشأ آنها و هم نسبت نادر جرم سیاره و ماهواره آن تأکید می کند: ماه فقط 81 برابر کوچکتر از زمین است.

اطلاعات دقیق کافی در مورد ماهیت زمین در فصل های بعدی کتاب درسی ارائه خواهد شد. بنابراین، در اینجا ما در مورد بقیه سیارات گروه زمینی و مقایسه آنها با ما صحبت خواهیم کرد، و در مورد ماه، که اگرچه فقط یک قمر زمین است، اما طبیعتاً متعلق به اجرام سیاره ای است.

با وجود منشأ مشترک، ماهیت ماه به طور قابل توجهی با زمین متفاوت است که با جرم و اندازه آن تعیین می شود. با توجه به اینکه نیروی گرانش روی سطح ماه 6 برابر کمتر از سطح زمین است، خروج مولکول های گاز از ماه بسیار آسان تر است. بنابراین، ماهواره طبیعی ما فاقد جو و هیدروسفر قابل توجه است.

عدم وجود جو و چرخش آهسته حول محور (یک روز در ماه برابر با یک ماه زمین است) منجر به این واقعیت می شود که در طول روز سطح ماه تا 120 درجه سانتیگراد گرم می شود و تا 170- خنک می شود. درجه سانتیگراد در شب به دلیل عدم وجود جو، سطح ماه در معرض "بمباران" دائمی توسط شهاب سنگ ها و ریزشهاب سنگ های کوچکتر است که با سرعت کیهانی (ده ها کیلومتر در ثانیه) بر روی آن می افتند. در نتیجه، کل ماه با لایه ای از ماده ریز تقسیم شده - سنگلیت پوشیده شده است. همانطور که فضانوردان آمریکایی که در ماه بوده اند و عکس هایی از آثار ماه نوردها نشان می دهد، از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی (اندازه ذرات، قدرت و غیره)، سنگ سنگی شبیه به ماسه مرطوب است.

هنگامی که اجسام بزرگ روی سطح ماه می افتند، دهانه هایی با قطر تا 200 کیلومتر تشکیل می شوند. دهانه های یک متر و حتی یک سانتی متر به وضوح در پانورامای سطح ماه به دست آمده از فضاپیما قابل مشاهده هستند.

در شرایط آزمایشگاهی، نمونه‌هایی از سنگ‌های تحویل‌شده توسط ایستگاه‌های خودکار ما "لونا" و فضانوردان آمریکایی که در فضاپیمای آپولو از ماه بازدید کردند، به طور دقیق مورد مطالعه قرار گرفتند. این امکان به دست آوردن اطلاعات کامل تری نسبت به تجزیه و تحلیل سنگ های مریخ و زهره را که مستقیماً بر روی سطح این سیارات انجام شد، فراهم کرد. سنگ های قمری از نظر ترکیب شبیه به سنگ های زمینی مانند بازالت ها، نوریت ها و آنورتوزیت ها هستند. مجموعه ای از مواد معدنی در سنگ های قمری فقیرتر از زمینی است، اما غنی تر از شهاب سنگ ها است. ماهواره ما هیچ هیدروسفر یا اتمسفر با ترکیبی از زمین ندارد و هرگز نداشته است. بنابراین هیچ ماده معدنی در محیط آبی و در حضور اکسیژن آزاد وجود ندارد. سنگ های قمری در مقایسه با سنگ های زمینی از عناصر فرار تهی می شوند، اما با افزایش محتوای اکسیدهای آهن و آلومینیوم و در برخی موارد تیتانیوم، پتاسیم، عناصر خاکی کمیاب و فسفر متمایز می شوند. هیچ نشانه ای از حیات، حتی به شکل میکروارگانیسم ها یا ترکیبات آلی، در ماه یافت نشده است.

مناطق روشن ماه - "قاره ها" و مناطق تاریک تر - "دریاها" نه تنها از نظر ظاهری، بلکه در نقش برجسته، تاریخ زمین شناسی و ترکیب شیمیایی ماده ای که آنها را پوشانده است، متفاوت هستند. در سطح جوان تر "دریاها" که با گدازه های جامد پوشیده شده است، دهانه های کمتری نسبت به سطح قدیمی تر "قاره ها" وجود دارد. در قسمت‌های مختلف ماه، اشکال برجسته‌ای مانند شکاف‌ها قابل توجه است که در امتداد آن پوسته به‌صورت عمودی و افقی جابجا می‌شود. در این حالت، فقط کوه‌های گسل شکل تشکیل می‌شوند و هیچ کوه چین‌خورده‌ای که برای سیاره ما معمولی باشد، روی ماه وجود ندارد.

عدم وجود فرآیندهای فرسایش و هوازدگی در ماه به ما این امکان را می دهد که آن را نوعی ذخیره زمین شناسی بدانیم، جایی که برای میلیون ها و میلیاردها سال تمام شکل های زمینی که در این مدت به وجود آمده اند حفظ شده اند. بنابراین، مطالعه ماه، درک فرآیندهای زمین شناسی را که در گذشته های دور روی زمین اتفاق افتاده است، که هیچ اثری از آنها در سیاره ما باقی نمانده است، ممکن می سازد.

3. همسایگان ما عطارد، زهره و مریخ هستند

پوسته های زمین - اتمسفر، هیدروسفر و لیتوسفر - با سه حالت جمعی ماده - جامد، مایع و گاز مطابقت دارند. وجود یک لیتوسفر یکی از ویژگی های متمایز تمام سیارات گروه زمینی است. می توانید لیتوسفرها را بر اساس ساختار با استفاده از شکل 1 و اتمسفر - با استفاده از جدول 2 مقایسه کنید.

جدول 2

ویژگی های جو سیارات زمینی (عطارد جو ندارد)

برنج. 1. ساختار درونی سیارات زمینی

فرض بر این است که اتمسفر مریخ و زهره تا حد زیادی ترکیب شیمیایی اولیه ای را که جو زمین زمانی داشته است، حفظ کرده است. در طی میلیون ها سال، محتوای دی اکسید کربن در جو زمین تا حد زیادی کاهش یافته و اکسیژن افزایش یافته است. این به دلیل انحلال دی اکسید کربن در آب های زمینی است که ظاهراً هرگز یخ نمی زد و همچنین آزاد شدن اکسیژن از پوشش گیاهی که روی زمین ظاهر شد. نه در زهره و نه در مریخ چنین فرآیندهایی رخ نداد. علاوه بر این، مطالعات مدرن در مورد ویژگی های تبادل دی اکسید کربن بین جو و زمین (با مشارکت هیدروسفر) می تواند توضیح دهد که چرا زهره آب خود را از دست داد، مریخ یخ زد و زمین برای توسعه حیات مناسب باقی ماند. بنابراین احتمالاً وجود حیات در سیاره ما نه تنها با قرار گرفتن آن در فاصله مطلوب از خورشید توضیح داده می شود.

وجود هیدروسفر یکی از ویژگی های منحصر به فرد سیاره ما است که به آن اجازه می دهد ترکیب مدرن جو را تشکیل دهد و شرایط را برای ظهور و توسعه حیات در زمین فراهم کند.

سیاره تیر. این سیاره، کوچکترین و نزدیکترین سیاره به خورشید، از بسیاری جهات شبیه به ماه است که عطارد فقط کمی بزرگتر از آن است. و همچنین در ماه، پرتعدادترین و مشخص ترین اشیاء دهانه هایی با منشاء شهاب سنگ هستند، در سطح سیاره زمین های نسبتاً حتی پست - "دریاها" و تپه های ناهموار - "قاره ها" وجود دارد. ساختار و خواص لایه سطحی نیز شبیه به ماه است.

به دلیل فقدان تقریباً کامل جو، افت دما در سطح سیاره در طول روزهای طولانی "عطارد" (176 روز زمینی) حتی بیشتر از ماه است: از 450 تا -180 درجه سانتیگراد.

سیاره زهره. ابعاد و جرم این سیاره نزدیک به زمین است، اما ویژگی های ماهیت آنها به طور قابل توجهی متفاوت است. مطالعه سطح زهره که توسط لایه‌ای دائمی از ابرها از دید ناظر پنهان شده بود، تنها در دهه‌های اخیر به لطف رادار و فناوری موشکی و فضایی امکان‌پذیر شده است.

از نظر غلظت ذرات، لایه ابر ناهید که مرز بالایی آن در ارتفاع حدود 65 کیلومتری قرار دارد، شبیه مه زمینی با دید چند کیلومتری است. ابرها ممکن است از قطرات اسید سولفوریک غلیظ، بلورهای آن و ذرات گوگرد تشکیل شده باشند. برای تابش خورشیدی، این ابرها به اندازه کافی شفاف هستند، به طوری که روشنایی سطح زهره تقریباً به اندازه زمین در یک روز ابری است.

در بالای مناطق کم ارتفاع سطح زهره، که بیشتر مساحت آن را اشغال می کند، فلات های وسیعی به طول چندین کیلومتر بالا می روند که تقریباً از نظر اندازه با تبت برابری می کند. رشته کوه های واقع در آنها 7-8 کیلومتر ارتفاع دارند و بلندترین آنها تا 12 کیلومتر ارتفاع دارند. در این مناطق آثاری از فعالیت های زمین ساختی و آتشفشانی وجود دارد، بزرگترین دهانه آتشفشانی قطر کمی کمتر از 100 کیلومتر دارد. دهانه های شهاب سنگ های زیادی با قطر 10 تا 80 کیلومتر در زهره کشف شده است.

عملاً هیچ نوسان دمای روزانه در زهره وجود ندارد، جو آن حتی در شرایط روزهای طولانی گرما را به خوبی حفظ می کند (سیاره یک چرخش به دور محور خود در 240 روز انجام می دهد). این توسط اثر گلخانه ای تسهیل می شود: جو، با وجود لایه ابری، مقدار کافی از نور خورشید را از خود عبور می دهد و سطح سیاره گرم می شود. با این حال، تابش حرارتی (مادون قرمز) یک سطح گرم شده تا حد زیادی توسط دی اکسید کربن موجود در جو و ابرها جذب می شود. به دلیل این رژیم حرارتی عجیب، دمای سطح زهره بالاتر از عطارد است که نزدیکتر به خورشید قرار دارد و به 470 درجه سانتیگراد می رسد. تظاهرات اثر گلخانه ای، گرچه به میزان کمتری، در زمین نیز قابل توجه است: در هوای ابری در شب، خاک و هوا به شدت خنک نمی شوند که در آسمان صاف و بدون ابر، زمانی که یخبندان شبانه ممکن است رخ دهد (شکل 2) ).

برنج. 2. طرح اثر گلخانه ای

مریخ. در سطح این سیاره، فرورفتگی های بزرگ (به قطر بیش از 2000 کیلومتر) - "دریاها" و مناطق مرتفع - "قاره ها" قابل تشخیص است. در سطح آنها، همراه با دهانه های متعدد منشأ شهاب سنگ، مخروط های آتشفشانی غول پیکر به ارتفاع 15-20 کیلومتر یافت شد که قطر پایه آن به 500-600 کیلومتر می رسد. اعتقاد بر این است که فعالیت این آتشفشان ها تنها چند صد میلیون سال پیش متوقف شده است. از دیگر اشکال برجسته، رشته کوه ها، سیستم های شکاف در پوسته، دره های عظیم و حتی اشیایی شبیه به بستر رودخانه های خشک شده مشاهده شد. در شیب ها صفحه ها قابل مشاهده است، مناطقی وجود دارد که توسط تپه های شنی اشغال شده است. همه اینها و سایر آثار فرسایش جوی فرضیات مربوط به طوفان های گرد و غبار در مریخ را تأیید می کند.

مطالعات ترکیب شیمیایی خاک مریخ که توسط ایستگاه های خودکار وایکینگ انجام شد، محتوای بالای سیلیکون (تا 20٪) و آهن (تا 14٪) در این سنگ ها را نشان داد. به طور خاص، رنگ مایل به قرمز سطح مریخ، همانطور که انتظار می رود، به دلیل وجود اکسیدهای آهن به شکل یک ماده معدنی شناخته شده در زمین مانند لیمونیت است.

شرایط طبیعی در مریخ بسیار سخت است: میانگین دمای سطح آن فقط -60 درجه سانتیگراد است و به ندرت مثبت است. در قطب های مریخ، دما به -125 درجه سانتیگراد کاهش می یابد که در آن نه تنها آب یخ می زند، بلکه حتی دی اکسید کربن نیز به یخ خشک تبدیل می شود. ظاهراً کلاهک های قطبی مریخ از مخلوطی از یخ معمولی و خشک تشکیل شده است. با توجه به تغییر فصول، هر کدام حدود دو برابر زمین، کلاهک های قطبی در حال ذوب شدن هستند، دی اکسید کربن در جو آزاد می شود و فشار آن افزایش می یابد. افت فشار شرایطی را برای بادهای شدید با سرعت بیش از 100 متر بر ثانیه و وقوع طوفان های گرد و غبار ایجاد می کند. آب کمی در اتمسفر مریخ وجود دارد، اما به احتمال زیاد ذخایر قابل توجه آن در لایه ای از منجمد دائمی، مشابه آنچه در مناطق سرد کره زمین وجود دارد، متمرکز شده است.

4. اجرام کوچک منظومه شمسی

علاوه بر سیارات بزرگ، اجرام کوچک منظومه شمسی نیز به دور خورشید می چرخند: بسیاری از سیارات کوچک و دنباله دارها.

در مجموع تا به امروز بیش از 100 هزار سیاره کوچک کشف شده است که به آنها سیارک (ستاره مانند) نیز می گویند، زیرا به دلیل اندازه کوچک آنها حتی از طریق تلسکوپ به صورت نقاط نورانی شبیه به ستاره ها قابل مشاهده هستند. تا همین اواخر، اعتقاد بر این بود که همه آنها عمدتاً بین مدارهای مریخ و مشتری حرکت می کنند و به اصطلاح کمربند سیارکی را تشکیل می دهند. بزرگترین جسم در میان آنها سرس است که قطری در حدود 1000 کیلومتر دارد (شکل 3). اعتقاد بر این است که تعداد کل سیارات کوچک بزرگتر از 1 کیلومتر در این کمربند می تواند به 1 میلیون برسد اما حتی در این حالت جرم کل آنها 1000 برابر کمتر از جرم زمین است.

برنج. 3. اندازه های مقایسه ای بزرگترین سیارک ها

هیچ تفاوت اساسی بین سیارک هایی که ما در فضا با تلسکوپ مشاهده می کنیم و شهاب سنگ هایی که پس از سقوط از فضا به زمین به دست انسان می افتند، وجود ندارد. شهاب سنگ ها هیچ کلاس خاصی از اجرام کیهانی را نشان نمی دهند - آنها قطعاتی از سیارک ها هستند. آنها می توانند صدها میلیون سال در مدار خود به دور خورشید حرکت کنند، مانند بقیه اجرام بزرگتر منظومه شمسی. اما اگر مدار آنها با مدار زمین تلاقی کند، به صورت شهاب سنگ روی سیاره ما سقوط می کنند.

توسعه ابزارهای رصدی، به ویژه نصب ابزار در فضاپیما، این امکان را به وجود آورد که بسیاری از اجسام با اندازه های 5 تا 50 متر (تا 4 در ماه) در مجاورت زمین پرواز کنند. تا به امروز، حدود 20 جرم به اندازه یک سیارک (از 50 متر تا 5 کیلومتر) شناخته شده است که مدار آنها از نزدیکی سیاره ما می گذرد. نگرانی ها در مورد برخورد احتمالی چنین اجسامی با زمین پس از سقوط دنباله دار شومیکر-لوی 9 بر روی مشتری در ژوئیه 1995 به طور قابل توجهی افزایش یافت. احتمالاً هنوز دلیل خاصی وجود ندارد که باور کنیم تعداد برخوردها با زمین می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد (پس از همه، "ذخایر" ماده شهاب سنگ در فضای بین سیاره ای به تدریج تخلیه می شوند). از برخوردهایی که پیامدهای فاجعه باری به همراه داشت، تنها می توان از سقوط شهاب سنگ تونگوسکا در سال 1908 نام برد، جرمی که طبق مفاهیم مدرن، هسته یک دنباله دار کوچک بود.

با کمک فضاپیما می توان از فاصله چند ده هزار کیلومتری تصاویری از چند سیاره کوچک به دست آورد. همانطور که انتظار می رفت، سنگ هایی که سطح آنها را تشکیل می دهند مشابه سنگ هایی هستند که در زمین و ماه رایج هستند، به ویژه الیوین و پیروکسن پیدا شدند. این ایده که سیارک‌های کوچک شکلی نامنظم دارند و سطح آن‌ها با دهانه‌ها پر شده است، تأیید شده است. بنابراین ابعاد گاسپرا 19*12*11 کیلومتر است. در نزدیکی سیارک آیدا (ابعاد 56x28x28 کیلومتر)، ماهواره ای به اندازه 1.5 کیلومتر در فاصله 100 کیلومتری از مرکز آن پیدا شد. حدود 50 سیارک مشکوک به چنین "دوگانگی" هستند.

مطالعات انجام شده در 10 تا 15 سال گذشته، فرضیات قبلی را در مورد وجود کمربند دیگری از اجسام کوچک در منظومه شمسی تأیید کرده است. در اینجا، فراتر از مدار نپتون، بیش از 800 جرم با قطر 100 تا 800 کیلومتر کشف شده است که برخی از آنها بزرگتر از 2000 کیلومتر هستند. پس از تمام این اکتشافات، پلوتو که قطر آن 2400 کیلومتر است، از جایگاه سیاره ای بزرگ در منظومه شمسی محروم شد. فرض بر این است که جرم کل اجرام «فراتر از نپتون» می تواند برابر با جرم زمین باشد. این اجرام احتمالاً حاوی مقدار قابل توجهی یخ در ترکیب خود هستند و بیشتر شبیه هسته های دنباله دار هستند تا سیارک هایی که بین مریخ و مشتری قرار دارند.

دنباله دارها که به دلیل ظاهر غیرمعمول خود (وجود دم) از زمان های قدیم توجه همه مردم را به خود جلب کرده اند، تصادفاً متعلق به اجرام کوچک منظومه شمسی نیستند. علیرغم اندازه چشمگیر دم، که طول آن می تواند بیش از 100 میلیون کیلومتر باشد، و قطر سر که می تواند از خورشید بیشتر شود، ستاره های دنباله دار به درستی "هیچ قابل مشاهده" نامیده می شوند. ماده بسیار کمی در دنباله دار وجود دارد، تقریباً تمام آن در هسته متمرکز شده است، که یک بلوک کوچک برف-یخ (بر اساس استانداردهای فضایی) است که با ذرات جامد کوچک با ترکیبات شیمیایی مختلف پراکنده شده است. بنابراین، هسته یکی از معروف ترین دنباله دارها، دنباله دار هالی، که در سال 1986 توسط فضاپیمای وگا تصویربرداری شد، تنها 14 کیلومتر طول دارد و عرض و ضخامت آن نصف آن است. این "برف کثیف مارس"، همانطور که هسته های دنباله دار اغلب نامیده می شوند، حاوی تقریباً به اندازه پوشش برفی که در یک زمستان در قلمرو منطقه مسکو افتاد، آب یخ زده دارد.

ستاره های دنباله دار از دیگر اجرام منظومه شمسی عمدتاً به دلیل غیرمنتظره بودن ظاهر آنها متمایز می شوند ، که A.S. Pushkin زمانی در مورد آن نوشت: "مثل یک دنباله دار غیرقانونی در دایره نورهای محاسبه شده ..."

ما بار دیگر با اتفاقات سال های اخیر، زمانی که در سال 1996 و 1997، به این موضوع متقاعد شدیم. دو دنباله دار بسیار درخشان که حتی با چشم غیر مسلح قابل مشاهده بودند ظاهر شدند. طبق سنت، آنها از نام کسانی که آنها را کشف کردند - ستاره شناس آماتور ژاپنی هیکوتاکا و دو آمریکایی - هال و بوپ - نامگذاری شده اند. چنین دنباله دارهای درخشانی معمولاً هر 10 تا 15 سال یک بار ظاهر می شوند (آنهایی که فقط از طریق تلسکوپ قابل مشاهده هستند، سالانه 15 تا 20 مشاهده می شوند). فرض بر این است که چند ده میلیارد دنباله دار در منظومه شمسی وجود دارد و منظومه شمسی توسط یک یا حتی چند ابر دنباله دار احاطه شده است که در فاصله هایی هزاران و ده ها هزار برابر بیشتر از فاصله تا دور خورشید حرکت می کنند. دورترین سیاره نپتون در آنجا، در این یخچال ایمن کیهانی، هسته های دنباله دار برای میلیاردها سال از زمان شکل گیری منظومه شمسی "ذخیره" شده اند.

همانطور که هسته دنباله دار به خورشید نزدیک می شود، گرم می شود و گازها و ذرات جامد را از دست می دهد. به تدریج، هسته به قطعات کوچکتر و کوچکتر تجزیه می شود. ذراتی که بخشی از آن بودند شروع به چرخش به دور خورشید در مدار خود می کنند، نزدیک به مداری که دنباله دار در امتداد آن حرکت می کرد و باعث ایجاد این بارش شهابی شد. هنگامی که ذرات این جریان در مسیر سیاره ما به هم می رسند، با سرعت کیهانی به جو آن می افتند، به شکل شهاب ها شعله ور می شوند. گرد و غبار باقی مانده پس از نابودی چنین ذره ای به تدریج در سطح زمین می نشیند.

در برخورد با خورشید یا سیارات بزرگ، دنباله دارها می میرند. مواردی که هنگام حرکت در فضای بین سیاره‌ای، هسته‌های دنباله‌دارها به چند قسمت تقسیم می‌شوند، مکرراً مشاهده شد. ظاهرا دنباله دار هالی نیز از این سرنوشت در امان نمانده است.

ویژگی‌های ماهیت فیزیکی سیارات، سیارک‌ها و دنباله‌دارها بر اساس ایده‌های کیهان‌شناسی مدرن توضیح نسبتا خوبی پیدا می‌کنند که به ما امکان می‌دهد منظومه شمسی را مجموعه‌ای از اجرام با منشأ مشترک در نظر بگیریم.

5. منشا منظومه شمسی

قدیمی‌ترین سنگ‌هایی که در نمونه‌های خاک و شهاب‌سنگ‌های ماه یافت می‌شوند، حدود ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارند. محاسبات مربوط به سن خورشید ارزش نزدیکی به دست آورد - 5 میلیارد سال. به طور کلی پذیرفته شده است که تمام اجسامی که در حال حاضر منظومه شمسی را تشکیل می دهند حدود 4.5 تا 5 میلیارد سال پیش تشکیل شده اند.

طبق توسعه یافته ترین فرضیه، همه آنها در نتیجه تکامل یک گاز سرد و ابر غبار عظیم شکل گرفته اند. این فرضیه به خوبی بسیاری از ویژگی های ساختار منظومه شمسی را توضیح می دهد، به ویژه تفاوت های قابل توجه بین دو گروه از سیاره ها.

در طی چندین میلیارد سال، خود ابر و مواد تشکیل دهنده آن به طور قابل توجهی تغییر کردند. ذرات تشکیل دهنده این ابر در مدارهای مختلفی به دور خورشید می چرخیدند.

در نتیجه برخی از برخوردها، ذرات از بین رفتند، در حالی که در برخی دیگر به ذرات بزرگتر تبدیل شدند. لخته های بزرگتری از ماده به وجود آمدند - جنین های سیارات آینده و دیگر اجرام.

"بمباران" شهاب سنگ سیارات را نیز می توان تأییدی بر این ایده ها در نظر گرفت - در واقع، این ادامه روندی است که در گذشته منجر به شکل گیری آنها شد. در حال حاضر، زمانی که کمتر و کمتر ماده شهاب‌سنگ در فضای بین سیاره‌ای باقی می‌ماند، شدت این فرآیند بسیار کمتر از مراحل اولیه تشکیل سیاره است.

در همان زمان، توزیع مجدد ماده و تمایز آن در ابر صورت گرفت. تحت تأثیر گرمای شدید، گازها از مجاورت خورشید خارج شدند (عمدتاً رایج ترین آنها در جهان - هیدروژن و هلیوم) و فقط ذرات نسوز جامد باقی ماندند. از این ماده، زمین، ماهواره آن - ماه، و همچنین سایر سیارات گروه زمینی تشکیل شد.

در طول شکل‌گیری سیارات و بعد از آن برای میلیاردها سال، فرآیندهای ذوب، تبلور، اکسیداسیون و سایر فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در اعماق و روی سطح آنها اتفاق افتاد. این منجر به تغییر قابل توجهی در ترکیب و ساختار اصلی ماده شد که از آن تمام اجسام موجود منظومه شمسی تشکیل شده است.

دور از خورشید، در حاشیه ابر، این مواد فرار روی ذرات غبار منجمد شدند. محتوای نسبی هیدروژن و هلیوم افزایش یافته است. از این ماده سیارات غول پیکری تشکیل شد که اندازه و جرم آنها به طور قابل توجهی بیشتر از سیارات گروه زمینی است. از این گذشته ، حجم قسمت های پیرامونی ابر بیشتر بود و بنابراین ، جرم ماده ای که سیارات دور از خورشید از آن تشکیل شده بودند نیز بزرگتر بود.

داده‌های مربوط به ماهیت و ترکیب شیمیایی ماهواره‌های سیارات غول‌پیکر، که در سال‌های اخیر با کمک فضاپیماها به دست آمده است، تأیید دیگری بر اعتبار ایده‌های مدرن در مورد منشاء اجسام منظومه شمسی شده است. در شرایطی که هیدروژن و هلیوم، که به حاشیه ابر پیش سیاره ای رفته بودند، بخشی از سیارات غول پیکر شدند، ماهواره های آنها شبیه ماه و سیارات زمینی بودند.

با این حال، تمام ماده ابر پیش سیاره ای در ترکیب سیارات و ماهواره های آنها گنجانده نشده است. بسیاری از لخته های ماده آن هم در داخل منظومه سیاره ای به شکل سیارک ها و حتی اجرام کوچکتر و هم در خارج از آن به شکل هسته های دنباله دار باقی مانده اند.

خورشید - جسم مرکزی منظومه شمسی - نماینده معمولی ستارگان است، رایج ترین اجرام در کیهان. مانند بسیاری از ستارگان دیگر، خورشید یک توپ عظیم گازی است که در میدان گرانشی خود در تعادل است.

از زمین، خورشید را به صورت یک صفحه کوچک با قطر زاویه ای تقریباً 0.5 درجه می بینیم. لبه آن کاملاً به وضوح مرز لایه ای را که نور از آن می آید مشخص می کند. این لایه از خورشید فوتوسفر (ترجمه شده از یونانی - کره نور) نامیده می شود.

خورشید شار عظیمی از تابش را به فضای بیرونی ساطع می کند که تا حد زیادی شرایط روی سطح سیارات و فضای بین سیاره ای را تعیین می کند. مجموع قدرت تابش خورشید، درخشندگی آن 4 · 1023 کیلو وات است. زمین تنها یک دو میلیاردم تابش خورشید را دریافت می کند. با این حال، این برای به حرکت درآوردن توده های عظیم هوا در جو زمین، برای کنترل آب و هوا و آب و هوا در کره زمین کافی است.

مشخصات فیزیکی اصلی خورشید

جرم (M) = 2 1030 کیلوگرم.

شعاع (R) = 7 108 متر.

چگالی متوسط (p) = 1.4 103 کیلوگرم بر متر مکعب.

شتاب گرانش (g) = 2.7 102 m/s2.

بر اساس این داده ها، با استفاده از قانون گرانش جهانی و معادله حالت گازی، می توان شرایط داخل خورشید را محاسبه کرد. چنین محاسباتی به دست آوردن مدلی از خورشید "آرام" امکان پذیر است. در این حالت فرض بر این است که در هر یک از لایه های آن شرایط تعادل هیدرواستاتیکی مشاهده می شود: عمل نیروهای فشار داخلی گاز با عمل نیروهای گرانشی متعادل می شود. بر اساس داده های امروزی، فشار در مرکز خورشید به 2×108 نیوتن بر متر مربع می رسد و چگالی ماده در شرایط زمینی بسیار بیشتر از چگالی جامدات است: 1.5×105 کیلوگرم بر متر مکعب، یعنی 13 برابر چگالی سرب با این وجود، اعمال قوانین گاز بر ماده در این حالت با این واقعیت توجیه می شود که یونیزه شده است. اندازه هسته های اتمی که الکترون های خود را از دست داده اند حدود 10000 برابر کوچکتر از اندازه خود اتم است. بنابراین، اندازه خود ذرات در مقایسه با فواصل بین آنها بسیار ناچیز است. این شرط که یک گاز ایده آل باید آن را برآورده کند، برای مخلوط هسته ها و الکترون ها که ماده را در داخل خورشید تشکیل می دهند، با وجود چگالی بالا، برقرار است. این حالت ماده پلاسما نامیده می شود. دمای آن در مرکز خورشید به حدود 15 میلیون کلوین می رسد.

در چنین دمای بالایی، پروتون‌هایی که بر ترکیب پلاسمای خورشیدی غالب هستند، سرعت بالایی دارند که می‌توانند بر نیروهای دافعه الکترواستاتیکی غلبه کنند و با یکدیگر برهمکنش کنند. در نتیجه این تعامل، یک واکنش گرما هسته ای رخ می دهد: چهار پروتون یک ذره آلفا - یک هسته هلیوم را تشکیل می دهند. واکنش با آزاد شدن بخش معینی از انرژی - کوانتوم گاما - همراه است. این انرژی به دو صورت از درون خورشید به خارج منتقل می شود: توسط تابش، یعنی توسط خود کوانتوم ها، و توسط همرفت، یعنی توسط ماده.

انتشار انرژی و انتقال آن ساختار داخلی خورشید را تعیین می کند: هسته منطقه مرکزی است که در آن واکنش های گرما هسته ای رخ می دهد، منطقه انتقال انرژی توسط تابش و منطقه همرفتی بیرونی. هر یک از این مناطق تقریباً 1/3 شعاع خورشیدی را اشغال می کند (شکل 4).

برنج. 4. ساختار خورشید

پیامد حرکت همرفتی ماده در لایه‌های بالایی خورشید، نوع عجیبی از فوتوسفر است - دانه‌بندی. فتوسفر، همانطور که بود، از دانه های منفرد - گرانول تشکیل شده است که اندازه آنها به طور متوسط چند صد (تا 1000) کیلومتر است. گرانول جریانی از گاز داغ است که بالا می رود. در شکاف های تاریک بین گرانول ها، گاز سردتری وجود دارد که فرو می رود. هر گرانول فقط 5-10 دقیقه وجود دارد، سپس یک دانه جدید در جای خود ظاهر می شود که از نظر شکل و اندازه با قبلی متفاوت است. با این حال، تصویر کلی مشاهده شده تغییر نمی کند.

فوتوسفر پایین ترین لایه جو خورشید است. به دلیل انرژی حاصل از داخل خورشید، ماده فتوسفر دمایی در حدود 6000 کلوین پیدا می کند. لایه نازک (حدود 10000 کیلومتر) مجاور آن کروموسفر نامیده می شود که تاج خورشیدی در بالای آن ده ها امتداد دارد. شعاع خورشیدی (شکل 4 را ببینید). چگالی ماده در تاج با فاصله از خورشید به تدریج کاهش می یابد، اما جریان پلاسما از تاج (باد خورشیدی) از کل منظومه سیاره ای عبور می کند. اجزای اصلی باد خورشیدی پروتون ها و الکترون ها هستند که بسیار کوچکتر از ذرات آلفا (هسته هلیوم) و سایر یون ها هستند.

به عنوان یک قاعده، مظاهر مختلفی از فعالیت خورشیدی در جو خورشید مشاهده می شود که ماهیت آن توسط رفتار پلاسمای خورشیدی در یک میدان مغناطیسی تعیین می شود - لکه ها، شراره ها، برجستگی ها و غیره. معروف ترین آنها لکه های خورشیدی هستند که کشف شده اند. در اوایل قرن هفدهم. در اولین رصد با تلسکوپ متعاقباً معلوم شد که لکه‌هایی در آن مناطق نسبتاً کوچک خورشید ظاهر می‌شوند که با میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی متمایز می‌شوند.

لکه ها ابتدا به صورت لکه های تیره کوچک به قطر 2000 تا 3000 کیلومتر مشاهده می شوند. اکثر آنها در عرض یک روز ناپدید می شوند، اما برخی از آنها ده برابر می شوند. چنین لکه هایی می توانند گروه های بزرگی را تشکیل دهند و وجود داشته باشند و شکل و اندازه را برای چندین ماه تغییر دهند، یعنی چندین دور خورشید. لکه های بزرگ در اطراف تاریک ترین قسمت مرکزی (به نام سایه) نیم سایه تیره کمتری دارند. در مرکز لکه دمای ماده به 4300 کلوین کاهش می یابد. بدون شک چنین کاهش دما با عمل میدان مغناطیسی همراه است که همرفت طبیعی را مختل می کند و در نتیجه از هجوم انرژی از پایین جلوگیری می کند.

قدرتمندترین مظاهر فعالیت خورشیدی، شعله‌ها هستند که در طی آن انرژی تا 1025 ژول گاهی در چند دقیقه آزاد می‌شود (این انرژی حدود یک میلیارد بمب اتمی است). شراره ها به صورت افزایش ناگهانی درخشندگی بخش های منفرد خورشید در ناحیه لکه خورشیدی مشاهده می شوند. از نظر سرعت، فلاش شبیه انفجار است. مدت زمان شراره های قوی به طور متوسط به 3 ساعت می رسد، در حالی که شعله های ضعیف تنها 20 دقیقه طول می کشد. شراره ها همچنین با میدان های مغناطیسی مرتبط هستند که پس از شعله ور شدن به طور قابل توجهی در این منطقه تغییر می کنند (به عنوان یک قاعده، آنها ضعیف می شوند). با توجه به انرژی میدان مغناطیسی، پلاسما را می توان تا دمای حدود 10 میلیون کلوین گرم کرد. در این حالت، سرعت جریان آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد و به 1000-1500 کیلومتر بر ثانیه می رسد و انرژی الکترون ها و پروتون های تشکیل دهنده پلاسما افزایش می یابد. با توجه به این انرژی اضافی، انتشار نوری، اشعه ایکس، گاما و رادیویی شراره ها ایجاد می شود.

جریان های پلاسمایی تشکیل شده در طی یک شعله ور شدن در یک یا دو روز به محیط های زمین می رسند و باعث ایجاد طوفان های مغناطیسی و سایر پدیده های ژئوفیزیکی می شوند. به عنوان مثال، در هنگام فلاش های قوی، قابلیت شنیدن امواج رادیویی موج کوتاه در کل نیمکره روشن سیاره ما عملاً متوقف می شود.

بزرگترین تظاهرات فعالیت خورشیدی از نظر مقیاس آنها، برجستگی های مشاهده شده در تاج خورشیدی (نگاه کنید به شکل 4) است - ابرهای عظیم گازی در حجم، که جرم آنها می تواند به میلیاردها تن برسد. برخی از آنها ("آرام") شبیه پرده های غول پیکر به ضخامت 3-5 هزار کیلومتر، حدود 10 هزار کیلومتر ارتفاع و تا 100 هزار کیلومتر طول هستند که توسط ستون هایی پشتیبانی می شوند که در امتداد آنها گاز از تاج به پایین جریان می یابد. آنها به آرامی شکل خود را تغییر می دهند و می توانند چندین ماه وجود داشته باشند. در بسیاری از موارد، در برجستگی ها، حرکت منظم دسته ها و جت های منفرد در امتداد مسیرهای منحنی مشاهده می شود که از نظر شکل شبیه خطوط القای میدان مغناطیسی هستند. در هنگام شعله ور شدن، بخش های جداگانه برجستگی ها می توانند با سرعت چند صد کیلومتر در ثانیه به ارتفاعی عظیم - تا 1 میلیون کیلومتر، که از شعاع خورشید فراتر می رود، بالا بروند.

تعداد لکه ها و برجستگی ها، فرکانس و قدرت شعله ها در خورشید با تناوب معین، هرچند نه چندان دقیق، تغییر می کند - به طور متوسط، این دوره تقریباً 11.2 سال است. بین فرآیندهای حیاتی گیاهان و جانوران، وضعیت سلامت انسان، ناهنجاری های آب و هوا و آب و هوا و سایر پدیده های ژئوفیزیکی و سطح فعالیت خورشیدی رابطه مشخصی وجود دارد. با این حال، مکانیسم تأثیر فرآیندهای فعالیت خورشیدی بر پدیده‌های زمینی هنوز کاملاً مشخص نیست.

7. ستاره ها

خورشید ما به درستی یک ستاره معمولی نامیده می شود. اما در میان تنوع عظیم دنیای ستارگان، تعداد زیادی وجود دارند که از نظر خصوصیات فیزیکی با آن تفاوت بسیار زیادی دارند. بنابراین، یک تصویر کاملتر از ستارگان، تعریف زیر را ارائه می دهد:

ستاره توده ای جدا شده از ماده از نظر گرانشی است که از نظر تابش غیرشفاف است، که در آن واکنش های گرما هسته ای تبدیل هیدروژن به هلیوم در مقیاس قابل توجهی رخ داده، یا در حال رخ دادن است.

درخشندگی ستارگان. ما می‌توانیم تمام اطلاعات مربوط به ستاره‌ها را تنها بر اساس مطالعه تابش‌هایی که از آن‌ها می‌آیند به دست آوریم. مهمتر از همه، ستارگان از نظر درخشندگی (قدرت تابش) با یکدیگر تفاوت دارند: برخی از آنها چندین میلیون بار بیشتر از خورشید انرژی ساطع می کنند و برخی دیگر صدها هزار بار کمتر از خورشید.

خورشید به نظر ما درخشان ترین شی در آسمان است، تنها به این دلیل که بسیار نزدیکتر از سایر ستارگان است. نزدیکترین آنها، آلفا قنطورس، 270 هزار بار دورتر از خورشید از ما قرار دارد. اگر در چنین فاصله ای از خورشید باشید، آنگاه چیزی شبیه درخشان ترین ستاره های صورت فلکی دب اکبر به نظر می رسد.

فاصله ستاره ها. با توجه به اینکه ستاره ها از ما بسیار دور هستند، فقط در نیمه اول قرن نوزدهم. موفق به تشخیص اختلاف منظر سالانه آنها و محاسبه فاصله شدند. حتی ارسطو و سپس کوپرنیک می دانستند که در صورت حرکت زمین چه مشاهداتی از موقعیت ستارگان باید انجام شود تا جابجایی آنها را تشخیص دهند. برای انجام این کار، لازم است موقعیت هر ستاره را از دو نقطه متضاد از مدار آن مشاهده کنید. بدیهی است که جهت این ستاره در این مدت تغییر خواهد کرد و هر چه بیشتر ستاره به ما نزدیکتر باشد. بنابراین این جابجایی ظاهری (پارالاکسی) یک ستاره به عنوان معیاری برای فاصله آن عمل خواهد کرد.

منظر سالانه (p) معمولاً به زاویه ای گفته می شود که در آن شعاع (r) مدار زمین از ستاره عمود بر خط دید قابل مشاهده است (شکل 5). این زاویه آنقدر کوچک است (کمتر از 1 اینچ) که نه ارسطو و نه کوپرنیک نتوانستند آن را تشخیص دهند و اندازه گیری کنند، زیرا آنها بدون ابزار نوری رصد می کردند.

برنج. 5. اختلاف منظر سالانه ستارگان

واحدهای فاصله تا ستاره ها پارسک و سال نوری هستند.

پارسک فاصله ای است که اختلاف منظر ستاره ها 1 " است. از این رو نام این واحد: par - از کلمه "parallax"، sec - از کلمه "second" است.

سال نوری مسافتی است که نور با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه در یک سال طی می کند.

1 عدد (پارسک) = 3.26 سال نوری.

با تعیین فاصله تا ستاره و میزان تابش از آن می توانید درخشندگی آن را محاسبه کنید.

اگر ستارگان را بر روی نمودار مطابق با درخشندگی و دمای آنها مرتب کنید، معلوم می شود که چندین نوع (توالی) از ستارگان را می توان با توجه به این ویژگی ها تشخیص داد (شکل 6): ابرغول ها، غول ها، دنباله اصلی، کوتوله های سفید. خورشید ما به همراه بسیاری از ستارگان دیگر به ستارگان دنباله اصلی تعلق دارد.

برنج. 6. نمودار "دما - درخشندگی" برای نزدیکترین ستاره ها

دمای ستارگان دمای لایه های بیرونی ستاره که تابش از آن می آید را می توان از روی طیف تعیین کرد. همانطور که می دانید رنگ بدن گرم شده به دمای آن بستگی دارد. به عبارت دیگر، موقعیت طول موج که بیشترین تشعشع را به خود اختصاص می دهد، با افزایش دما از رنگ قرمز به انتهای بنفش طیف تغییر می کند. در نتیجه، دمای لایه‌های بیرونی ستاره را می‌توان از روی توزیع انرژی در طیف تعیین کرد. همانطور که مشخص شد، این دما برای انواع مختلف ستارگان از 2500 تا 50000 کلوین متغیر است.

از درخشندگی و دمای شناخته شده یک ستاره، می توان مساحت سطح درخشان آن را محاسبه کرد و در نتیجه ابعاد آن را تعیین کرد. مشخص شد که قطر ستارگان غول پیکر صدها برابر بزرگتر از خورشید است و ستارگان کوتوله ده ها و صدها بار کوچکتر از آن هستند.

توده ستارگان در عین حال از نظر جرم که مهمترین مشخصه ستارگان است کمی با خورشید تفاوت دارند. در میان ستارگان هیچ یک از ستارگان وجود ندارد که جرم آنها 100 برابر بیشتر از خورشید باشد و آنهایی که جرم آنها 10 برابر کمتر از خورشید باشد.

بسته به جرم و اندازه ستارگان، آنها در ساختار درونی خود متفاوت هستند، اگرچه همه آنها تقریباً ترکیب شیمیایی یکسانی دارند (95-98٪ جرم آنها هیدروژن و هلیوم است).

خورشید برای چندین میلیارد سال وجود داشته است و در طول این مدت کمی تغییر کرده است، زیرا واکنش های گرما هسته ای هنوز در اعماق آن در حال انجام است، در نتیجه یک ذره آلفا (هسته هلیوم متشکل از دو پروتون و دو نوترون) از آن تشکیل می شود. چهار پروتون (هسته هیدروژن). ستارگان پرجرمتر ذخایر هیدروژن خود را بسیار سریعتر (در دهها میلیون سال) مصرف می کنند. پس از "فرسودگی" هیدروژن، واکنش ها بین هسته های هلیوم با تشکیل ایزوتوپ پایدار کربن 12 و همچنین واکنش های دیگر آغاز می شود که محصولات آنها اکسیژن و تعدادی عناصر سنگین تر (سدیم، گوگرد، منیزیم و غیره است. .). بنابراین، در اعماق ستارگان، هسته بسیاری از عناصر شیمیایی تا آهن تشکیل می شود.

تشکیل هسته‌های عناصر سنگین‌تر از هسته‌های آهن تنها با جذب انرژی می‌تواند رخ دهد، بنابراین، واکنش‌های گرما هسته‌ای بیشتر متوقف می‌شود. برای پرجرم ترین ستارگان، پدیده های فاجعه آمیزی در این لحظه رخ می دهد: ابتدا یک فشرده سازی سریع (فروپاشی)، و سپس یک انفجار قوی. در نتیجه، ستاره ابتدا به طور قابل توجهی در اندازه افزایش می یابد، روشنایی آن ده ها میلیون بار افزایش می یابد، و سپس لایه های بیرونی خود را به فضای خارج می ریزد. این پدیده به عنوان یک انفجار ابرنواختری مشاهده می شود که در محل آن یک ستاره نوترونی کوچک به سرعت در حال چرخش - یک تپ اختر وجود دارد.

بنابراین، اکنون می دانیم که تمام عناصر تشکیل دهنده سیاره ما و تمام حیات روی آن در نتیجه واکنش های گرما هسته ای در ستارگان شکل گرفته اند. بنابراین، ستارگان نه تنها رایج‌ترین اجرام در کیهان هستند، بلکه برای درک پدیده‌ها و فرآیندهایی که روی زمین و فراتر از آن اتفاق می‌افتند نیز مهم‌ترین هستند.

8. کهکشان ما

تقریباً تمام اجرام قابل مشاهده با چشم غیر مسلح در نیمکره شمالی آسمان پرستاره یک منظومه واحد از اجرام آسمانی (عمدتاً ستارگان) را تشکیل می دهند - کهکشان ما (شکل 7).

جزئیات مشخصه آن برای یک ناظر زمینی کهکشان راه شیری است، که در آن حتی اولین رصد با تلسکوپ، تشخیص بسیاری از ستارگان کم نور را ممکن کرد. همانطور که خودتان می‌بینید در هر شب صاف و بدون ماه، در سراسر آسمان به‌صورت نواری متمایل به سفید به شکل ناهموار کشیده می‌شود. احتمالاً او اثری از شیر ریخته شده را به کسی یادآوری کرده است، و بنابراین، احتمالاً تصادفی نیست که اصطلاح "کهکشان" از کلمه یونانی galaxis به معنای "شیری، شیری" آمده است.

در کهکشان فقط یک نقطه مه آلود کم رنگ وجود دارد که در جهت صورت فلکی آندرومدا قابل مشاهده است و به شکلی شبیه شعله شمع است - سحابی آندرومدا. این منظومه ستاره‌ای دیگر شبیه منظومه ستاره‌ای ماست که با فاصله 2.3 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد.

تنها زمانی که در سال 1923، چندین ستاره درخشان در این سحابی قابل تشخیص بودند، سرانجام دانشمندان متقاعد شدند که این فقط یک سحابی نیست، بلکه یک کهکشان دیگر است. این رویداد را می توان «کشف» کهکشان ما نیز دانست. و در آینده، موفقیت در مطالعه آن تا حد زیادی با مطالعه کهکشان های دیگر مرتبط بود.

دانش ما از اندازه، ترکیب و ساختار کهکشان عمدتاً در نیم قرن گذشته به دست آمده است. قطر کهکشان ما حدود 100 هزار سال نوری (حدود 30 هزار پارسک) است. تعداد ستاره ها حدود 150 میلیارد است و 98 درصد جرم کل آن را تشکیل می دهند. 2 درصد باقیمانده را ماده بین ستاره ای به شکل گاز و غبار تشکیل می دهد.

ستاره ها خوشه هایی از اشکال و تعداد اجسام مختلف - کروی و پراکنده را تشکیل می دهند. ستاره های نسبتا کمی در خوشه های باز وجود دارد - از چند ده تا چند هزار. معروف ترین خوشه باز، Pleiades است که در صورت فلکی ثور قابل مشاهده است. در همین صورت فلکی هیادس، مثلثی از ستارگان کم نور در نزدیکی آلدباران درخشان قرار دارند. برخی از ستارگان متعلق به صورت فلکی دب اکبر نیز یک خوشه باز را تشکیل می دهند. تقریباً تمام خوشه های این نوع در نزدیکی کهکشان راه شیری قابل مشاهده هستند.

خوشه های ستاره ای کروی حاوی صدها هزار و حتی میلیون ها ستاره هستند. تنها دو مورد از آنها - در صورت فلکی قوس و هرکول - به سختی با چشم غیر مسلح دیده می شوند. خوشه های کروی به روشی متفاوت در کهکشان توزیع شده اند: بیشتر آنها در نزدیکی مرکز آن قرار دارند و با دور شدن از آن، غلظت آنها در فضا کاهش می یابد.

"جمعیت" این دو نوع خوشه نیز متفاوت است. ترکیب خوشه های باز عمدتاً شامل ستارگان مرتبط (مانند خورشید) به دنباله اصلی است. غول های قرمز و زیر غول های کروی زیادی وجود دارد.

این تفاوت ها در حال حاضر با تفاوت سن ستارگانی که خوشه هایی از انواع مختلف را تشکیل می دهند و در نتیجه سن خود خوشه ها توضیح داده می شود. محاسبات نشان داده است که سن بسیاری از خوشه های باز تقریباً 2-3 Gyr است، در حالی که سن خوشه های کروی بسیار بزرگتر است و می تواند به 12-14 Gyr برسد.

از آنجایی که توزیع در فضای خوشه‌های ستارگان منفرد از انواع مختلف و اجرام دیگر متفاوت بود، آنها شروع به تشخیص پنج زیرسیستم کردند که یک منظومه ستاره‌ای واحد را تشکیل می‌دهند - کهکشان:

- جوان صاف

- مسطح قدیمی;

- زیرسیستم میانی "دیسک"؛

- کروی متوسط؛

- کروی.

برنج. 7. ساختار کهکشان

مکان آنها در نموداری نشان داده شده است که ساختار کهکشان را در صفحه ای عمود بر صفحه کهکشان راه شیری نشان می دهد (شکل 7 را ببینید). شکل همچنین موقعیت خورشید و بخش مرکزی کهکشان را نشان می دهد - هسته آن که در جهت صورت فلکی قوس قرار دارد.

اندازه گیری موقعیت نسبی ستارگان در آسمان، ستاره شناسان در آغاز قرن هجدهم. متوجه شد که مختصات برخی از ستارگان درخشان (آلدباران، آرکتوروس و سیریوس) در مقایسه با ستارگانی که در دوران باستان به دست آمده بودند، تغییر کرده است. متعاقباً مشخص شد که سرعت حرکت در فضا برای ستارگان مختلف کاملاً قابل توجه است. "سریعترین" آنها که "ستاره پرنده بارنارد" نام دارد، در طول یک سال 10.8 اینچ در آسمان حرکت می کند. به این معنی که در کمتر از 200 سال از 0.5 درجه (قطر زاویه ای خورشید و ماه) عبور می کند. ستاره (قدر آن 9.7) در صورت فلکی Ophiuchus قرار دارد. بیشتر 300000 ستاره ای که حرکت آنها اندازه گیری می شود موقعیت خود را بسیار کندتر تغییر می دهند - جابجایی آن تنها صدم و هزارم ثانیه در سال است. همه ستارگان در اطراف مرکز حرکت می کنند. از کهکشان، خورشید در حدود 220 میلیون سال یک دور کامل می‌کند.

اطلاعات قابل توجهی در مورد توزیع ماده بین ستاره ای در کهکشان به لطف توسعه ستاره شناسی رادیویی به دست آمده است. ابتدا معلوم شد که گاز بین ستاره ای که بخش عمده آن هیدروژن است، شاخه هایی را در اطراف مرکز کهکشان تشکیل می دهد که شکل مارپیچی دارند. همین ساختار را می توان در برخی از انواع ستاره ها ردیابی کرد.

بنابراین، کهکشان ما به رایج ترین کلاس کهکشان های مارپیچی تعلق دارد.

لازم به ذکر است که ماده بین ستاره ای به طور قابل توجهی مطالعه کهکشان را با روش های نوری پیچیده می کند. در حجم فضای اشغال شده توسط ستارگان نسبتاً نابرابر توزیع شده است. توده اصلی گاز و غبار در نزدیکی صفحه کهکشان راه شیری قرار دارد، جایی که ابرهای بزرگ (به قطر صدها سال نوری) به نام سحابی را تشکیل می دهد. در فضای بین ابرها نیز ماده وجود دارد، هرچند در حالت بسیار کمیاب. شکل کهکشان راه شیری، شکاف های تاریک قابل مشاهده در آن (بزرگترین آنها باعث انشعاب آن می شود، که از صورت فلکی Aquila تا صورت فلکی عقرب امتداد دارد) با این واقعیت توضیح داده می شود که غبار بین ستاره ای ما را از دیدن نور ستاره های واقع باز می دارد. پشت این ابرها این ابرها هستند که به ما فرصت دیدن هسته کهکشان را نمی دهند که تنها با دریافت تابش فروسرخ و امواج رادیویی که از آن می آیند می توان آن را مطالعه کرد.

در موارد نادری که یک ستاره داغ در نزدیکی ابر گاز و غبار قرار دارد، این سحابی درخشان می شود. ما آن را می بینیم زیرا غبار نور یک ستاره درخشان را منعکس می کند.

انواع مختلفی از سحابی ها در کهکشان مشاهده می شود که شکل گیری آنها ارتباط نزدیکی با تکامل ستارگان دارد. اینها شامل سحابی های سیاره ای است که به این دلیل نامگذاری شده اند که در تلسکوپ های ضعیف شبیه قرص های سیارات دور - اورانوس و نپتون هستند. اینها لایه های بیرونی ستارگان هستند که در طی فشردگی هسته و تبدیل ستاره به یک کوتوله سفید از آنها جدا شده اند. این پوسته ها در طول چند ده هزار سال در فضای بیرونی گسترش یافته و پراکنده می شوند.

سحابی های دیگر بقایای انفجارهای ابرنواختری هستند. مشهورترین آنها سحابی خرچنگ در صورت فلکی ثور است که حاصل یک انفجار ابرنواختری به قدری درخشان است که در سال 1054 حتی در طول روز به مدت 23 روز دیده شد. در داخل این سحابی یک تپ اختر مشاهده می شود که در آن با دوره چرخش آن برابر با 0.033 ثانیه، روشنایی در محدوده نوری، اشعه ایکس و رادیویی تغییر می کند. بیش از 500 شیء از این دست شناخته شده است.

در ستارگان در فرآیند واکنش‌های گرما هسته‌ای است که بسیاری از عناصر شیمیایی تشکیل می‌شوند و در هنگام انفجار ابرنواخترها، حتی هسته‌های سنگین‌تر از آهن نیز تشکیل می‌شوند. گاز از دست رفته توسط ستارگان با محتوای بالای عناصر شیمیایی سنگین، ترکیب ماده بین ستاره‌ای را تغییر می‌دهد که متعاقباً ستاره‌ها از آن تشکیل می‌شوند. بنابراین، ترکیب شیمیایی ستارگان «نسل دوم» که احتمالاً خورشید ما را نیز شامل می شود، تا حدودی با ترکیب ستارگان قدیمی که پیش از این شکل گرفته اند متفاوت است.

9. ساختار و تکامل کیهان

علاوه بر سحابی آندرومدا، دو کهکشان دیگر را می توان با چشم غیرمسلح دید: ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک. آنها فقط در نیمکره جنوبی قابل مشاهده هستند، بنابراین اروپایی ها تنها پس از سفر ماژلان به سراسر جهان در مورد آنها مطلع شدند. اینها ماهواره های کهکشان ما هستند که در فاصله حدود 150 هزار سال نوری از آن جدا شده اند. در چنین فاصله ای، ستارگانی مانند خورشید نه از طریق تلسکوپ و نه در عکس ها قابل مشاهده نیستند. اما در تعداد زیاد، ستارگان داغ با درخشندگی بالا - ابرغول ها - مشاهده می شوند.

کهکشان ها منظومه های ستاره ای غول پیکری هستند که از چندین میلیون تا چند تریلیون ستاره را شامل می شود. علاوه بر این، کهکشان ها حاوی مقادیر متفاوتی (بسته به نوع) مواد بین ستاره ای (به شکل گاز، غبار و پرتوهای کیهانی) هستند.

در بخش مرکزی بسیاری از کهکشان ها خوشه ای وجود دارد که به آن هسته می گویند، جایی که فرآیندهای فعال مرتبط با آزاد شدن انرژی و بیرون راندن ماده در حال انجام است.

برخی از کهکشان‌ها در محدوده رادیویی تابش بسیار قوی‌تری نسبت به ناحیه مرئی طیف دارند. به این گونه اجرام کهکشان های رادیویی می گویند. حتی منابع قدرتمندتر گسیل رادیویی اختروش ها هستند که در محدوده نوری بیشتر از کهکشان ها تابش می کنند. کوازارها دورترین اجرام شناخته شده از ما در جهان هستند. برخی از آنها در فواصل وسیعی بیش از 5 میلیارد سال نوری قرار دارند.

ظاهراً اختروش ها هسته های کهکشانی بسیار فعال هستند. ستارگان اطراف هسته غیرقابل تشخیص هستند، زیرا اختروش ها بسیار دور هستند و روشنایی زیاد آنها امکان تشخیص نور ضعیف ستارگان را نمی دهد.

مطالعات کهکشان ها نشان داده است که خطوط در طیف آنها معمولاً به سمت انتهای قرمز آن، یعنی به سمت طول موج های بلندتر تغییر می کنند. این بدان معنی است که تقریباً همه کهکشان ها (به استثنای تعداد کمی از نزدیکترین آنها) از ما دور می شوند.

با این حال، وجود این قانون به هیچ وجه به این معنا نیست که کهکشان ها از ما، از کهکشان ما و از مرکز فرار می کنند. همین الگوی رکود در هر کهکشان دیگری مشاهده خواهد شد. و این بدان معنی است که همه کهکشان های مشاهده شده در حال دور شدن از یکدیگر هستند.

یک توپ بزرگ (کیهان) را در نظر بگیرید که از نقاط جداگانه (کهکشان ها) تشکیل شده است که به طور یکنواخت در داخل آن توزیع شده و بر اساس قانون گرانش جهانی برهم کنش دارند. اگر تصور کنیم که در لحظه‌ای از زمان کهکشان‌ها نسبت به یکدیگر بی‌حرکت هستند، در نتیجه جذب متقابل در لحظه‌ی بعد بی‌حرکت نمی‌مانند و شروع به نزدیک شدن به یکدیگر می‌کنند. در نتیجه، جهان منقبض می شود و چگالی ماده در آن افزایش می یابد. اگر در این لحظه اولیه کهکشان ها از یکدیگر دور می شدند، یعنی جهان در حال انبساط بود، گرانش سرعت حذف متقابل آنها را کاهش می دهد. سرنوشت بیشتر کهکشان هایی که با سرعت معینی از مرکز توپ دور می شوند به نسبت این سرعت به سرعت "دوم کیهانی" برای توپی با شعاع و جرم معین بستگی دارد که از کهکشان های منفرد تشکیل شده است.

اگر سرعت کهکشان ها از سرعت دوم فضایی بیشتر باشد، آنها به طور نامحدود دور می شوند - جهان به طور نامحدود منبسط می شود. اگر آنها از کیهانی دوم کمتر باشند، پس انبساط کیهان باید با انقباض جایگزین شود.

بر اساس داده‌های موجود، در حال حاضر نمی‌توان نتیجه‌گیری قطعی در مورد اینکه کدام یک از این گزینه‌ها منجر به تکامل کیهان می‌شود، انجام داد. با این حال، به طور قطع می توان گفت که در گذشته چگالی ماده در کیهان بسیار بیشتر از زمان حال بوده است. کهکشان‌ها، ستارگان و سیارات نمی‌توانستند به‌عنوان اجرام مستقلی وجود داشته باشند، و ماده‌ای که اکنون از آن تشکیل شده‌اند از نظر کیفی متفاوت بود و یک محیط همگن، بسیار داغ و متراکم بود. دمای آن از 10 میلیارد درجه فراتر رفت و چگالی آن بیشتر از چگالی هسته های اتمی بود که 1017 کیلوگرم بر متر مکعب است. این نه تنها توسط نظریه، بلکه با نتایج مشاهدات نیز اثبات می شود. همانطور که از محاسبات نظری بر می آید، همراه با ماده، کیهان داغ در مراحل اولیه وجودش با کوانتوم های تابش الکترومغناطیسی پر انرژی پر شده بود. در جریان انبساط کیهان، انرژی کوانتوم ها کاهش یافت و در حال حاضر باید برابر با 5-6 کلوین باشد. این تشعشع که به آن باقی مانده است، در واقع در سال 1965 کشف شد.

بنابراین، تأیید نظریه جهان داغ، که مرحله اولیه وجود آن اغلب انفجار بزرگ نامیده می شود، به دست آمد. در حال حاضر، نظریه ای توسعه یافته است که فرآیندهایی را که از اولین لحظات انبساط جهان در جهان رخ داده است، توصیف می کند. در ابتدا، نه اتم ها و نه حتی هسته های پیچیده اتمی نمی توانستند در جهان وجود داشته باشند. تحت این شرایط، دگرگونی‌های متقابل نوترون‌ها و پروتون‌ها در طول برهمکنش آنها با دیگر ذرات بنیادی رخ می‌دهد: الکترون‌ها، پوزیترون‌ها، نوترینوها و پادنوترینوها. پس از کاهش دمای جهان به 1 میلیارد درجه، انرژی کوانتوم ها و ذرات برای جلوگیری از تشکیل ساده ترین هسته های اتم های دوتریوم، تریتیوم، هلیوم-3 و هلیوم-4 کافی نبود. حدود 3 دقیقه پس از آغاز انبساط کیهان، نسبت معینی از محتوای هسته های هیدروژن (حدود 70٪) و هسته های هلیوم (حدود 30٪) در آن ایجاد شد. سپس این نسبت میلیاردها سال حفظ شد تا اینکه کهکشان ها و ستارگان از این ماده تشکیل شدند که در اعماق آنها، در نتیجه واکنش های گرما هسته ای، هسته های اتمی پیچیده تری شروع به شکل گیری کردند. در محیط بین ستاره ای شرایط برای تشکیل اتم های خنثی و سپس مولکول ها ایجاد شد.

تصویری از تکامل کیهان که در برابر ما گشوده شده است شگفت انگیز و شگفت انگیز است. بدون تعجب، نباید فراموش کرد که همه اینها توسط یک فرد - ساکن یک ذره کوچک غبار گم شده در گستره های بی کران کیهان - یک ساکن سیاره زمین کشف شد.

فهرست ادبیات استفاده شده

1. Arutsev A.A., Ermolaev B.V., Kutateladze I.O., Slutsky M. مفاهیم علوم طبیعی مدرن. با راهنمای مطالعه M. 1999

2. Petrosova R.A., Golov V.P., Sivoglazov V.I., Straut E.K. علوم طبیعی و مبانی اکولوژی. کتاب درسی برای موسسات آموزشی تربیتی متوسطه. مسکو: بوستارد، 2007، 303 صفحه.

3. Savchenko V.N., Smagin V.P. آغاز مفاهیم و اصول علوم طبیعی مدرن. آموزش. روستوف-آن-دون. 2006.

سیارات اجرام آسمانی هستند که به دور یک ستاره می چرخند. آنها بر خلاف ستارگان نور و گرما ساطع نمی کنند بلکه با نور منعکس شده ستاره ای که به آن تعلق دارند می درخشند. شکل سیارات نزدیک به کروی است. در حال حاضر فقط سیارات منظومه شمسی به طور قابل اعتماد شناخته شده اند، اما احتمال حضور سیارات در سایر ستارگان بسیار زیاد است.

گیلبرت فرضیه ای در مورد مغناطیس زمینی بیان کرد: زمین یک آهنربای کروی بزرگ است که قطب های آن در نزدیکی قطب های جغرافیایی قرار دارند. او فرضیه خود را با این تجربه اثبات کرد: اگر یک سوزن مغناطیسی را به سطح یک توپ بزرگ ساخته شده از یک آهنربای طبیعی نزدیک کنید، آنگاه همیشه در جهت خاصی قرار می گیرد، مانند یک سوزن قطب نما روی زمین. نایدیش وی.م. 2004 KSE

با توجه به ویژگی های فیزیکی، سیارات بزرگ به دو گروه تقسیم می شوند. یکی از آنها - سیارات گروه زمینی - از زمین و عطارد، زهره و مریخ مشابه آن تشکیل شده است. دومی شامل سیارات غول پیکر: مشتری، زحل، اورانوس و نپتون است. تا سال 2006 پلوتو بزرگترین سیاره دورتر از خورشید در نظر گرفته می شد. اکنون او به همراه سایر اجرام با اندازه مشابه - سیارک های بزرگ شناخته شده و اجرام در حومه منظومه شمسی - در میان سیارات کوتوله قرار دارد.

تقسیم سیارات به گروه ها را می توان با توجه به سه ویژگی (جرم، فشار، چرخش) ردیابی کرد، اما به وضوح - از نظر چگالی. سیارات متعلق به یک گروه از نظر چگالی تفاوت ناچیزی دارند، در حالی که چگالی متوسط سیارات زمینی حدود 5 برابر بیشتر از چگالی متوسط سیارات غول پیکر است.

زمین از نظر اندازه و جرم در بین سیارات بزرگ رتبه پنجم را دارد، اما در بین سیارات زمینی که شامل عطارد، زهره، زمین و مریخ می شود، بزرگترین است. مهمترین تفاوت زمین با سایر سیارات منظومه شمسی وجود حیات در آن است که با ظهور انسان به بالاترین شکل هوشمندانه خود رسید. شرایط توسعه حیات در اجسام نزدیک ترین منظومه شمسی به زمین نامطلوب است. اجساد قابل سکونت خارج از دومی نیز هنوز کشف نشده اند. با این حال، حیات یک مرحله طبیعی در رشد ماده است، بنابراین زمین را نمی توان تنها جسم کیهانی ساکن کیهان در نظر گرفت و اشکال زمینی حیات تنها اشکال ممکن آن هستند.

بر اساس مفاهیم کیهان شناسی مدرن، زمین تقریباً 4.5 میلیارد سال پیش توسط تراکم گرانشی ناشی از گاز و غبار پراکنده در فضای اطراف خورشید تشکیل شده است که حاوی تمام عناصر شیمیایی شناخته شده در طبیعت است. تشکیل زمین با تمایز ماده همراه بود که با گرم شدن تدریجی فضای داخلی زمین، عمدتاً به دلیل گرمای آزاد شده در هنگام فروپاشی عناصر رادیواکتیو (اورانیوم، توریم، پتاسیم و غیره) تسهیل شد. نتیجه این تمایز، تقسیم زمین به لایه های متحدالمرکز - ژئوسفرها بود که از نظر ترکیب شیمیایی، حالت تجمع و خواص فیزیکی متفاوت بودند. در مرکز، هسته زمین تشکیل شده است که توسط یک گوشته احاطه شده است. از سبک ترین و قابل ذوب ترین اجزای ماده که در فرآیندهای ذوب از گوشته آزاد می شود، پوسته زمین که در بالای گوشته قرار دارد، پدید آمد. مجموع این ژئوسفرهای داخلی، محدود به سطح جامد زمین، گاهی اوقات زمین "جامد" نامیده می شود (اگرچه این کاملاً دقیق نیست، زیرا ثابت شده است که قسمت بیرونی هسته دارای ویژگی های یک سیال چسبناک است). . زمین "جامد" تقریباً کل جرم سیاره را در خود دارد.

ویژگی های فیزیکی زمین و حرکت مداری آن باعث شده تا حیات در 3.5 میلیارد سال گذشته ادامه یابد. بر اساس برآوردهای مختلف، زمین شرایط را برای وجود موجودات زنده برای 0.5 - 2.3 میلیارد سال دیگر حفظ خواهد کرد.

زمین با سایر اجرام در فضا از جمله خورشید و ماه تعامل دارد (با نیروهای گرانشی جذب می شود). زمین به دور خورشید می چرخد و در حدود 365.26 روز شمسی - یک سال غیر واقعی - به دور آن می چرخد. محور چرخش زمین 23.44 درجه نسبت به عمود بر صفحه مداری آن متمایل است که باعث تغییرات فصلی در سطح سیاره با دوره یک سال گرمسیری - 365.24 روز خورشیدی می شود. یک روز در حال حاضر حدود 24 ساعت است. ماه حدود 4.53 میلیارد سال پیش مدار خود را به دور زمین آغاز کرد. تأثیر گرانشی ماه بر روی زمین عامل جزر و مد اقیانوس است. ماه همچنین شیب محور زمین را تثبیت می کند و به تدریج چرخش زمین را کاهش می دهد. برخی از نظریه ها حاکی از آن است که برخورد سیارک ها منجر به تغییرات قابل توجهی در محیط و سطح زمین شده و به ویژه باعث انقراض دسته جمعی گونه های مختلف موجودات زنده شده است. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C7%E5%EC%EB%FF

زمین همانطور که قبلا ذکر شد شکلی نزدیک به کروی دارد. شعاع توپ 6371 کیلومتر است. زمین به دور خورشید می چرخد و حول محور خود می چرخد. یک ماهواره طبیعی به دور زمین می چرخد - ماه. ماه در فاصله 384.4 هزار کیلومتری از سطح سیاره ما قرار دارد. دوره های چرخش آن به دور زمین و حول محور آن منطبق است، بنابراین ماه فقط از یک طرف به زمین می چرخد و طرف دیگر از زمین قابل مشاهده نیست. ماه جو ندارد، بنابراین سمت رو به خورشید دمای بالایی دارد و طرف مقابل، تاریک شده، دمای بسیار پایینی دارد. سطح ماه یکنواخت نیست. دشت ها و رشته کوه های روی ماه متقاطع هستند.

زمین، مانند سایر سیارات منظومه شمسی، دارای مراحل اولیه تکامل است: مرحله برافزایش (تولد)، ذوب شدن کره بیرونی کره زمین، و فاز پوسته اولیه (فاز ماه). A.P. Sadokhin KSE فصل 5 ص. مخازن (اقیانوس ها) روی زمین ظاهر شدند که در آنها ترکیبی از مواد می تواند برای توسعه آینده سیاره رخ دهد.

چکیده در مورد موضوع

"زمین سیاره ای در منظومه شمسی است"

1. ساختار و ترکیب منظومه شمسی. دو گروه سیاره

2. سیارات زمینی سیستم زمین-ماه

3. زمین

4. اکتشافات باستانی و مدرن زمین

5. کاوش زمین از فضا

6. خاستگاه حیات روی زمین

7. تنها ماهواره زمین ماه است

نتیجه

1. ساختار و ترکیب منظومه شمسی. دو گروه سیاره

با توجه به ویژگی های فیزیکی، سیارات بزرگ به دو گروه تقسیم می شوند. یکی از آنها - سیارات گروه زمینی - زمین و عطارد، زهره و مریخ مشابه است. دومی شامل سیارات غول پیکر: مشتری، زحل، اورانوس و نپتون است. تا سال 2006 پلوتو بزرگترین سیاره دورتر از خورشید در نظر گرفته می شد. اکنون، همراه با سایر اجرام با اندازه مشابه - سیارک های بزرگ شناخته شده (نگاه کنید به § 4) و اجرام کشف شده در حومه منظومه شمسی - در میان سیارات کوتوله قرار دارد.

2. سیارات گروه زمینی. سیستم زمین-ماه

3. زمین.

زمین سومین سیاره از خورشید در منظومه شمسی است. این ستاره با فاصله 149.6 میلیون کیلومتری در مدت 365.24 روز به دور ستاره می چرخد.

زمین یک ماهواره دارد - ماه، که در فاصله متوسط 384400 کیلومتر به دور خورشید می چرخد. میل محور زمین به صفحه دایره البروج 66033`22`` است. دوره چرخش سیاره به دور محور خود 23 ساعت و 56 دقیقه و 4.1 ثانیه است. چرخش حول محور آن باعث تغییر روز و شب و انحراف محور و گردش به دور خورشید - تغییر فصل می شود. شکل زمین یک ژئوئید، تقریباً یک بیضی سه محوری، یک کروی است. شعاع متوسط زمین 6371.032 کیلومتر، استوایی - 6378.16 کیلومتر، قطبی - 6356.777 کیلومتر است. مساحت کره زمین 510 میلیون کیلومتر مربع، حجم 1.083 * 1012 کیلومتر مربع، تراکم متوسط 5518 کیلوگرم بر متر مربع است. جرم زمین 5976 * 1021 کیلوگرم است.

زمین میدان مغناطیسی و الکتریکی دارد. میدان گرانشی زمین شکل کروی آن و وجود جو را تعیین می کند. بر اساس مفاهیم مدرن کیهان شناسی، زمین حدود 4.7 میلیارد سال پیش از مواد گازی پراکنده در منظومه شمسی تشکیل شده است. در نتیجه تمایز ماده، زمین، تحت تأثیر میدان گرانشی خود، تحت شرایط گرمایش فضای داخلی زمین، پدید آمد و از نظر ترکیب شیمیایی، وضعیت تجمع و خواص فیزیکی پوسته - ژئوسفر - متفاوت شد. : هسته (در مرکز)، گوشته، پوسته زمین، هیدروسفر، جو، مگنتوسفر. ترکیب زمین توسط آهن (34.6٪)، اکسیژن (29.5٪)، سیلیکون (15.2٪)، منیزیم (12.7٪) غالب است. پوسته زمین، گوشته و قسمت داخلی هسته جامد هستند (قسمت بیرونی هسته مایع در نظر گرفته می شود). از سطح زمین تا مرکز، فشار، چگالی و دما افزایش می یابد.

فشار در مرکز سیاره 3.6 * 1011 Pa است، چگالی آن حدود 12.5 * 103 کیلوگرم بر متر مکعب است، دما از 50000ºС تا 60000ºC متغیر است.

انواع اصلی پوسته زمین قاره ای و اقیانوسی است؛ در منطقه انتقال از خشکی به اقیانوس، یک پوسته میانی ایجاد می شود.

بیشتر زمین توسط اقیانوس جهانی (361.1 میلیون کیلومتر مربع؛ 70.8٪) اشغال شده است، زمین 149.1 میلیون کیلومتر مربع (29.2٪) است و شش قاره و جزیره را تشکیل می دهد. به طور متوسط 875 متر از سطح اقیانوس جهانی بالا می رود (بالاترین ارتفاع 8848 متر است - کوه Chomolungma)، کوه ها بیش از 1/3 سطح زمین را اشغال می کنند. بیابان ها حدود 20٪ از سطح زمین را پوشش می دهند، جنگل ها - حدود 30٪، یخچال ها - بیش از 10٪. عمق متوسط اقیانوس جهانی حدود 3800 متر است (بزرگترین عمق 11020 متر است - سنگر ماریانا (تغار) در اقیانوس آرام). حجم آب در این سیاره 1370 میلیون کیلومتر مکعب و میانگین شوری آن 35 گرم در لیتر است. جو زمین، جرم کل آن 5.15 * 1015 تن است، از هوا تشکیل شده است - مخلوطی از عمدتا نیتروژن (78.08٪) و اکسیژن (20.95٪)، بقیه بخار آب، دی اکسید کربن و همچنین بی اثر است. و گازهای دیگر حداکثر دمای سطح زمین 570-580 درجه سانتیگراد (در بیابانهای گرمسیری آفریقا و آمریکای شمالی) و حداقل آن در حدود -900 درجه سانتیگراد (در مناطق مرکزی قطب جنوب) است. شکل گیری زمین و مرحله اولیه توسعه آن متعلق به تاریخ پیش از زمین شناسی است. سن مطلق کهن ترین سنگ ها بیش از 3.5 میلیارد سال است. تاریخ زمین شناسی زمین به دو مرحله نابرابر تقسیم می شود: پرکامبرین، که تقریباً 5/6 کل گاهشماری زمین شناسی (حدود 3 میلیارد سال) را اشغال می کند و فانروزوئیک که 570 میلیون سال گذشته را پوشش می دهد.

حدود 3-3.5 میلیارد سال پیش، در نتیجه تکامل طبیعی ماده، زندگی در زمین به وجود آمد و توسعه زیست کره آغاز شد. مجموع همه موجودات زنده ساکن در آن، به اصطلاح ماده زنده زمین، تأثیر قابل توجهی بر توسعه جو، هیدروسفر و پوسته رسوبی داشته است. عامل جدیدی که تأثیر قدرتمندی بر بیوسفر دارد، فعالیت تولیدی انسان است که کمتر از 3 میلیون سال پیش روی زمین ظاهر شد. نرخ رشد بالای جمعیت زمین (275 میلیون نفر در سال 1000، 1.6 میلیارد نفر در سال 1900 و تقریباً 6.3 میلیارد نفر در سال 1995) و نفوذ روزافزون جامعه بشری بر محیط طبیعی، مشکلات استفاده منطقی از همه را مطرح کرده است. منابع طبیعی و حفاظت از طبیعت

4. مطالعات باستانی و مدرن زمین.

برای اولین بار، اراتوستن، ریاضیدان و ستاره شناس یونان باستان، در قرن اول قبل از میلاد (با دقت حدود 1.3٪) توانست ابعاد نسبتاً دقیقی از سیاره ما به دست آورد. اراتوستن کشف کرد که در ظهر طولانی ترین روز تابستان، زمانی که خورشید در بالاترین حد خود در آسمان اسوان قرار دارد و پرتوهای آن به صورت عمودی می افتند، در اسکندریه در همان زمان فاصله اوج خورشید 1/50 دایره است. او با دانستن فاصله اسوان تا اسکندریه توانست شعاع زمین را محاسبه کند که طبق محاسبات او 6290 کیلومتر بود. به همان اندازه سهم قابل توجهی در نجوم توسط منجم و ریاضیدان مسلمان بیرونی، که در قرن 10-11 پس از میلاد زندگی می کرد، داشت. ه. علیرغم این واقعیت که او از سیستم زمین مرکزی استفاده کرد، توانست اندازه زمین و تمایل استوا به دایره البروج را کاملاً دقیق تعیین کند. اندازه سیارات، اگرچه توسط او تعیین شده است، اما با یک خطای بزرگ. تنها اندازه ای که او با دقت نسبتاً تعیین کرد اندازه ماه است.

در قرن پانزدهم، کوپرنیک تئوری هلیومرکزی ساختار جهان را مطرح کرد. این نظریه، همانطور که شناخته شده است، برای مدت طولانی هیچ پیشرفتی نداشت، زیرا توسط کلیسا مورد آزار و اذیت قرار می گرفت. این سیستم سرانجام توسط I. Kepler در پایان قرن شانزدهم اصلاح شد. کپلر همچنین قوانین حرکت سیارات را کشف کرد و گریز از مرکز مدارهای آنها را محاسبه کرد و از نظر تئوری مدلی از یک تلسکوپ ایجاد کرد. گالیله، که کمی دیرتر از کپلر زندگی کرد، تلسکوپی با بزرگنمایی 34.6 برابر ساخت که به او اجازه داد حتی ارتفاع کوه های روی ماه را تخمین بزند. او همچنین یک تفاوت مشخصه را هنگام مشاهده ستاره ها و سیارات از طریق تلسکوپ کشف کرد: وضوح ظاهر و شکل سیارات بسیار بیشتر بود و او چندین ستاره جدید را نیز کشف کرد. برای تقریبا 2000 سال، ستاره شناسان معتقد بودند که فاصله زمین تا خورشید برابر با 1200 فاصله زمین است، یعنی. حدود 20 بار اشتباه کرد! برای اولین بار، این داده ها تنها در پایان قرن هفدهم به عنوان 140 میلیون کیلومتر مشخص شد، یعنی. با خطای 6.3% توسط اخترشناسان کاسینی و ریچت. آنها همچنین سرعت نور را 215 کیلومتر بر ثانیه تعیین کردند که پیشرفت قابل توجهی در نجوم بود، زیرا قبلاً معتقد بودند که سرعت نور بی نهایت است. تقریباً در همان زمان، نیوتن قانون گرانش جهانی و تجزیه نور به یک طیف را کشف کرد که چندین قرن بعد آغاز تجزیه و تحلیل طیفی بود.

زمین به نظر ما آنقدر بزرگ، قابل اعتماد و برای ما بسیار مهم است که ما متوجه موقعیت ثانویه او در خانواده سیارات نمی شویم. تنها تسلی ضعیف این است که زمین بزرگترین سیارات زمینی است. علاوه بر این، دارای جوی با قدرت متوسط است، بخش قابل توجهی از سطح زمین با یک لایه نازک ناهمگن از آب پوشیده شده است. و به دور آن یک قمر با شکوه می چرخد که قطر آن برابر با یک چهارم قطر زمین است. با این حال، این استدلال ها برای حمایت از غرور کیهانی ما به سختی کافی است. از نظر نجومی کوچک، زمین سیاره اصلی ماست و بنابراین سزاوار مطالعه دقیق است. پس از تلاش پرزحمت و سختی ده ها نسل از دانشمندان، به طور غیرقابل انکاری ثابت شد که زمین به هیچ وجه "مرکز جهان" نیست، بلکه معمولی ترین سیاره است، یعنی. توپ سرد در حال حرکت به دور خورشید طبق قوانین کپلر، زمین با سرعتی متغیر در یک بیضی کمی کشیده به دور خورشید می چرخد. در اوایل ژانویه، زمانی که زمستان در نیمکره شمالی حاکم است، نزدیک‌ترین نقطه به خورشید است و در اوایل ژوئیه، زمانی که تابستان داریم، دورترین فاصله را به خورشید دارد. تفاوت فاصله زمین از خورشید بین ژانویه تا جولای حدود 5 میلیون کیلومتر است. بنابراین، زمستان در نیمکره شمالی کمی گرمتر از جنوب است و تابستان ها، برعکس، کمی خنک تر است. این به وضوح در قطب شمال و قطب جنوب احساس می شود. بیضوی بودن مدار زمین تنها تأثیر غیرمستقیم و بسیار ناچیز بر ماهیت فصول دارد. دلیل تغییر فصول در انحراف محور زمین نهفته است. محور چرخش زمین در زاویه 66.5 درجه نسبت به صفحه حرکت آن به دور خورشید قرار دارد. برای اکثر مشکلات عملی، می توان فرض کرد که محور چرخش زمین همیشه در فضا موازی با خودش حرکت می کند. در واقع، محور چرخش زمین یک دایره کوچک بر روی کره آسمانی را توصیف می کند که در 26 هزار سال یک چرخش کامل انجام می دهد. در صدها سال آینده، قطب شمال جهان نه چندان دور از ستاره قطبی قرار خواهد گرفت، سپس شروع به دور شدن از آن خواهد کرد و نام آخرین ستاره در دسته سطل اورس کوچک - Polaris - معنای خود را از دست خواهد داد. در 12 هزار سال، قطب آسمان به درخشان ترین ستاره در آسمان شمالی - وگا از صورت فلکی لیرا نزدیک می شود. پدیده توصیف شده تقدیم محور چرخش زمین نامیده می شود. پدیده تقدم قبلاً توسط هیپارخوس کشف شده بود که موقعیت ستارگان در فهرست را با فهرست ستاره های آریستیلوس و تیموچاریس که مدت ها قبل از او گردآوری شده بود مقایسه کرد. مقایسه کاتالوگ ها به هیپارخوس نشان دهنده حرکت آهسته محور جهان بود.

سه پوسته بیرونی زمین وجود دارد: لیتوسفر، هیدروسفر و جو. لیتوسفر به عنوان پوشش جامد بالایی سیاره شناخته می شود که به عنوان بستر اقیانوس عمل می کند و در قاره ها با خشکی منطبق است. هیدروسفر آب های زیرزمینی، آب رودخانه ها، دریاچه ها، دریاها و در نهایت اقیانوس ها است. آب 71 درصد از کل سطح زمین را پوشانده است. متوسط عمق اقیانوس جهانی 3900 متر است.

5. کاوش زمین از فضا

انسان اولین بار تنها چند سال پس از آغاز عصر فضا، نقش ماهواره ها را در نظارت بر وضعیت زمین های کشاورزی، جنگل ها و دیگر منابع طبیعی زمین قدردانی کرد. آغاز در سال 1960 بود، زمانی که با کمک ماهواره های هواشناسی "Tiros" خطوط نقشه مانند کره زمین در زیر ابرها به دست آمد. این اولین تصاویر تلویزیونی سیاه و سفید بینش بسیار کمی از فعالیت های انسانی ارائه کرد، اما این اولین قدم بود. به زودی ابزارهای فنی جدیدی ایجاد شد که امکان بهبود کیفیت مشاهدات را فراهم می کرد. اطلاعات از تصاویر چند طیفی در مناطق مرئی و مادون قرمز (IR) طیف استخراج شد. اولین ماهواره هایی که برای استفاده حداکثری از این فرصت ها طراحی شدند، لندست بودند. به عنوان مثال، ماهواره Landsat-D، چهارمین ماهواره از سری، زمین را از ارتفاع بیش از 640 کیلومتری با استفاده از ابزارهای حساس پیشرفته رصد کرد که به مصرف کنندگان اجازه می داد اطلاعات بسیار دقیق و به موقع را دریافت کنند. یکی از اولین زمینه های کاربرد تصاویر از سطح زمین، نقشه برداری بود. در دوران پیش از ماهواره، نقشه های بسیاری از مناطق، حتی در مناطق توسعه یافته جهان، نادرست بود. تصاویر Landsat برخی از نقشه های موجود ایالات متحده را تصحیح و به روز کرده است. در اواسط دهه 1970، ناسا و وزارت کشاورزی ایالات متحده تصمیم گرفتند قابلیت های سیستم ماهواره ای را در پیش بینی مهم ترین محصول کشاورزی، گندم، به نمایش بگذارند. مشاهدات ماهواره‌ای که معلوم شد بسیار دقیق هستند، بعداً به سایر محصولات کشاورزی گسترش یافتند. استفاده از اطلاعات ماهواره ای مزیت های غیرقابل انکار آن را در ارزیابی حجم الوار در سرزمین های وسیع هر کشوری آشکار کرده است. امکان مدیریت فرآیند جنگل زدایی و در صورت لزوم ارائه توصیه هایی در مورد تغییر خطوط منطقه جنگل زدایی از نقطه نظر بهترین حفظ جنگل فراهم شد. تصاویر ماهواره ای همچنین امکان ارزیابی سریع مرزهای آتش سوزی جنگل ها، به ویژه موارد "تاج شکل" را که مشخصه مناطق غربی آمریکای شمالی و همچنین مناطق Primorye و مناطق جنوبی سیبری شرقی در روسیه است، می دهد.

برای کل بشریت، توانایی مشاهده تقریباً مداوم بر روی گستره های اقیانوس جهانی از اهمیت زیادی برخوردار است. در بالای اعماق آب اقیانوس است که نیروهای هیولایی از طوفان ها و طوفان ها متولد می شوند و قربانیان و ویرانی های زیادی را برای ساکنان ساحل به ارمغان می آورند. هشدار اولیه به مردم اغلب برای نجات جان ده ها هزار نفر حیاتی است. تعیین ذخایر ماهی و سایر غذاهای دریایی نیز از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. جریان های اقیانوسی اغلب منحنی می شوند، مسیر و اندازه را تغییر می دهند. به عنوان مثال، ال نینو، یک جریان گرم در جهت جنوبی در سواحل اکوادور در برخی سال ها می تواند در امتداد سواحل پرو تا 12 درجه سانتی گراد گسترش یابد. هنگامی که این اتفاق می افتد، پلانکتون ها و ماهی ها در تعداد زیادی از بین می روند و خسارات جبران ناپذیری به شیلات بسیاری از کشورها از جمله روسیه وارد می کنند. غلظت زیاد موجودات دریایی تک سلولی باعث افزایش مرگ و میر ماهی ها می شود که احتمالاً به دلیل سموم موجود در آنها است. رصد ماهواره‌ای به شناسایی «هوس‌های» چنین جریان‌هایی کمک می‌کند و اطلاعات مفیدی را در اختیار کسانی قرار می‌دهد که به آن نیاز دارند. بر اساس برخی برآوردهای دانشمندان روسی و آمریکایی، صرفه جویی در مصرف سوخت، همراه با "گرفتن اضافی" به دلیل استفاده از اطلاعات ماهواره های به دست آمده در محدوده مادون قرمز، سود سالانه 2.44 میلیون دلار را به همراه دارد. استفاده از ماهواره ها برای بررسی اهداف نقشه کشیدن مسیر کشتی ها را تسهیل کرده است.

6. پیدایش حیات در زمین

ظهور ماده زنده روی زمین با یک تکامل نسبتا طولانی و پیچیده ترکیب شیمیایی جو انجام شد که در نهایت منجر به تشکیل تعدادی مولکول آلی شد. این مولکول ها بعداً به عنوان نوعی "آجر" برای تشکیل ماده زنده عمل کردند. طبق داده های مدرن، سیارات از یک ابر گاز-غبار اولیه تشکیل شده اند که ترکیب شیمیایی آن شبیه ترکیب شیمیایی خورشید و ستارگان است، جو اولیه آنها عمدتاً از ساده ترین ترکیبات هیدروژن - رایج ترین عنصر تشکیل شده است. در فضای. بیشتر از همه مولکول های هیدروژن، آمونیاک، آب و متان وجود داشت. علاوه بر این، اتمسفر اولیه باید سرشار از گازهای بی اثر باشد - در درجه اول هلیوم و نئون. در حال حاضر، گازهای نجیب کمی بر روی زمین وجود دارد، زیرا آنها زمانی مانند بسیاری از ترکیبات حاوی هیدروژن در فضای بین سیاره ای پراکنده شدند (تبخیر شدند). با این حال، فتوسنتز گیاهان، که در آن اکسیژن آزاد می شود، نقش تعیین کننده ای در ایجاد ترکیب جو زمین داشت. این امکان وجود دارد که مقدار معینی و شاید حتی قابل توجهی از مواد آلی در طی سقوط شهاب سنگ ها و احتمالاً دنباله دارها به زمین آورده شده باشد. برخی از شهاب سنگ ها از نظر ترکیبات آلی بسیار غنی هستند. تخمین زده می شود که بیش از 2 میلیارد سال شهاب سنگ ها می توانند از 108 تا 1012 تن از این مواد را به زمین بیاورند. همچنین، ترکیبات آلی می توانند در مقادیر کم در نتیجه فعالیت های آتشفشانی، برخورد شهاب سنگ ها، رعد و برق، به دلیل واپاشی رادیواکتیو برخی از عناصر ایجاد شوند. داده های زمین شناسی نسبتاً قابل اعتمادی وجود دارد که نشان می دهد 3.5 میلیارد سال پیش جو زمین غنی از اکسیژن بوده است. از سوی دیگر، سن پوسته زمین را زمین شناسان 4.5 میلیارد سال تخمین زده اند. حیات باید قبل از غنی شدن اتمسفر از نظر اکسیژن در زمین آغاز شده باشد، زیرا اکسیژن عمدتاً محصول فعالیت حیاتی گیاهان است. بر اساس تخمین اخیر متخصص آمریکایی در نجوم سیاره ای ساگان، حیات بر روی زمین 4.0-4.4 میلیارد سال پیش به وجود آمد. مکانیسم پیچیدگی ساختار مواد آلی و ظهور خواص ذاتی در ماده زنده در آنها هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. اما از قبل واضح است که چنین فرآیندهایی میلیاردها سال طول می کشد.

هر ترکیب پیچیده ای از اسیدهای آمینه و سایر ترکیبات آلی هنوز یک موجود زنده نیست. البته می توان فرض کرد که تحت برخی شرایط استثنایی، در جایی روی زمین، یک "praDNA" خاص بوجود آمد که به عنوان آغاز همه موجودات زنده بود. اگر "praDNA" فرضی شبیه به مدرن باشد، به سختی چنین می شود. واقعیت این است که خود DNA مدرن کاملاً درمانده است. فقط در حضور پروتئین های آنزیمی می تواند عمل کند. تصور اینکه به طور کاملاً تصادفی، با "تکان دادن" پروتئین های منفرد - مولکول های چند اتمی، ماشین پیچیده ای مانند "praDNA" و مجموعه پروتئین-آنزیم های لازم برای عملکرد آن ممکن است به وجود بیاید - این به معنای اعتقاد به معجزه است. با این حال، می توان فرض کرد که مولکول های DNA و RNA از یک مولکول ابتدایی تر منشا گرفته اند. برای اولین موجودات زنده ابتدایی تشکیل شده در این سیاره، دوزهای بالای تشعشع می تواند یک خطر مرگبار باشد، زیرا جهش ها به قدری سریع رخ می دهند که انتخاب طبیعی با آنها همگام نخواهد شد.

سوال زیر شایان توجه است: چرا حیات روی زمین در زمان ما از ماده غیر زنده بوجود نمی آید؟ این فقط با این واقعیت قابل توضیح است که زندگی قبلی فرصتی برای تولد جدید زندگی نمی دهد. میکروارگانیسم ها و ویروس ها به معنای واقعی کلمه اولین جوانه های زندگی جدید را خواهند خورد. ما نمی‌توانیم این احتمال را که حیات روی زمین به طور تصادفی به وجود آمده است را کاملاً رد کنیم. شرایط دیگری وجود دارد که شاید ارزش توجه به آن را داشته باشد. به خوبی شناخته شده است که همه پروتئین های "زنده" از 22 اسید آمینه تشکیل شده اند، در حالی که در کل بیش از 100 اسید آمینه شناخته شده است. آیا ارتباط عمیقی بین منشأ حیات و این پدیده شگفت انگیز وجود دارد؟ اگر زندگی بر روی زمین به طور تصادفی به وجود آمده است، پس حیات در جهان یک پدیده نادر است. برای یک سیاره معین (مثلاً زمین ما)، ظهور شکل خاصی از ماده بسیار سازمان یافته، که ما آن را "زندگی" می نامیم، یک حادثه است. اما در گستره های وسیع کیهان، حیات به وجود آمده به این شکل باید یک پدیده طبیعی باشد. یک بار دیگر باید توجه داشت که مشکل اصلی پیدایش حیات بر روی زمین - توضیح جهش کیفی از "غیر زنده" به "زنده" - هنوز روشن نیست. جای تعجب نیست که یکی از بنیانگذاران زیست شناسی مولکولی مدرن، پروفسور کریک، در سمپوزیوم بیوراکان درباره مسئله تمدن های فرازمینی در سپتامبر 1971، گفت: «ما مسیری از سوپ اولیه به انتخاب طبیعی نمی بینیم. می توان نتیجه گرفت که منشأ زندگی یک معجزه است، اما این فقط گواه بر نادانی ماست.»

8. تنها قمر زمین ماه است.

دورانی که مردم بر این باور بودند که نیروهای اسرارآمیز ماه بر زندگی روزمره آنها تأثیر می گذارد، مدت ها گذشته است. اما ماه تأثیرات مختلفی بر روی زمین دارد که به دلیل قوانین ساده فیزیک و مهمتر از همه دینامیک است. شگفت انگیزترین ویژگی حرکت ماه این است که سرعت چرخش آن حول محورش با میانگین سرعت زاویه ای چرخش به دور زمین مطابقت دارد. بنابراین، ماه همیشه با یک نیمکره رو به زمین است. از آنجایی که ماه نزدیک‌ترین جرم آسمانی است، فاصله آن از زمین با بیشترین دقت، تا چندین سانتی‌متر از اندازه‌گیری‌ها با استفاده از لیزر و فاصله‌یاب‌های لیزری مشخص است. کمترین فاصله بین مراکز زمین و ماه 356410 کیلومتر است. بیشترین فاصله ماه از زمین به 406700 کیلومتر و میانگین فاصله آن 384401 کیلومتر است. جو زمین پرتوهای نور را به حدی خم می کند که کل ماه (یا خورشید) حتی قبل از طلوع یا پس از غروب خورشید قابل مشاهده است. واقعیت این است که شکست پرتوهای نوری که از فضای بدون هوا وارد اتمسفر می شود حدود 0 است.

5 درجه، یعنی برابر با قطر زاویه ای ظاهری ماه است.

بنابراین، هنگامی که لبه بالایی ماه واقعی درست زیر افق باشد، کل ماه در بالای افق قابل مشاهده است. یک نتیجه شگفت‌انگیز دیگر از آزمایش‌های جزر و مدی به دست آمد. معلوم شد که زمین یک توپ الاستیک است. قبل از این آزمایش ها، معمولاً اعتقاد بر این بود که زمین مانند ملاس یا شیشه مذاب چسبناک است. با اعوجاج های جزئی، احتمالاً باید آنها را حفظ کند یا تحت تأثیر نیروهای ضعیف ترمیم کننده، به آرامی به شکل اولیه خود بازگردد. آزمایشات نشان داده است که به زمین به عنوان یک کل نیروهای جزر و مدی داده می شود و بلافاصله پس از توقف عمل آنها به شکل اولیه خود باز می گردد. بنابراین، زمین نه تنها سخت تر از فولاد است، بلکه انعطاف پذیرتر است.

نتیجه

ما با وضعیت فعلی سیاره خود آشنا شدیم. آینده سیاره ما و در واقع کل منظومه سیاره ای، اگر اتفاق غیرقابل پیش بینی رخ ندهد، روشن به نظر می رسد. احتمال برهم خوردن نظم سیارات توسط ستاره‌های سرگردان بسیار اندک است، حتی ظرف چند میلیارد سال.

در آینده نزدیک نباید انتظار تغییرات شدید در جریان انرژی خورشیدی داشت. این احتمال وجود دارد که دوران یخبندان تکرار شود. انسان می تواند آب و هوا را تغییر دهد، اما در انجام این کار، می تواند اشتباه کند. قاره ها در دوره های بعدی طلوع و سقوط خواهند کرد، اما امیدواریم که روندها کند باشد. گاه به گاه ممکن است برخورد شهاب سنگ های عظیم صورت گیرد. اما اساساً سیاره زمین ظاهر مدرن خود را حفظ خواهد کرد.