Солнечная система. Происхождение и эволюция

9. Современные  представления о строении Солнечной  системы

Все объекты Солнечной  системы можно разделить на четыре группы: Солнце, большие планеты, спутники планет и малые тела. Солнце —  динамический центр системы. Его  гравитационное влияние является доминирующим в Солнечной системе за исключением  малых областей в окрестности других объектов.Большие планеты — визитная карточка Солнечной системы. Пять ближайших к Земле больших планет были известны с ранней истории человечества. Это — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. История открытия трех других больших планет показывает, как менялось отношение астрономов к вопросу о размерах и населении Солнечной системы.

Открытие Урана явилось  сюрпризом. Весной 1781 г. Вильям Гершель  на своем 7-футовом  телескопе проводил наблюдения по программе определения  параллаксов звезд. 13 марта 1781 г. он сделал запись об обнаружении туманной звезды или кометы. Спор о природе  открытого объекта продолжался  до 1787 г., когда Гершель открыл два  спутника Урана: Оберон и Титанию.

Открытие Нептуна стало  триумфом теории тяготения Ньютона. Анализируя неравенства в движении Урана, Бессель в Кенигсберге в 1840 г., Адамс в Кембридже в 1841 г. и Леверье во Франции в 1845 г. независимо друг от друга рассчитали орбиту планеты, ответственной за эти возмущения. 23 сентября 1846 г. Галле и д’Аррест из Берлинской обсерватории по эфемеридам Леверье открыли Нептун.

Открытие Плутона можно  назвать запрограммированным. В 1896 г. Персиваль Ловелл обнаружил остаточные невязки в движении Урана после учета возмущений от Нептуна и высказал гипотезу, что эти возмущения производятся неизвестной занептунной планетой. В середине 90-х годов XIX века в Аризоне Ловелл построил обсерваторию, которая стала центром поиска новой планеты. В течение почти 30 лет было проведено несколько компаний по поиску Плутона. Но безрезультатно. В 1916 г. умер Ловелл. В 1929 г. Клод Томбо на 13-дюймовом (0.33 м) рефракторе начал новую атаку на Плутон. Открытие пришло 18 февраля 1930 г., когда Томбо сравнивал фотопластинки, полученные 23 и 29 января 1930 г. Директор Ловелловской обсерватории сообщил об открытии 13 марта 1930 г. в 149-ю годовщину открытия Урана Гершелем и 75-ю годовщину со дня рождения Персиваля Ловелла. За время поиска Плутона было проведено сравнение около 90 млн. изображений звезд в течение 7000 часов на блинк-компараторе.

Существуют ли большие  планеты за орбитой Плутона? Анализ траекторий движения тел Солнечной  системы и космических аппаратов  Пионер–10, Пионер–11, Вояджер–1, Воджер–2 позволяют утверждать, что объектов, сравнимых с Плутоном, и более крупных во внешней области Солнечной системы не существует.Не до конца решен вопрос о происхождении двойных планет Земля–Луна и Плутон–Харон.

Малые тела Солнечной системы  — пробный камень и золотая  жила небесной механики, кладезь новых  открытий. Самые известные малые  тела — кометы. Упоминания о кометах  можно найти в легендах и летописях  практически всех народов Земли. По динамическим признакам кометы разделяются  на долгопериодические и короткопериодические.Долгопериодические кометы движутся по орбитам, большие полуоси которых достигают десятков тысяч астрономических единиц, а периоды обращения — десятков миллионов лет. Орбиты сильно вытянуты, их эксцентриситеты близки к единице. Ориентация орбит и их наклоны к плоскости эклиптики распределены случайным образом. В настоящее время имеются сведения более, чем о 700 таких комет.Короткопериодические кометы имеют периоды менее 200 лет, умеренные эксцентриситеты, для большинства из них наклон орбит к плоскости эклиптики не превышает 35° . Короткопериодические кометы делятся на семейства по признаку планеты-гиганта, определяющей динамику кометы. В настоящее время известно около 180 короткопериодических комет. Большинство из них принадлежит семейству Юпитера.

Самая многочисленная популяцию малых тел Солнечной системы — астероиды. Первый астероид — Церера — был открыт в первый день XIX века сицилийским астрономом Пиацци. Хотя открытие и носило случайный характер, оно послужило толчком к разработке Гауссом классического метода определения орбит по трем наблюдениям и метода наименьших квадратов, благодаря которым удалось вычислить орбиту и переоткрыть Цереру спустя почти год после первых наблюдений. В настоящее время известно несколько десятков тысяч астероидов. И это число стремительно растет. Популяция астероидов неоднородна. Большинство астероидов движутся по орбитам близким к круговым в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таинство рождения Земли  и других планет Солнечной системы  волнует человеческий ум не одно тысячелетие. За это время люди совершили большой  и трудный переход от наивных  мифологических воззрений древних  шумеров, ассирийцев, индусов до первых попыток научной постановки вопроса  происхождения Солнечной системы.

Но даже сегодня, когда  ученые строят достаточно точные модели черных дыр и нейтронных звезд, не существует теории, которая сумела бы объяснить происхождение Солнечной  системы и все, известные сейчас ее особенности. Это связано с  тем, что других подобных систем мы не наблюдаем. Нашу Солнечную систему  не с чем пока сравнивать, хотя системы  подобные ей, должны быть достаточно распространены и их возникновение должно быть не случайным, а закономерным явлениям.

Удовлетворительная теория происхождения Солнечной системы  должна объяснить огромную массу  наблюдаемых фактов и не должна противоречить  законам динамики и современной  физики. Все гипотезы, выдвинутые до сих пор, были опровергнуты или остались недоказанными при строгом применении физической теории. Современное наступление  на проблему идет менее прямым путем, чем прежни методы, опиравшиеся на всеобъемлющие гипотезы. Новый метод  приносит плоды не так быстро, но он гораздо более надежен. Путем  непосредственного изучения фактов можно определить физические условия, в которых развивались планеты, во все более сужающихся рамках. В конце концов механизм их происхождения станет ясен.

Интересно отметить, что  современная наука определила возраст  Земли, хотя детали ее происхождения  окутаны мраком неизвестности. Древнейшие породы земной коры затвердели 4 млрд. лет назад, а сама Земля образовалась 4,6 млрд. лет назад. Измерение времени, прошедшего с тех пор, как Земля  остыла, основывается на незначительных следах свинца, гелия и других элементов, оставшихся в породах после распада  радиоактивных элементов. Изучение метеоритов и образцов лунного грунта показывает, что их возраст  в твердом состоянии не превышает возраста Земли. Поскольку метеориты – это составляющая Солнечной системы, можно сделать вывод, что Солнечная система имеет такой же возраст. Поэтому изучение происхождения Земли равносильно изучению происхождения сей Солнечной системы.

Удовлетворительная теория происхождения Солнечной системы прежде всего должна учитывать существование планет, спутников, астероидов и комет. Она должна объяснить законы движения планет и наблюдаемое распределение момента количества движения. Теория должна быть достаточно гибкой, чтобы объяснить большой объем разнообразных данных, собранных о телах Солнечной системы. Видимо поэтому нет единой, общепризнанной, идеальной теории происхождения Солнечной системы.

ЛИТЕРАТУРА

1.     http://www.ref.nnov.tu/referat.shtml?Razdel=3&id=4484@ page24

2.     http://city.ref.ru/prosmotr/372-0.htm

3.     http://alledu.eup.ru/Documents/2003-01-30/3c96.asp

4.     http://www.collection.pp.ru/f5_79.htm

5.     http://www.students.mos.ru/refcom/Detailed/2514.html

6.     Концепции  современного естествознания. /Горелов  А.А. –М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2000.-192с.

7.     В нашей  Галактике. /Мухин Л.М. –М.: Мол.  Гвардия, 1983.-192с.

8.     Семья Солнца: Планеты и спутники Солнечной  системы. /Уипл Ф.Л. –М: Мир, 1984.- 316с.