BLOGas.lt
Pigūs skrydžiai
Sukurk savo BLOGą Kitas atsitiktinis BLOGas

Saules sistema

Istoriniai duomenys. Tinkamo planetų sistemos modelio, kuris galėtų patenkinamai paaiškinti dangaus kūnų judėjimą, sudarymas buvo viena iš svarbiausių ir sudėtingiausių mokslinių žmonijos problemų. Jos sprendimas - tai rezultatas tūkstantmečių atidžių ir sistemingų dangaus stebėjimų, didžiulio darbo aiškinantis surinktus duomenis, naujų teorijų formulavimo ir kritiško jų įvertinimo, prietaisų kūrimo ir matavimų tobulinimo.

Skirtingos buvo planetų judėjimo schemos, kurias bandė kurti senovės mokslininkai, norėdami apibūdinti mus supančią visatą. Pitagoras (VI a. pr. Kr.) tvirtino, kad penkios planetos (Merkurijus, Venera, Marsas, Jupiteris ir Saturnas), taip pat Saulė ir Mėnulis kiekvienas turi savo atskirą sferą, panašią į nejudančių žvaigždžių sferą, besisukančią aplink Žemę. Pasak Pitagoro, sferos judėdamos skleidžia harmoningus garsus, deja, negirdimus žmogaus ausiai. Platonas (IV a. pr. Kr.) pateikė sferinės visatos modelį, kurio centre nupiešė Žemę; Saulė, Mėnulis ir planetos esą juda erdvėje tarp Žemės ir nejudančių žvaigždžių išimtinai apskritomis ir pastoviomis trajektorijomis, kurios laikomos vienintelėmis ir tobulomis, todėl tinkamomis dieviškai šviesulių prigimčiai. Toks visatos supratimas, neatsiejamas nuo idealaus judėjimo apskritimu, ilgą laiką darė didelę įtaką astronomijos vystymuisi. Todėl ir vėlesniais amžiais Eudoksas, Kalipas ir Aristotelis ieškojo būdų, kaip tinkamai aprašyti stebimus reiškinius, pasitelkus keletą homocentrinių sferų, esančių viena kitoje ir tolygiai besisukančių aplink ašį, einančią per Žemės centrą. Tokia teorija paaiškėjo besanti per daug sudėtinga, nes būtų reikėję sutalpinti 55 sferas, be to, netinkama, turint galvoje stebimus reiškinius. Ji buvo pakeista epiciklų ir deferentų teorija, suformuluota dar III a. pr. Kr., ištyrinėta ir pagilinta Hiparcho, o galutinai ją patikslino ir įtvirtino Ptolemėjas (II a.) savo darbe „Almagestas“. Pagal Ptolemėjo sistemą Žemė yra nejudantis pasaulio centras. Visos planetos, tarp jų ir Mėnulis bei Saulė, skrieja aplink Žemę:

Ptolemėjo sistema

Kiekvienas šių kūnų tolygiai juda mažu apskritimu - epiciklu; savo ruožtu epiciklų centrai skrieja aplink Žemę didžiaisiais apskritimais - deferentais. Ptolemėjo sistema išsilaikė net trylika šimtmečių, nors laikui bėgant darėsi vis kebliau ja naudotis. Tik 1543 m. pasirodžius M. Koperniko veikalui „De revolutionibus orbium coelestium“ („Apie dangaus sferų sukimąsi“) ir dėl gamtinių, filosofinių, istorinių, politinių, religinių ir psichologinių pokyčių, įvykusių Vakarų visuomenėje, pradėjo formuotis nauja pasaulio samprata, besiremianti visiškai kitokia prielaida, negu buvusios anksčiau, net jei ir ne visiškai nauja. Pagrindinė jos idėja buvo ta, kad Saulė yra visatos centras, o Žemė ir planetos sukasi apie ją. Heliocentrinė sistema, dar III a. pr. Kr. pasiūlyta Aristarcho Samiečio ir tuo metu nesusilaukusi sėkmės, skyrėsi nuo geocentrinės savo paprastumu, be to, pasidarė imanoma tiksliau apibūdinti dangaus kūnų judėjimą. Galutinai heliocentrinę sistemą patvirtino J. Kepleris (1571-1630), kuris, remdamasis Koperniko teorija ir kruopščiais planetų padėties stebėjimais, atliktais Ticho Brahės, po daugybės bandymų atmetęs tolygaus judėjimo apskritimu teoriją, sugebėjo trimis dėsniais aprašyti svarbiausias planetų judėjimo savybes.
Keplerio dėsniai tvirtina, kad:
1. planetų orbitos yra elipsės, kuriose Saulė užima vieną iš dviejų židinių;
2. plotai, apibrėžti Saulės ir planetos jungties, yra proporcingi laiko tarpams, per kuriuos jie apibrėžiami;
3. laiko, per kurį kiekviena planeta apskrieja Saulę, kvadratai yra tiesiogiai proporcingi atitinkamų orbitų didžiųjų pusašių kubams.

Pirmasis ir antrasis Keplerio dėsniai

Iš pirmojo dėsnio daroma tokia išvada: kadangi beveik visų planetų judėjimo orbitos yra truputi ekscentrinės, planetų nuotolis nuo Saulės kinta nuo minimalaus (planeta yra perihelyje) iki maksimalaus (planeta afelyje). Iš antrojo dėsnio matyti, kad planetos skrieja orbitomis nepastoviu greičiu: maksimaliu - perihelyje ir minimaliu afelyje, nes per lygius laiko tarpus turi nueiti (kai yra arti perihelio) ilgesnę orbitos atkarpą (P3P4), negu kai būna arti afelio (P1P2). Pagaliau trečiasis dėsnis leidžia išreikšti planetų nuotolius nuo Saulės joms judant, t. y. pateikia mastelinį Saulės sistemos modelį; norint apskaičiuoti tikruosius nuotolius, būtina žinoti bent vieną iš jų, išreikštą kad ir kilometrais. Astronominiu vienetu (av) yra pasirinktas didysis Žemės orbitos pusašis, kurio ilgis apytikriai siekia 150 x 106 km.

Keplerio dėsniai yra empiriniai dėsniai, kurie apibūdina planetų judėjimą. Šį judėjimą savo darbais patvirtino I. Niutonas (1643-1727), kuris, remdamasis Visuotinės traukos dėsniu, vieningai paaiškino visus judėjimus, vykstančius Žemėje ir danguje. Traukos (gravitacijos) dėsnis tvirtina, kad „dviejų kūnų abipusė traukos jėga yra tiesiai proporcinga jų masių (m1 ir m2) sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų d kvadratui“, t. y.
kur G - visuotinės traukos konstanta, lygi 6,67 x 10-11 N x m2/kg2.

Remdamasis šiuo dėsniu, Niutonas paaiškino lygiadienių precesiją, jūrų potvynių ir atoslūgių reiškinį, nedidelius planetų elipsinių orbitų nukrypimus, kuriuos sąlygoja jų tarpusavio sąveika; E. Halis apskaičiavo 1681 m. pasirodžiusios kometos orbitą; prancūzų astronomas U. J. Leverjė ir nepriklausomai nuo jo anglas Dž. K. Adamsas teoriškai numatė Neptūno egzistavimą, o 1846 m. vokietis J. G. Galė šią planetą pastebėjo kaip tik numatytoje vietoje.

Bendra charakteristika. Saulės sistemą sudaro Saulė ir kiti dangaus kūnai, dėl traukos jėgų skriejantys apie ją. Be pačios Saulės, čia dar egzistuoja planetos ir jų palydovai, asteroidai, arba mažosios planetos, kometos, meteoroidai, tarpplanetinės dujos ir dulkės.

Saulės sistemos planetų orbitos

Planetos, tolstant nuo Saulės, rikiuojasi tokia tvarka: Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas, Jupiteris, Saturnas, Uranas, Neptūnas ir Plutonas. Pirmosios šešios jau buvo žinomos senovėje, Uraną (1781 m.) atrado V. Heršelis, Neptūną (1846 m.) - J. Galė, Plutoną (1930 m.) - K. Tombas. Vidutinės planetų nuotolio nuo Saulės reikšmės apytikriai atitinka empirinį dėsnį, atrastą Ticijaus (1766 m.) ir patvirtintą J. Bodės. Šis dėsnis išreiškiamas formule: dn = 0,4 + 0,3 . 2n; kur n = - ∞ Merkurijui, n = 1 Žemei ir t. t. iki n = 6 Uranui; d - planetos nuotolis nuo Saulės, išreikštas astronominiais vienetais. Nuotolis n = 3 atitinka vidutinį asteroidų žiedo atstumą. Formulė negalioja Neptūnui ir Plutonui. Planetų orbitų plokštumos beveik sutampa su ekliptikos plokštuma, todėl jų (išskyrus Plutoną) trajektorijos dangaus sferoje yra Zodiako rate. Visos planetos skrieja aplink Saulę tiesiogine kryptimi, t. y. prieš laikrodžio rodyklę, stebėtojui žiūrint iš ekliptikos šiaurės ašigalio; tą pačią kryptį išlaiko beveik visos planetos, besisukdamos apie savo ašį, bei dauguma palydovų, skriejančių aplink savo planetas. Atsižvelgiant į planetų savybes, jas galima įvairiai grupuoti. Lyginant jų padėtį Žemės atžvilgiu, planetos skirstomos į vidines, arba žemesniąsias, esančias tarp Saulės ir Marso (įskaitant Žemę), ir išorines, arba aukštesniąsias. Pirmajai grupei dar priskiriami Merkurijus ir Venera, antrajai - visos likusios. Savo fizinėmis savybėmis Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas labai skiriasi nuo Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno. Pirmosios keturios, vadinamos Žemės tipo planetomis, pasižymi šiomis savybėmis: santykinai maža mase, dideliu tankiu ir kietu paviršiumi, mažu sukimosi greičiu, mažai vandenilio ir helio turinčia atmosfera, deguonies, azoto ir anglies dvideginio gausumu. Antrosios grupės, arba vadinamosios Jupiterio tipo, planetos turi santykinai didelę masę, mažą tankį, didelį sukimosi greitį, prisotintą vandenilio, helio, amoniako ir metano atmosferą. lšimtimi lieka Plutonas, kuris dar per mažai ištirtas, kad būtų galima tvirtai priskirti vienai ar kitai planetų grupei. Visai Saulės sistemai būdingos šios savybės:
a) beveik visa medžiagos masė koncentruojasi Saulėje (99,9 %);
b) Saulės tūris sudaro 99,8 % bendro sistemos kūnų tūrio;
c) yra izoliuota erdvėje, turint omenyje tai, kad Saulės spinduliai pasiekia Plutoną per 5,5 val., kai jis yra afelyje, o norint pasiekti artimiausią žvaigždę - Centauro žvaigždyno Proksimą, reikia maždaug ketverių metų. Pagrindiniai duomenys apie Saulės sistemos kūnus pateikti lentelėje.

Planetų išsidėstymas

Planetų išsidėstymas. Planetos judėdamos atsiduria jvairiose padėtyse Žemės ir Saulės atžvilgiu. Vidinėms planetoms būdingos šios pagrindinės padėtys:
1. apatinė jungtis: visi trys šviesuliai išsirikiavę tokia tvarka: Žemė (Ž), planeta (P), Saulė (S); planeta minimaliai nutolusi nuo Žemės ir yra nematoma, nes atsisukusi į Žemę neapšviesta (naktine) puse;
2. viršutinė jungtis: šviesuliai išsirikiuoja tokia tvarka: Ž, S, P. Stebėtojas iš Žemės planetą mato visiškai apšviestą, bet kadangi ji yra maksimaliai nutolusi nuo Žemės, tai atrodo esanti labai maža;
3. maksimali elongacija (vakarinė arba rytinė): planeta būna didžiausiu kampiniu atstumu nuo Saulės, kuris, savaime suprantama, negali viršyti kampo, kuriuo planetos orbitos spindulys matomas iš Žemės. Maksimali Merkurijaus elongacija yra 28°, Veneros - 48°.Išorinių planetų (P`) pagrindinės padėtys yra šios:
1. jungtis būna, kai šviesuliai išsirikiuoja tokia tvarka: Ž, S, P`; planeta atsisukusi į Žemę savo apšviesta puse ir yra maksimaliai nutolusi nuo Žemės; ji būna minimalaus regimojo skersmens ir matoma tik dienos metu;
2. opozicija: šviesuliai išsirikiavę tokia tvarka: S, Ž, P`; planeta visiškai apšviesta ir yra minimaliai nutolusi nuo Žemės, dėl ko regimasis skersmuo pasiekia maksimumą;
3. kvadratūra (vakarinė arba rytinė): kryptys Ž-S ir Ž-P` sudaro statų kampą.

Planetoms irgi būdinga fazių kaita, nes jos būna matomos tiek, kiek atspindi Saulės šviesos. Vidinių planetų fazių kaita yra analogiška Mėnulio fazių kaitai. Tuo tarpu tik dviejose išorinėse planetose - Marse ir Jupiteryje, kurie yra arčiausiai Žemės, - pastebimas fazių reiškinys. Fazės pasireiškia įvairiai; iš tikrųjų šios dvi planetos niekada neatsisuka į Žemę visu tamsiuoju pusrutuliu, bet visada rodo didesnę dalį apšviesto pusrutulio ir niekada nebūna jaunaties fazėje.

Regimasis vidinės planetos judėjimas
Regimasis Merkurijaus judėjimas (1980 m.)

Iš Žemės galima stebėti tik regimąjį planetų judėjimą, t. y. jų faktinio apsisukimo aplink Saulę projekciją dangaus sferoje. Kaip Žemės ir planetos judėjimų derinio, skirtingo orbitinio greičio ir orbitų plokštumų nesutapimo pasekmė, regimoji planetos trajektorija žvaigždžių fone yra (dažniausiai netaisyklinga) kilpų ar žiedų formos kreivė. Kartais planeta, pvz., Merkurijus, rodos, ima judėti lėčiau, sustoja ir pajuda priešinga kryptimi. Įsidėmėtina, tarp kitko, kad jeigu Merkurijaus ir Veneros orbitos būtų ekliptikos plokštumoje, būdamos apatinėje jungtyje, jos kiekvieną kartą praslinktų priešais Saulę. Tuo tarpu dėl orbitų posvyrio tai atsitinka tik tada, kai apatinės jungties metu planeta būna labai arti vieno iš mazgų (planetos orbitos plokštumos susikirtimo su ekliptika taško). Laiko intervalas, kurio reikia planetai apskrieti apie Saulę, vadinamas sideriniu, arba žvaigždiniu, periodu; laiko intervalas tarp dviejų viena po kitos einančių vienodų padėčių (konfigūracijų), pvz., tarp dviejų vidinės planetos apatinių jungčių arba dviejų išorinės planetos opozicijų, vadinamas sinodiniu periodu.

Asteroidų orbita

Asteroidai. Plačioje srityje tarp Marso ir Jupiterio, už 2,8 astronominio vieneto nuo Saulės, kur pagal Ticijaus ir Bodės dėsnį turėtų būti planeta, skrieja daugybė nedidelių kūnų, vadinamų asteroidais, arba mažosiomis planetomis. Pirmąjį iš žinomų asteroidų - Cererą atrado Dž. Pjacis iš Palermo (Sicilija) 1801 m. sausio 1 d.; kiti trys, pavadinti Palade, Junona ir Vesta, buvo pastebėti tarp 1802 ir 1807 m. Vėliau tokių dangaus objektų paieškos buvo tęsiamas fotografijos metodu. Šiuo metu kataloguose įrašyta daugiau kaip 7000 asteroidų: didžioji jų dalis yra tarp Marso ir Jupiterio orbitų (asteroidų žiede), nors žinoma nemažai asteroidų Marso orbitos viduje, taip pat tarp Jupiterio ir Neptūno orbitų; apie 150 asteroidų kerta Žemės orbitą. Asteroidai yra santykinai maži dangaus kūnai: didžiausio iš jų - Cereros skersmuo nesiekia 1000 km. Bendra visų asteroidų masė turėtų sudaryti apie 1/2500 Žemės masės. Vidutinis orbitų ekscentricitetas būna apie 0,14, vidutinis posvyris - 9,7°. Žinoma, pasitaiko išimčių: pavyzdžiui, Betulijos orbita sudaro 52° kampą su ekliptikos plokštuma; Hidalgo orbita taip ištęsta, kad jo afelis yra netoli Saturno orbitos, o perihelis - arti Marso. Nesutampa požiūriai dėl asteroidų kilmės: vieni juos laiko planetos subyrėjimo pasekme, kiti mano, - ir ši hipotezė yra labiau priimtina, - kad jie susikondensavo iš pirminės medžiagos.

Kometos orbita Halio kometa (1910 m.)

Kometos. Nenuspėjamos savo pasirodymais, neretai labai ispūdingos, kame tos yra vieni iš keisčiausių dangaus kūnų. Kometa susideda iš uodegos ir galvos. Galvą sudaro branduolys ir ūkanotas apvalkalas, vadinamas kama. Manoma, kad branduolį sudaro sušalusios metano, amoniako, anglies dioksido dujos, vandens ledas, taip pat meteoritinė medžiaga (dulkės bei uolienos gabalėliai). Branduolyje koncentruojasi visa kometas masė, kuri sudaro apie 10-10 Žemės masės. Kai kometa priartėja prie Saulės iki 2-3 av, branduolį sudarantis ledas, pakilus temperatūrai, sublimuojasi (išgaruoja) ir pavirsta dujų debesiu, kuris sudaro komą; veikiant Saulės spinduliavimui (Saulės vėjui), komos dujos nubloškiamos tolyn ir sudaro uodegą, kuri būna nukreipta į priešingą nuo Saulės pusę, taigi sudaro kampą su kometos orbitos trajektorija. Paprastai kometos būna labai didelės: galvos (komos) skersmuo gali siekti 200 000 km, o uodegos ilgis - šimtus milijonų kilometrų.

Dėl kometų kilmės dar tebesiginčijama. Jų orbitos gali būti uždaros (elipsės) arba atviros (parabolės arba hiperbolės); tik pirmuoju atveju kometos yra periodinės. Iš pastarųjų tik kelios apkeliauja Saulę greičiau negu per 200 metų; jos vadinamos trumpaperiodėmis, kitos, - o jų yra dauguma, apskrieja Saulę per laiko tarpą nuo 200 iki kelių šimtų milijonų metų, todėl yra vadinamos ilgaperiodėmis kometomis. Tarp žymiausių periodinių kometų yra: Enkės kometa, kurios periodas 3,3 m.; Halio kometa (apie 76 m.), Bielos kometa (6,6 m.), kuri 1846 m. suskilo į dvi dalis.

Anigito meteoritas: 33 tonų sideritas

Meteoroidai. Tai kieti kūnai, iš kosminės erdvės patenkantys į Žemės atmosferą; įkaitę nuo trinties (įlekia į atmosferą didžiuliu nuo 40 000 iki 250 000 km/h greičiu), jie palieka švytinčius pėdsakus, kurie vadinami meteorais, arba krintančiosiomis
žvaigždėmis. Meteoroidų dydis labai įvairus: nuo milžiniškų kosminių uolų iki mažų dalelių sulig dulkėmis, žirnio ar riešuto dydžio gabalėlių, kurie, įlėkę į atmosferą, greitai sudega. Į Žemę kiekvieną dieną krinta tonos mažyčių meteoroidų, tačiau tik tie, kurių pradinė masė siekia kelis šimtus gramų, nespėja sudegti ir apsvilę nukrenta ant Žemės. Tai - meteoritai. Itin stambūs meteoritai krisdami palieka kraterius, pavyzdžiui, taip atsirado Barindžerio krateris Arizonoje, kurio skersmuo 1200 m, gylis - 200 m.
Meteoritai pagal savo cheminę sudėtį klasifikuojami į tris pagrindines grupes:
1. sideritai, sudaryti iš nikelio ir geležies;
2. aerolitai, sudaryti daugiausia iš silikatų;
3. siderolitai - mišrios sudėties.

Zodiako šviesa (fotografuota ilgu išlaikymu)

Tarpplanetinė medžiaga. Erdvė, kurioje skrieja planetos, nėra tuščia. Joje yra didelis kiekis dujų, dulkių ir smulkių dalelyčių. Kaip indikatorių, kad tarpplanetinės dulkės iš tiesų egzistuoja, galima paminėti Zodiako šviesos reiškinį - silpną difuzinį (išsklaidytą) švytėjimą, kuris, esant giedram dangui, matomas išilgai ekliptikos tuoj po saulėlydžio arba prieš pat patekant Saulei: kalbama apie Saulės šviesą, kurią išsklaido tarpplanetinės dulkės. Be to, tarpplanetinė erdvė pripildyta Saulės vėjo (elektronų ir protonų) ir iš tarpžvaigždinės erdvės atlekiančių didelės energijos dalelių, kurios sudaro kosminius spindulius (tai elementariosios dalelės ir atomų branduoliai).

Saulės sistemos susidarymas (iš ūko)

Saulės sistemos susidarymas. Remiantis per tris paskutinius šimtmečius daugelio mokslininkų - Dekarto, Biufono, Kanto, Laplaso, Hoilio ir kitų - iškeltomis hipotezėmis, iš esmės buvo suformuluotos dviejų tipų teorijos, galinčios paaiškinti Saulės sistemos susiformavimą. Vienu atveju planetos galėjo susidaryti netoli nuo Saulės praskriejus kokiai nors žvaigždei; tiksliau, planetos yra atskiri gumulai medžiagos, kurią viena žvaigždė, panašiai kaip per jūros potvynį, pakėlė ir atplėšė nuo kitos. Ši teorija (katastrofinė) jau yra atmesta, nes, atsižvelgiant į didelius atstumus tarp žvaigždžių (vidutiniškai 4 šviesmečiai) ir jų skersmenis (vidutiniškai 4 šviesos sekundės), yra labai maža tikimybė, kad žvaigždės galėtų taip arti prasilenkti.

Šiuo metu yra priimtina besitraukiančio ūko teorija, kuri remiasi Kanto ir Laplaso hipoteze. Pagal ją, visos Saulės sistemos sudėtinės dalys (komponentai) galėjo susidaryti prieš 4,5 milijardo metų iš vieno vienintelio tarpžvaigždinės medžiagos debesies. Šiam debesiui besisukant, tikriausiai susiformavo centrinis dujų ir dulkių branduolys, kuriame, esant palankioms fizinėms sąlygoms, prasidėjo branduolių jungimosi procesai ir jis ėmė spinduliuoti (Saulė). Išorinėse, šaltesnėse šio dujų ir dulkių debesies zonose ėmė formuotis kietos planetesimalės, kurioms prisijungiant vis daugiau medžiagos ir didėjant jų matmenims, atsirado planetų užuomazgos.

Rodyk draugams

Komentarai (1)

  1. Straipsnis geras. Tik nepadalinta į pastraipas, nėra įliustracijų. Anyway, radau info apie Keplerio dėsnius ir kt. ko reikėjo. Dėkui :)

Rašyti komentarą