Astronomija

Koks yra Saulės sistemos disko storis?

Koks yra Saulės sistemos disko storis?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Koks visų planetų orbitos plokštumos aukščio, sujungto Saulės sistemoje, storis AU? Išskyrus Plutoną.

Ieškoti h


Planetinio disko storyje vyrauja Neptūnas dėl didelio orbitos spindulio.

Mes galime apskaičiuoti didžiausią planetos atstumą nuo ekliptikos $ h $ nuo jos orbitos nuolydžio kampo $ theta $ ir jos afelio atstumas $ r $. Gauname stačiakampį trikampį su $ r $ kaip hipotenuzė, taip $$ h = r sin theta $$

Žemiau pateikta lentelė buvo apskaičiuota naudojant NASA planetos faktų suvestinės duomenis. Kampai yra laipsniais, atstumai - milijonais kilometrų.

Planetos atstumas nuo ekliptikos plokštumos.

vardasPakreipimasAfelionasAtstumas
Merkurijus7.069.88.506
Venera3.4108.96.458
Žemė0.0152.10.000
Marsas1.9249.28.262
Jupiteris1.3816.618.526
Saturnas2.51514.566.062
Uranas0.83003.641.937
Neptūnas1.84545.7142.784

Taigi bendras disko storis yra $2×142.784 = 285.568$ milijonų kilometrų, o tai yra beveik $1.91$ au.


Štai „Python“ kodas, kurį naudojau kurdamas šią lentelę:

iš matematikos importo nuodėmė, radianų pavadinimai = („Merkurijus“, „Venera“, „Žemė“, „Marsas“, „Jupiteris“, „Saturnas“, „Uranas“, „Neptūnas“) # Orbit duomenys iš https: // nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/ # Nuolydis į ekliptikos plokštumą = [7,0, 3,4, 0,0, 1,9, 1,3, 2,5, 0,8, 1,8] # Afelis milijonais kilometrų af = [69,8, 108,9, 152,1 , 249.2, 816.6, 1514.5, 3003.6, 4545.7] spausdinti ("| Pavadinimas | Pakrypimas | Afelis | Atstumas |") spausdinti ("| - | - | - | - |") už n, th, r užtrauktuku (pavadinimai, inc, aph): # statmenas atstumas iki ekipto h = r * sin (radians (th)) print (f "| {n} | {th} | {r} | {h: .3f} |")

Čia yra tiesioginė scenarijaus versija, veikianti „SageMathCell“ serveryje.


Kaip komentaruose užsimena Johnas Holtzas, tiesa $ h $ planetos vertė gali būti mažesnė nei mano lentelėje nurodyta vertė. Stalas $ h $ reikšmė atsiranda tik tuo atveju, jei planetos periapsio argumentas yra ± 90 °. Laimei, Neptūno periapsis argumentas šiuo metu yra ~ 272 °, todėl mano $ h $ vertė turėtų būti gana artima tikrajai vertei.


Jamesas K pateikė Saulės sistemos nekintamos plokštumos orbitos polinkių sąrašą. Čia pateikiama lentelė, kurioje naudojamos šios vertės.

Planetos atstumas nuo Saulės sistemos nekintamos plokštumos.

vardasPakreipimasAfelionasAtstumas
Merkurijus6.3469.87.708
Venera2.19108.94.161
Žemė1.57152.14.167
Marsas1.67249.27.262
Jupiteris0.32816.64.561
Saturnas0.931514.524.582
Uranas1.023003.653.468
Neptūnas0.724545.757.121

Tai sumažina Neptūno kiekį $ h $ gerokai! Uranas netgi gali būti dabartinis „nugalėtojas“, atsižvelgiant į jų periapsio argumentus nekintamos plokštumos atžvilgiu.


Trumpas atsakymas: 92,5 mln. Km arba apie 0,619 AU.

Ilgas atsakymas: Pirmiausia turėtume atkreipti dėmesį į tai, kad plonas diskas, kuriame yra visos planetos orbitos, nebūtinai yra simetriškas bet kuriai plokštumai, einančiai per masyvesnio kūno centrą. Tai turėtų būti aišku, žvelgiant į labai ekscentriškos orbitos, tokios kaip Molniya, orbitą.

Ploniausias diskas, sulygintas su pusiaujo plokštuma, kurioje yra Molniya orbita, daugiausia bus virš pusiaujo. Žinoma, aplink Saulę esančių planetų orbitos nėra tokios ekscentriškos. Be to, palydovas Molniya orbitoje yra toliausiai nuo pusiaujo plokštumos, esančios apogėjuje, o tai paprastai netinka natūraliems palydovams, pavyzdžiui, planetoms.

Ankstesniame atsakyme padariau planetų orbitų pasiskirstymo palei Saulės pusiaujo plokštumą diagramą. Čia yra pasiskirstymų pagal ekliptikos plokštumą diagrama.

Mes galime pamatyti tik septynias formas, nes Žemės orbitos polinkis ekliptikos atžvilgiu yra lygus nuliui. Galime pastebėti, kad Neptūno orbita dominuoja disko, kuriame yra diskas, plotyje. Didžiausia y reikšmė yra apie 140,06 milijono km, o mažiausia - apie -137,61 milijono km. Taigi disko plotis $ h $ yra 277,67 mln. km arba apie 1,86 AU.

Aš jau turėjau taškų rinkinius visoms orbitoms, todėl atlikau paiešką per visus įmanomus 3D posūkius, kurių tikslumas buvo 0,1 laipsnio, kad surastų kuo plonesnį diską. 151,6 laipsnio azimuto pasisukimas ir 1,3 laipsnio pakilimas duoda kitą plokštumą, kurioje maksimalus plotis yra 92,5 milijono km arba apie 0,619 AU. Orientacijoje išilgai šios plokštumos matosi maksimalūs atstumai nuo Neptūno ir Urano iki plokštumos.

Čia yra teigiamos z ašies orbitų skaičius:

Čia yra 3-d modelio projekcija ant 2-D paviršiaus, kai plokštuma yra horizontali:

Ašių vienetai yra km, tačiau atkreipkite dėmesį, kad z ašies skalė yra mažesnė, todėl polinkiai atrodo perdėti.


Saulės sistemos formavimasis ir raida

Praėjusiuose puslapiuose pateikiama daug informacijos ir išsamios informacijos, tačiau laiko labui paliekama daug papildomos informacijos, kurią žinome apie Saulės sistemos objektus. Tačiau jei galvojame konkrečiai apie duomenų apie objektus modelius, išsiskiria keli dalykai:

  • Didžiausi objektai apsiriboja siaura plokštuma, gerai derančia su Saulės pusiauju
  • Didžiausi objektai, esantys arčiausiai Saulės, yra mažesni, tankesni, juose yra mažiau palydovų ir jie yra arčiau nei toliau nuo Saulės.
  • Didžiausi Saulės sistemos objektai skrieja aplink Saulę prieš laikrodžio rodyklę ir dauguma sukasi aplink savo ašį prieš laikrodžio rodyklę.
  • Mažesni Saulės sistemos objektai dažnai būna netaisyklingos formos ir dažniausiai randami dviejuose regionuose - Asteroidų dirže ir Kuiperio juostoje.

Šie modeliai buvo naudojami kuriant modelį, kaip Saulės sistema galėjo susiformuoti kaip mūsų Saulės susidarymo proceso dalis, kaip aprašyta mūsų diskusijoje apie žvaigždžių susidarymą 5 pamokoje. Saulės sistema dažnai vadinama „Saulės ūko teorija“, nors kai kurie šaltiniai (pvz., Www.astronomynotes.com) ją vadina kondensacijos modeliu. Pagrindinė mintis yra ta, kad po žlungančio dujų debesies, kuris suformavo Saulę, susiformavo suplotas protoplanetinis diskas, iš disko sutankėjo planetos, mėnuliai, asteroidai, kometos ir kiti objektai.

Kadangi visi objektai, esantys mūsų Saulės sistemoje, greičiausiai kondensuojasi iš besisukančio, suploto disko, objektai išlaikė to disko kampinį impulsą, todėl jie skrieja aplink Saulę ta pačia kryptimi kaip ir originalus diskas.

Besiformuojant Saulei, diskas pirmiausia buvo pašildytas, o tada jis pradėjo vėsti. Arčiausiai Saulės esantys regionai atvėso lėčiau nei išorinė disko dalis, sukurdami aiškias zonas, kuriose objektams suformuoti buvo skirtingos medžiagos. Sunkieji elementai ir molekulės sugebėjo kondensuotis ir sukietėti visose disko dalyse. Už „ledo linijos“, esančios keliose AU nuo Saulės, buvo pakankamai šalta, kad skirtingos medžiagos galėtų formuoti ledus (pvz., Vandens ledą, metano ledą ir kt.). Arčiausiai Saulės solidūs pasauliai galėjo susiburti kartu, o už ledo linijos - mažesnio tankio objektai, nes buvo mažiau tankių žaliavų.

Mažesni objektai formuojami kaip pavieniai objektai diske. Didžiausios „protoplanetos“ (panašios į Jupiterį suformavusios) sugebėjo suformuoti aplink save mini diskus ir aplink save esančiame diske suformavo planetos dydžio mėnulius. Tačiau susidūrimai buvo įprasti visame diske, o kai kurie susidūrimai galėjo suformuoti mėnulius aplink mažesnes planetas arba pakeisti naujų, tvirtų planetų sukimosi kryptį.

Ne visos Saulės sistemos sritys išgyveno šį procesą iki galo, palikdamos planetos formavimosi proceso liekanas. Šie maži, netaisyklingi kūnai tapo asteroidais, kometomis ir Kuiperio diržo objektais, kuriuos tyrėme anksčiau.


ŽIŪRĖTI: Kodėl Saulės sistema yra beveik visiškai plokščia

Maždaug prieš 4,6 milijardo metų miglotas sūkuriuojančių dulkių ir dujų debesis susivienijo labai svarbiais būdais dėl nuostabaus dalyko, vadinamo gravitacija. Šie svarbūs būdai davė pradžią Mėnuliui, Saulei ir visoms mūsų Saulės sistemos planetoms. Bet nutiko kažkas keisto - iš to beformio ūko beveik visos planetos ir jų mėnuliai kažkokiu būdu išsidėstė į plokščią diską.

Kaip paaiškinta aukščiau pateiktame „MinutePhysics“ vaizdo įraše, visos mūsų Saulės sistemos planetos skrieja maždaug per 2 laipsnius tos pačios plokštumos - išskyrus Merkurijų, nes jis mėgsta skirtis.

Nepaisant to, kad turėjo tam tikrą erdvinę erdvę, kuri pasklido po kažkokias priežastis, mūsų planetos išsidėstė daugmaž horizontaliai, o tai yra nepaprastai patogu Saulės sistemos miegamiesiems, kurie ateis po milijardų metų.

Natūralu, kad manome, jog trijų dimensijų Visatoje įvairios jos dalys išnaudotų visą tą erdvę. Jei užaugote sužinojęs, kad labai netikslus atomo planetos modelis, kuris rodo, kad teigiamai įkrautą branduolį aplink erdvę skrieja neigiamai įkrauti elektronai, iš tikrųjų buvo tiesa, būtų prasminga, kad planetos skrieja aplink Saulę panašiai .

Vietoj to, Visata pasižymi lygumu - mūsų Saulės sistema yra plokščia, Saturno žiedai yra plokšti, kitos planetos sistemos yra plokščios, galaktikos ir juodosios skylės akrecijos diskai yra plokšti ir net pati Visata yra plokščia.

Kodėl? Kaip paaiškina Henry iš „MinutePhysics“, Visatos meilė viskam, kas yra plokščia, atsiranda dėl dviejų dalykų - susidūrimų ir dėl to, kad gyvename trimis dimensijomis.

Kai tik turime daugybę dalykų, kuriuos priartina erdvėje ir valdo sunkio jėga, jų atskirų kelių numatyti beveik neįmanoma, nes jie yra taip atsitiktinai parinkti. Bet kartu jie turi vieną bendrą sumą, kurią sukasi apie savo masės centrą - bendrą kampinį impulsą.

Jei tai pritaikytume savo miglotam ankstesniam laikui, matematiniai modeliai sako, kad turi būti tam tikra plokštuma, kurioje debesis - kaip vienas dujų ir dulkių dalelių konglomeratas - sukasi.

Kaip matote vaizdo įraše, iš pradžių virš ir žemiau šios plokštumos skris daugybė dalelių, tačiau šio amžino sukimosi ir nuolatinių materijos susidūrimų derinys reiškia, kad viskas neišvengiamai baigsis kauptis ir suktis palei tą beveik dviejų dimensijų plokštumą. .

Čia yra keletas sudėtingų keturių dimensijų keistenybių, užtikrinančių, kad miglotasis debesis gali likti trimatis debesis tuo pačiu metu, kai jis yra išdėstytas dvimatėje plokštumoje, bet aš leisiu Henrikai jums tą paaiškinti savo protingomis schemomis.

Ir jei dar nepadarėte minties apie mūsų plokščios Saulės sistemos fiziką, žiūrėkite žemiau, kad sužinotumėte daugiau apie plokščią Visatą su „Physics Girl“:


Sužinokite, kaip Saulės sistema, kuri prasidėjo kaip beformis sferinis dėmuo, liko plokščia

Mūsų saulė ir Žemė, ir visos planetos, ir mėnuliai, ir nykštukinės planetos, ir asteroidai, ir Saulės sistemos kometos - trumpai tariant, susidarė maždaug prieš 4,6 milijardo metų iš migloto sūkuriuojančių dujų ir dulkių debesies, kurie susijungė dėl nenugalimai patrauklios traukos jėgos.

Tačiau šis ūkas daugiau ar mažiau prasidėjo kaip didelis beformis dėmuo. Taigi, kaip mūsų Saulės sistema atsidūrė visose planetose ir jų mėnuliuose, skriejančiuose plokščiame diske? Aš turiu omenyje, kad mes visi matėme planetos atomo modelį, kuris yra neabejotinai neteisingas, kai jis taikomas atomams. Tačiau tai taip pat rodo, kad planetos gali sukti aplink saulę bet kuriuo keliu.

Taigi ar mūsų Saulės sistema yra kažkuo ypatinga savo lygumu, ar planetos atomo modelis yra dvigubai neteisingas?

Na, mūsų Saulės sistema tikrai nėra viena. Daugelis egzoplanetos žvaigždžių sistemų yra plokščios, daug galaktikų yra plokščios, juodosios skylės akrecijos diskai yra plokšti, Saturno žiedai yra plokšti ir kt.

Tad kodėl visata turi lygumų pasirinkimą, kai užpildoma visa 3D erdvė? Atsakymas susijęs su dviem dalykais: susidūrimais ir tuo, kad gyvename trimis aspektais.

Neši su manimi. Kai bet koks objektas, kurį laiko gravitacija, artėja ir sukasi aplinkui, jų atskirų kelių beveik neįmanoma numatyti. Ir vis dėlto, surinkti kartu, jie turi vieną bendrą sumą, kurią sukasi apie savo masės centrą. Gali būti sunku tiksliai nustatyti, kokia kryptimi tas sukimasis yra, tačiau matematika reiškia, kad turi būti kokia nors plokštuma, kurioje debesis, kaip visuma, suktųsi.

Dabar dviem dimensijomis plokštumoje besisukantis dalelių debesis pagal apibrėžimą yra plokščias. Jis yra dviejų matmenų. Tačiau trimis aspektais, net jei debesies sukimąsi teikia viena plokštuma, dalelės gali švilpti toli aukštyn ir žemyn nuo tos plokštumos.

Kai dalelės atsitrenkia viena į kitą, visas judėjimas aukštyn ir žemyn yra linkęs panaikinti, tai energija, prarasta sudužant ir susikaupus. Vis dėlto visa masė turi toliau suktis nenumaldomai, nes mūsų visatoje bendras sukimosi kiekis bet kurioje izoliuotoje sistemoje visada išlieka tas pats. Taigi laikui bėgant, susidūrus ir sudužus, debesis praranda savo palėpę ir išsilygina į besisukantį, maždaug dviejų matmenų, disko pavidalo, pavyzdžiui, Saulės sistemą ar spiralinę galaktiką.

Tačiau keturiose erdvinėse dimensijose matematika pasiteisina taip, kad gali būti dvi atskiros ir viena kitą papildančios sukimosi plokštumos, kurias mūsų 3D mąstančioms smegenims tikrai labai sunku vaizduoti, ir tai reiškia, kad nėra krypties aukštyn ir žemyn. kurios dalelės susidūrimo metu praranda energiją.

Taigi dalelių debesis ir toliau gali būti tik tas debesis. Taigi tik trimis matmenimis ūkas arba begalinės galaktikos gali prasidėti ne plokščias ir galų gale plokščias. Tai, be abejo, yra geras dalykas, nes mums reikia visų tų dalykų susikaupti, kad susiformuotų žvaigždės ir planetos, o mes - net ir tie, kurie galvojame, kad atomai atrodo - egzistuoja.


Storas, nuolatinis dulkių diskas ginčija planetos susidarymo teoriją

Menininko įspūdis, kad stebėtinai patvarios dulkės supa 49 Ceti, maždaug 40 milijonų metų žvaigždę. Paveikslėlis: NAOJ

Astronomai, naudodami „Atacama Large Millimeter / submillimetre Array“ (ALMA), rado jauną žvaigždę, apsuptą stulbinančios dujų masės. Žvaigždei, vadinama 49 Ceti, yra 40 milijonų metų, o įprastos planetų susidarymo teorijos prognozuoja, kad dujos turėjo būti išnykusios iki šio amžiaus. Mįslingai didelis dujų kiekis reikalauja peržiūrėti mūsų dabartinį supratimą apie planetos susidarymą.

Planetos formuojasi dujiniuose dulkėtuose diskuose, vadinamuose protoplanetiniais diskais aplink jaunas žvaigždes. Dulkių dalelės kaupiasi kartu, kad sudarytų į Žemę panašias planetas arba taptų masyvesnių planetų šerdimis, surenkant iš disko didelius dujų kiekius, kad susidarytų į Jupiterį panašios dujinės milžiniškos planetos.

Pagal dabartines teorijas, laikui bėgant, diske esančios dujos arba įterpiamos į planetas, arba išpūstos dėl centrinės žvaigždės radiacijos slėgio. Galų gale žvaigždę supa planetos ir dulkių nuolaužų diskas. Šis dulkėtas diskas, vadinamas šiukšlių disku, reiškia, kad planetos formavimo procesas jau beveik baigtas.

Sudėtinis šiukšlių, supančių 49 Ceti, ALMA vaizdas. Vaizdas: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Higuchi ir kt.

Naujausi radijo teleskopų pasiekimai šioje srityje nustebino. Astronomai nustatė, kad keliuose šiukšlių diskuose vis dar yra šiek tiek dujų. Jei dujos ilgai lieka šiukšlių diskuose, planetos sėkloms gali pakakti laiko ir medžiagos, kad išsivystytų į milžiniškas planetas, tokias kaip Jupiteris. Todėl šiukšlių diske esančios dujos turi įtakos susidariusios planetos sistemos sudėčiai.

„Mes radome anglies atomų šiukšlių diske aplink 49 Ceti, naudodami daugiau nei 100 valandų stebėjimus ASTE teleskopu“, - sako Aya Higuchi, Japonijos nacionalinės astronomijos observatorijos (NAOJ) astronomė. ASTE yra 10 m skersmens radijo teleskopas Čilėje, valdomas NAOJ. „Kaip natūralų pratęsimą, mes naudojome ALMA, kad gautume išsamesnį vaizdą, ir tai mums padarė antrą staigmeną. Anglies dujos, esančios aplink 49 Ceti, pasirodė 10 kartų gausesnės nei mūsų ankstesnis vertinimas “.

Didelės ALMA skiriamosios gebos dėka komanda pirmą kartą atskleidė anglies atomų erdvinį pasiskirstymą šiukšlių diske. Anglies atomai yra labiau pasiskirstę nei anglies monoksidas, antra pagal molekules aplink jaunas žvaigždes, o vandenilio molekulių yra daugiausiai. Anglies atomų kiekis yra toks didelis, kad komanda aptiko net silpnas radijo bangas iš retesnės anglies formos 13C. Tai yra pirmas bet kurio astronominio objekto 13C spinduliuotės nustatymas esant 492 GHz dažniui, kuris paprastai slepiasi už įprasto 12C spinduliavimo.

Vaizdas: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Higuchi ir kt.

„13C kiekis yra tik 1 procentas 12C, todėl šiukšlių diske 13C aptikti buvo visiškai netikėta“, - sako Higuchi. „Tai akivaizdus įrodymas, kad„ 49 Ceti “turi stebėtinai daug dujų.“

Kokia dujų kilmė? Tyrėjai pasiūlė dvi galimybes. Vienas iš jų yra tai, kad paskutinės planetos susidarymo fazės metu išsisklaidymo procesą išgyveno likusios dujos. Dujų kiekis, esantis maždaug 49 Ceti, yra panašus į aplink daug jaunesnių žvaigždžių aktyvios planetos formavimosi fazėje. Nėra teorinių modelių, kurie paaiškintų, kaip tiek dujų galėjo išsilaikyti taip ilgai.

Kita galimybė - dujos išsiskyrė susidūrus mažiems kūnams, pavyzdžiui, kometoms. Tačiau susidūrimų, reikalingų paaiškinti didelį dujų kiekį maždaug 49 Ceti, skaičius yra per didelis, kad būtų galima pritaikyti dabartinėms teorijoms. Dabartiniai ALMA rezultatai paskatina persvarstyti planetų formavimosi modelius.


Planetos

Planetos keičia padėtį danguje, skriejant aplink Saulę. Norėdami rasti planetą tam tikrą dieną ar mėnesį, skaitykite mėnesinį astronomijos žurnalą, žvaigždžių diagramą ar programinę įrangą.

Venera yra maždaug devyni dešimtadaliai Žemės skersmens. Venerai skriejant aplink Saulę, stebėtojai gali matyti, kaip ji praeina fazes (pusmėnulio, pusės ir pilnos), panašiai kaip Mėnulio. Veneros diskas atrodo baltas, kai saulės šviesa atsispindi nuo storo debesų dangos, kuri visiškai užgožia bet kokią paviršiaus detalę.

Marsas yra maždaug pusės Žemės skersmens ir per teleskopą atrodo kaip mažytis rausvai oranžinis diskas. Vienoje iš planetos poliarinių ledo dangtelių gali būti įmanoma pamatyti baltos spalvos užuominą. Maždaug kas dvejus metus, kai Marsas yra arčiausiai Žemės savo orbitoje, gali būti matomos papildomos detalės ir spalvos planetos paviršiuje.

Jupiteris yra didžiausia mūsų Saulės sistemos planeta ir yra 11 kartų didesnė už Žemės skersmenį. Jupiteris atrodo kaip diskas su tamsiomis linijomis, besidriekiančiomis per paviršių. Šios linijos yra debesų juostos atmosferoje. Keturi Jupiterio mėnuliai (Io, Europa, Ganymede ir Callisto) gali būti vertinami kaip „į žvaigždę panašūs“ šviesos taškai, kai naudojamas net mažiausias padidinimas. Šie mėnuliai skrieja aplink Jupiterį taip, kad matant bet kurią naktį matomų mėnulių skaičius kinta ratu aplink milžinišką planetą.

Saturnas yra devynis kartus didesnis už Žemės skersmenį ir atrodo kaip mažas, apvalus diskas, kurio žiedai tęsiasi iš abiejų pusių. 1610 m. Galilėjus, pirmasis žmogus, stebėjęs Saturną per teleskopą, nesuprato, kad tai, ką jis matė, buvo žiedai. Užtat jis tikėjo, kad Saturnas turi „ausis“. Saturno žiedai susideda iš milijardų ledo dalelių, kurių dydis svyruoja nuo dulkių dėmės iki namo dydžio. Pagrindinis Saturno žiedų padalinys, vadinamas Cassini divizija, retkarčiais matomas teleskopu. Titanas, didžiausias iš Saturno mėnulių, taip pat gali būti vertinamas kaip ryškus, į žvaigždę panašus objektas, esantis netoli planetos.

Autorių teisės: Informacija, paimta iš „Meade“ naudotojo vadovo, skirto LX200-ACF teleskopui.


3.1 Žemės ir Saulės sistemos kilmė

Pagal Didžiojo sprogimo teorija , visata smarkiai mirksėjo egzistuodama prieš 13,77 milijardus metų (3.1.1 pav.). Didysis sprogimas dažnai apibūdinamas kaip sprogimas, tačiau įsivaizduoti jį kaip didžiulį ugnies kamuolį nėra tikslu. Didysis sprogimas apėmė staigų materijos, energijos ir erdvės išplėtimą iš vieno taško. Tai, koks gali kilti Holivudo sprogimas, apima materijos ir energijos išplėtimą per kosmoso, bet didžiojo sprogimo metu - kosmosas pats buvo sukurtas.

3.1.1 pav Didysis sprogimas ir visatos raida (Stevenas Earle'as ir fizinė geologija & # 8221).

Didžiojo sprogimo pradžioje visata buvo per karšta ir tanki, kad būtų ne kas kita, o mažesnių už atomus dalelių ūsas, tačiau išsiplėtusi ji ir atvėso. Galiausiai kai kurios dalelės susidūrė ir sulipo. Dėl tų susidūrimų susidarė vandenilis ir helis, labiausiai paplitę Visatos elementai, kartu su nedideliu ličio kiekiu. Dėl sunkumo šių ankstyvųjų elementų debesys susijungė į žvaigždes, ir būtent šių žvaigždžių viduje susidarė sunkesni elementai

Mūsų Saulės sistema pradėjo formuotis maždaug prieš 5 milijardus metų, maždaug po 8,7 milijardo metų po Didžiojo sprogimo. A saulės sistema susideda iš objektų rinkinio, skriejančio aplink vieną ar daugiau centrinių žvaigždžių. Visos saulės sistemos paleidžiamos vienodai. Jie prasideda dujų ir dulkių debesyje, vadinamame a ūkas . Ūkai yra vieni iš gražiausių objektų, kurie buvo nufotografuoti erdvėje, juose esančių dujų ir dulkių spalvos yra ryškios, o iš daugelio jose susiformavusių žvaigždžių puikiai mirga (3.1.2 pav.). Dujos daugiausia susideda iš vandenilio ir helio, o dulkės susideda iš mažų mineralinių grūdelių, ledo kristalų ir organinių dalelių.

3.1.2 pav Ūko nuotrauka. Kūrimo stulpai Erelio ūkoje, matomi matomoje šviesoje (kairėje) ir šalia infraraudonųjų spindulių (dešinėje). Netoli infraraudonųjų spindulių šviesa sulaiko žvaigždžių šilumą ir leidžia mums pamatyti žvaigždes, kurias kitaip paslėptų dulkės. Štai kodėl dešinėje esančiame paveikslėlyje yra daugiau žvaigždžių nei kairėje [NASA, ESA ir Hablo paveldo komanda (STScI / AURA) http://bit.ly/1Dm2X5a].

Saulės sistema pradeda formuotis, kai nedidelis lopas ūkyje (mažas pagal visatos standartus) pradeda griūti ant savęs. Tiksliai, kaip tai prasideda, nėra aišku, nors tai gali sukelti smurtinis netoliese esančių žvaigždžių elgesys joms progresuojant per savo gyvenimo ciklus. Šių žvaigždžių išskiriama energija ir materija gali suspausti dujas ir dulkes netoliese esančiuose ūko rajonuose. Kai jis suveikia, tame pleistre tęsiasi dujų ir dulkių griūtis dėl dviejų priežasčių. Viena iš tų priežasčių yra ta, kad gravitacinė jėga sutraukia dujų molekules ir dulkių daleles. Tačiau proceso pradžioje tos dalelės yra labai mažos, todėl gravitacinė jėga tarp jų nėra stipri. Taigi, kaip jie susiduria? Atsakymas yra tas, kad dulkės pirmiausia kaupiasi laisvuose grumstuose dėl tos pačios priežasties, kai po jūsų lova susidaro dulkių zuikiai: statinė elektra. Kondensuojantis mažam ūkelio lopiniui, iš medžiagos, patekusios į lopo centrą, pradeda formuotis žvaigždė, o likusios dulkės ir dujos nusėda į diską, kuris sukasi aplink žvaigždę. Diskas yra vieta, kur galiausiai susidaro planetos, todėl jis vadinamas a protoplanetinis diskas . 3.1.3 paveiksle viršuje kairėje pateiktas vaizdas rodo menininko įspūdį apie protoplanetinį diską, o viršuje dešinėje - faktinis protoplanetinis diskas, supantis žvaigždę HL Tauri. Atkreipkite dėmesį į tamsius žiedus protoplanetiniame diske. Tai yra spragos, kuriose pradeda formuotis planetos. Žiedai yra todėl, kad pradedančios planetos pradeda rinkti dulkes ir dujas į savo orbitą. Tam yra analogija mūsų pačių Saulės sistemoje, nes tamsūs žiedai yra panašūs į Saturno žiedų spragas (3.1.3 pav., Apačioje kairėje), kur galima rasti mėnulius (3.1.3 pav., Apatiniai). dešinėje).

3.1.3 pav Protoplanetiniai diskai ir Saturno žiedai. Viršuje kairėje: menininkų įspūdis apie naują žvaigždę supantį protoplanetinį diską su dujomis ir dulkėmis. [NASA / JPL-Caltech, http://1.usa.gov/1E5tFJR] Viršutiniame dešiniajame kampe: HL Tauri supančio protoplanetinio disko nuotrauka. Manoma, kad tamsūs žiedai diske yra vietos, kuriose naujai susiformavusios planetos šluoja dulkes ir dujas. [ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) http://bit.ly/1KNCq0e]. Kairėje apačioje: Saturno nuotrauka, kurioje matyti panašūs jo žiedų tarpai. Ryški dėmė apačioje yra aurora, panaši į šiaurės pašvaistę Žemėje. [NASA, ESA, J. Clarke (Bostono universitetas) ir Z. Levay (STScI) http://bit.ly/1IfSCX5] Apatiniame dešiniajame kampe: iš arti matomas Saturno žiedų tarpas, rodantis mažą mėnulį kaip baltas taškas. [NASA / JPL / Kosmoso mokslo institutas, http://1.usa.gov/1g2EeYw].

3.1.4 pav Trijų tipų planetos. Joviano (arba dujų milžinės) planetos, tokios kaip Jupiteris, daugiausia susideda iš vandenilio ir helio. Jie yra didžiausi iš trijų tipų. Ledo milžinės planetos, tokios kaip Uranas, yra kitos pagal dydį. Juose yra vandens, amoniako ir metano ledo. Antžeminės planetos, tokios kaip Žemė, yra mažiausios, ir jos turi metalines šerdis, padengtas uolėtomis mantijomis. [KP, po viešai prieinamų Francesco A, „Wolfman SF“ (http://bit.ly/1eP75P4) ir NASA vaizdų (http://1.usa.gov/1gFVsf6, http://1.usa.gov/ 1M89jI3)].

Šios trys planetų rūšys nėra atsitiktinai sumaišytos mūsų Saulės sistemoje. Vietoj to jie vyksta sistemingai, ant žemės esančios planetos yra arčiausiai saulės, po jų seka Jovian planetos, o paskui - ledo milžinai. Dalis šio susitarimo priežasčių yra šalčio linija (dar vadinamas sniego linija ). Šerkšno linija atskyrė vidinę protoplanetinio disko dalį arčiau saulės, kur buvo per karšta, kad kristalizuotis galėtų tik silikatiniai mineralai ir metalas, nuo išorinės disko dalies toliau nuo Saulės, kur buvo pakankamai vėsu, kad leisti susidaryti ledui. Todėl objektai, susidarę protoplanetinio disko vidinėje dalyje, daugiausia susideda iš uolienos ir metalo, o išorinėje dalyje susidarę objektai - iš dujų ir ledo. Jauna saulė taip pat nuniokojo Saulės sistemą saulės vėjai (vėjai, sudaryti iš energetinių dalelių), kurie padėjo lengvesnes molekules nukreipti link išorinės protoplanetinio disko dalies.

Mūsų Saulės sistemos objektai, suformuoti akrecija . Šio proceso pradžioje mineralinės ir uolienų dalelės dėl statinės elektros kaupėsi puriuose grumstuose. Didėjant grumstų masei, gravitacija tapo svarbesnė, ištraukdama medžiagą iš toliau ir užaugindama šias kietas mases į vis didesnius kūnus. Galų gale objektų masė tapo pakankamai didelė, kad jų sunkis būtų pakankamai stiprus, kad galėtų kabintis ant dujų molekulių, nes dujų molekulės yra labai lengvos.

Mūsų Žemė susiformavo nors prieš 4,6 mlrd. Metų. Ankstyvoji Žemė buvo labai karšta ir pasižymėjo ištirpusia, skysta kompozicija, kurios paviršiuje neteko geologinio ir vulkaninio aktyvumo. Žemės šiluma atsirado dėl įvairių procesų:

  • Šiluma sklido dėl radioaktyvių elementų skilimo Žemėje, ypač 235U, 238U, 40K ir 232Th, kurie pirmiausia yra mantijoje, irimo. Bendra tokiu būdu pagaminama šiluma laikui bėgant mažėjo (nes šie izotopai sensta) ir dabar yra maždaug 25% to, kas buvo Žemei susidarius. Tai reiškia, kad Žemės interjeras pamažu tampa vėsesnis.
  • Šiluma sklido iš šiluminės energijos, esančios objektuose, kurie sudarė Žemę.
  • Šiluma kilo dėl susidūrimų. Kai daiktai atsitrenkia į Žemę, dalis jų judesio energijos patenka į deformuojančią Žemę, o dalis jos virsta šiluma. (Blogiausias susidūrimas, kurį patyrė Žemė, buvo planeta, vardu Theia, kuri buvo maždaug Marso dydžio. Neilgai trukus po to, kai Žemė susiformavo, Theia smogė Žemei. Kai Theia atsitrenkė į Žemę, Theia metalinė šerdis susiliejo su Žemės šerdimi ir šiukšlės iš išoriniai silikatiniai sluoksniai buvo išmesti į kosmosą ir sudarė griuvėsių žiedą aplink Žemę. Žiedo medžiaga susiliejo į naują kūną orbitoje aplink Žemę, suteikdama mums mūsų mėnulį. Pažymėtina, kad šiukšlės galėjo susilieti per 10 ar mažiau metų! Šis mėnulio susidarymo scenarijus vadinamas milžiniško poveikio hipotezė .)
  • Kai Žemė tapo didesnė, jos gravitacinė jėga sustiprėjo. Tai padidino Žemės sugebėjimą pritraukti daiktus, tačiau tai taip pat sukėlė Žemę darančios medžiagos suspaudimą, veikiau kaip Žemė sau suteikė milžinišką gravitacinį apkabinimą. Dėl suspaudimo medžiagos įkaista.

Šildymas turėjo labai svarbų padarinį Žemės struktūrai. Augant Žemei, ji surinko silikatinių mineralinių grūdų, taip pat geležies ir nikelio mišinį. Šios medžiagos buvo išsibarsčiusios po Žemę. Tai pasikeitė, kai Žemė pradėjo kaisti: ji taip įkaista, kad ištirpo tiek silikatiniai mineralai, tiek metalai. Metalo lydalas buvo daug tankesnis nei silikatinio mineralinio lydalo, todėl metalo lydalas nuskendo į Žemės centrą, kad taptų jo šerdimi, o silikatinis lydalas pakilo aukštyn, kad taptų Žemės pluta ir mantija. Kitaip tariant, Žemė nesimaišė. Silikatinių mineralų ir metalų atskyrimas yra atitinkamai uolėtas išorinis sluoksnis ir metalinė šerdis diferenciacija . Gravitacija nuo to laiko pavertė Žemę beveik sferine forma, kurios spindulys siekė 6371 km, o apimtis - apie 40 000 km. Tačiau tai nėra tobula sfera, nes Žemės sukimasis sukelia pusiaujo iškilumą, todėl Žemės apskritimas ties pusiauju yra 21 km (0,3%) platesnis, nei yra ašigalis. Taigi tai techniškai yra „oblaitas sferoidas“.

Jei inventorizuotume Žemę sudarančius elementus, pamatytume, kad 95% Žemės masės sudaro tik keturi elementai: deguonis, magnis, silicis ir geležis. Didžioji dalis likusių 5% gaunama iš aliuminio, kalcio, nikelio, vandenilio ir sieros. Mes žinome, kad Didysis sprogimas gamino vandenilį, helį ir ličio, bet iš kur atsirado kiti elementai? Atsakymas yra tas, kad kitus elementus sukūrė žvaigždės. Žvaigždžių šiluma ir slėgis sukelia mažesnių atomų suskaidymą ir susiliejimą į naujus, didesnius atomus. Pavyzdžiui, kai vandenilio atomai suskaidomi ir susilieja, susidaro helis. Didelis energijos kiekis išsiskiria, kai susilieja kai kurie atomai, ir ta energija sukelia žvaigždžių spindesį.

Norint pagaminti tokius sunkius elementus kaip geležis ir nikelis, reikia didesnių žvaigždžių. Mūsų Saulė yra vidutinė žvaigždė po to, kai sunaudoja vandenilio kurą heliui gaminti, o tada dalis šio helio yra sulydoma, kad gautų nedidelį kiekį berilio, anglies, azoto, deguonies ir fluoro, ji bus savo gyvenimo pabaigoje. . Jis nustos gaminti atomus ir atvės ir pūs, kol jo vidurys pasieks Marso orbitą. Priešingai, didelės žvaigždės savo gyvenimą baigia įspūdingai, sprogdamos kaip supernovos ir išmesdamos į kosmosą naujai susiformavusius atomus, įskaitant sunkesnius už geležį elementus. Prireikė daugybės žvaigždžių kartų, kuriančių sunkesnius elementus ir išmetus juos į kosmosą, kol sunkesnių elementų buvo pakankamai daug, kad susidarytų tokios planetos kaip Žemė.

* & # 8221Fizinė geologija ir Steveno Earle'o # 8221, naudojama pagal tarptautinę CC-BY 4.0 licenciją. Atsisiųskite šią knygą nemokamai iš http://open.bccampus.ca

teorija, kad visata prasidėjo milžinišku išsiplėtimu maždaug prieš 13,77 milijardus metų (3,1)


LPI | Švietimas

Kaip susiformavo mūsų Saulės sistema?
Mūsų Saulės sistema prasidėjo maždaug prieš 4,6 milijardo metų, kai dulkių, vandenilio ir helio dujų debesis, dreifuojantis mūsų galaktikoje, pradėjo kondensuotis ir susitraukti pagal savo jėgą ir sudarė platų, plokščią, besisukantį diską. Didžioji dalis medžiagos, surinktos centre, kondensuojasi į dujų sferą - mūsų proto-Saulę. Galiausiai slėgis ir temperatūra sferoje padidėjo tiek, kad prasidėjo branduolių sintezė ir Saulė, centrinė mūsų Saulės sistemos žvaigždė, pradėjo šviesti. The remainder of the cloud formed a wide disk, swirling around the Sun, called the solar nebula. Dust and gas particles in the nebula occasionally collided and merged. Through this process, called &ldquoaccretion,&rdquo these tiny particles formed larger and larger bodies, eventually becoming planetesimals up to a few kilometers across. Some of the planetesimals became so massive that their gravity pulled on other planetesimals, causing more and more collisions. Because of this, the largest planetesimals grew the fastest, sweeping up material in their paths, and eventually becoming the planets we know today.

Why are the inner and outer planets so different?
The rocky, terrestrial planets — Mercury, Venus, Earth, and Mars — all formed in the inner, hotter part of our Solar System. It was so hot that volatile materials — materials that evaporate easily at normal temperatures and pressures — could not condense. Much of the gas and ice in the solar system could not exist as solids at the high temperatures in the inner region. However, metals and silicates could withstand the high temperatures and these materials became concentrated in the inner solar system. It was from these heavier materials that the rocky inner planets were made.

In the outer, cooler portion of the Solar System more volatile materials such as water ice, other ices, and gases were able to accumulate onto the giant planets. Our outer gas giant planets — Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune formed from these materials. These planets have cores surrounded by thick accumulations of gases.

What about Pluto?
Tiny rocky icy Pluto lies beyond the gas giants. Pluto&rsquos path of orbit is off the main plane of orbit that most of the planets occupy, and the shape of its orbit extremely elliptical. There are many other rocky icy bodies in similar orbits to Pluto, within the Kuiper belt. Pluto is small — smaller than Earth&rsquos Moon — much smaller than any planet. Pluto&rsquos composition is a bit different also it is a rocky icy body. In 2006, the International Astronomical Union determined that Pluto did not fit their new definition of a planet to be a planet, an object needs to orbit the Sun, be nearly round due to its mass and gravity, and clear out its neighborhood of other objects. They created a new class of objects —&ldquodwarf planets&rdquo which orbit the Sun and are nearly round Pluto and the largest asteroid Ceres fall into this new category, along with several other small bodies. So for now, our solar system has eight planets!

What is beyond Pluto?
The Kuiper belt is a band of rocky icy bodies that extend beyond Pluto — beyond Neptune, actually. These bodies have not had enough time to accrete into planets. Some scientists consider Pluto to be a large member of the Kuiper belt, rather than a planet. Occasionally the orbit of a Kuiper belt object will be disturbed by the interactions of the giant planets and may have a close encounter with Neptune that either flings the object out of the solar system or pushes it into an orbit within our solar system where we may observe in our night sky as a comet. Scientists believe that short period comets, those with orbits less than 200 years, like Halley&rsquos Comet, originate in the Kuiper belt.

Even farther away than the Kuiper belt is the Oort cloud, a sphere of small icy bodies that envelops our solar system and may extend 30 trillion kilometers (about 20 trillion miles) away from our Sun! Long-period comets, those that take more than 200 years to orbit our Sun, like Comet Hale-Bopp or Comet Hyakutake, are believed to come from the Oort cloud.

Where do asteroids come from?
Asteroids are rocky remnants from our early solar system. Most orbit between the inner and outer planets in the Asteroid Belt. Scientists believe the materials have not accreted into a planet because Jupiter&rsquos gravity exerts such a powerful pull! Asteroids occasionally reach Earth&rsquos surface as meteorites.

Why do planets appear to wander?
The word planet means &ldquowanderer&rdquo in Greek. Ancient cultures observed that certain objects appeared to wander across the night sky, while the stars remain fixed with respect to each other. These objects are the planets. The planets are moving in their orbits around the Sun. Almost all the planets trace the same path within the imaginary plane of the ecliptic, through the constellations of the zodiac. The planets move against the backdrop of stars over time spans of days or years.

Why is Earth special?
Earth falls in the &ldquoHabitable Zone,&rdquo the zone where the temperatures are right for liquid water to exist. Closer to the sun, the temperatures would be too high and the water would vaporize. Farther from the sun, the temperatures would be too low and the water would freeze. Of course, this depends on the atmospheric conditions. Planets that are not active do not replenish their atmospheres and they may be too small to retain an atmosphere

Members of our Solar System
The Saulė is at the center of our Solar System. It contains 99.85% of the mass of our Solar System and is composed of about 92% hydrogen and 8% helium. The temperatures and pressures are so great at the center of the Sun that hydrogen atoms are forced together and combined to form helium. Through this nuclear reaction, immense heat is produced. This heat warms our Solar System.

MESSENGER photo of Mercury
credit NASA/APL/CIS

Mercury is about one-third the size of Earth. It is the closest to our Sun, orbiting it in just 88 days. Because it is so close to the Sun, its surface temperatures are extreme, ranging from 427ºC (800ºF) on the Sunny side to -183ºC (-297ºF) on the side facing away from the Sun. Mercury has no atmosphere and no surface water the high temperatures prevent these from forming. The surface of Mercury looks like our Moon. It is covered by craters, indicating its long history of bombardment by asteroids and other impactors.

Venera is almost the size of Earth. Its rotation is very slow — Venus turns once on its axis every 243 Earth days — and it spins backwards relative to the other planets. The time it takes to rotate is very close to the time it takes to orbit the Sun. Surface temperatures on Venus range from 377ºC to 487ºC (710º to 908ºF) — even hotter than Mercury! The reason that Venus is hotter, even though it is farther from the Sun, is that it has a thick atmosphere composed of carbon dioxide and traces of water and sulfuric acid. This atmosphere — about ninety times the pressure of Earth’s atmosphere — creates an intense greenhouse effect heat is trapped in the atmosphere.

Mosaic of Magellan images of Venus, color coded to represent elevation.
Image courtesy of the USGS and JPL, NASA.

Earth from Space.
Image courtesy of NASA.

Žemė is a dynamic planet. It also is the only planet we know that has life. It spins on its axis once a day and orbits the Sun once a year (other planet’s years and days often are presented relative to Earth’s). The rotation axis is tilted, giving Earth its seasons. Surface temperatures range from –73º to 48ºC (-100 to 120ºF) and liquid water is abundant. Earth’s atmosphere traps energy from sunlight, creating a greenhouse effect that warms the surface. It also moderates the climate and protects the surface from damaging components of solar radiation.

Mars is about half the size of Earth. Its period of rotation is very close to Earth’s, but it takes about two Earth years to orbit the Sun. Mars is tilted on its axis, so it experiences seasons. Surface temperatures are cold -83º to -33ºC (-117º to -27ºF) and the planet is very dry. The atmosphere is thin and composed mostly of carbon dioxide. There is no liquid water present at the surface. There may be frozen water in the subsurface, and Mars has ice caps in its polar regions. The ice is a combination of carbon dioxide and water ice. There is evidence that Mars had flowing water and oceans at its surface during its early history, perhaps until about three and a half billion years ago. Mars has the tallest volcano in our Solar System — it is about 22 kilometers tall (almost 14 miles high compare this to Hawaii’s Mouna Loa at 9 kilometers/5.5 miles tall measured from the sea floor).

Hubble Space Telescope image of Mars as it made its closest approach to Earth in August 2003.
Image courtesy of NASA.

Photo mosaic of images taken by Galileo spacecraft of Asteroid Ida.
Image courtesy of JPL, NASA.

Between the Inner Planets and the Outer Planets the Asteroid Belt resides. Asteroids are rocky remnants from our early Solar System. They range in size from 1000 kilometers across (620 miles) to the size of sand grains. Asteroids occasionally reach Earth’s surface as meteorites, providing scientists with information about when our Solar System formed and the processes that occurred.

Jupiteris is the largest planet in our Solar System about 1000 Earths could fit inside a hollow Jupiter. It contains more mass than all of the other planets combined. Jupiter spins on its axis once every 10 hours and orbits the Sun once every 12 years. It is about 90% hydrogen and 10% helium with some methane, water, and ammonia. Temperatures reach –200ºC (-325ºF) at the top of the atmosphere. The atmosphere is tumultuous, divided into distinct bands. Wind speeds are high, up to 400 kilometers per hour (250 miles per hour) and lightening is frequent. The Giant Red Spot is a massive storm system — larger than the diameter of Earth – that has been raging at least 400 years. Jupiter has at least 67 moons. Ganymede, the largest of Jupiter’s moons, is larger than the planet Mercury.

Voyager 1 image of the Giant Red Spot of Jupiter.
Image courtesy of NASA.

Color image of Saturn taken by Cassini spacecraft.
Image courtesy of JPL and the Space Science Institute, NASA.

Saturn is the second largest planet. Its day is 11 hours long and its orbit around the Sun takes about 30 years. Its composition and atmosphere are similar to Jupiter’s. Winds reach 1770 kilometers per hour (1,100 miles an hour). Saturn is best know for its beautiful rings. The ring system stretches to a diameter of 250,000 kilometers (155,000 miles) but is only 1 kilometer thick (a little over half a mile). Saturn has at least 62 moons.

Uranus was the first planet discovered by telescope. Like the other gas giants, its atmosphere is mostly hydrogen and helium. It has a little methane in its atmosphere, which absorbs red light, giving Uranus its blue-green color. The interior of Uranus contains more rock and ice than Jupiter and Saturn. It rotates on its axis once every 17 hours and orbits the Sun once every 84 years. Unlike the other planets, Uranus’ axis is tilted so that the planet rotates on its side. Given Uranus’ long period of orbit, this translates into a 20-year winter or summer! Uranus has 27 known satellites.

Infrared composite of the two hemispheres of Uranus showing the rings.
Image courtesy of Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin- Madison/ W. M. Keck Observatory.

Color image by the Voyager 2 spacecraft of Neptune.
Image courtesy of JPL, NASA.

Neptune is the farthest gas giant planet. Neptune spins on its axis once every 16 hours, and an orbit around the Sun takes 165 years. Like Uranus, it has methane in its atmosphere, which gives it its blue hue. Neptune has the fastest winds in the Solar System (2000 kilometers per hour or 1250 miles per hour), and some massive storm systems that move within its atmosphere. It has 14 known moons and 4 rings.

Pluto is a dwarf planet, orbiting the Sun much farther than the planets. However, Pluto has a highly elliptical orbit and sometimes is inside of Neptune’s orbit. Pluto rotates on its axis once every 6 days, and its journey around the Sun takes 240 Earth years. It is a small icy, rocky body. Pluto has one well known moon Charon, which is half Pluto’s size, and four smaller moons.


Išvada

In this article, we discussed about the Solar System Formation and the Nebular theory proposed by Laplace, how it came into being, and what were the reasons for its rejection.

We also discussed, in brief, the theories that followed the nebular theory. At last, we discussed how the Sun and planets came into being.

You give me 15 seconds I promise you best tutorials
Please share your happy experience on Google | Facebook


What is the thickness of the Solar System disk? - Astronomija

Dynamics of planetary motion

The orbits, spins and motions in the Solar System also provide clues to its formation. As we saw when discussing the night sky, the Solar System has a lot of regularity to it. Most of the planets (and Sun) orbit and spin in the same direction (counterclockwise as viewed from above the Ecliptic). Planets have nearly circular velocities, and the planets stay close to the ecliptic -- the path of the Earth round the Sun. In other words, the Solar System is a flattened spinning system. There are exceptions to this, notably Pluto among the planets, which has a tilted eccentric orbit, and Venus, Uranus and Pluto, which have retrograde spin.

Disk formation appears to be common around newly forming stars. This is significant, because it suggests that planet formation (out of the material of the rotating protoplanetary disk) may also be a common phenomenon. Recall our study of conservation of angular momentum and conservation of energy. As the early solar nebula formed, it's heat increased with gravitational collapse, and it formed a flattened, spinning disk. This structure and these motions are reflected in the current constituents of the Solar System. The temperature differences will result in the formation of two distinct types of planets. Our model can be tested by studying the properties of disks around other forming stars.

Sizes of Planets and Clues to Composition

Inner Solar System bodies (including the belt asteroids) are rocky bodies, and quite small (none is bigger than the Earth), while the outer Solar System bodies are icy, where they are solid at all. The giant planets have huge atmospheres of hydrogen and helium around predominantly icy cores. They are surrounded by many moons, and by rings of ice and dust.

The clue to why the inner and outer Solar System bodies have such different sizes and composition despite forming from a common nebula lies in realizing that all this planet formation was going on at the the same time as the proto-Sun was "turning on" the inner Solar System was much hotter than the outer Solar System. The key idea is that the solids that eventually made up the planets condensed as small grains out of the nebular gas. The condensation sequence of materials with temperature meant that the kinds of grains that could condense out as solids would depend on the temperature of the nebula at that location. Near the terrestrial planets, where nebular temperatures reached about 1500 degrees K, only metallic grains, and silicates (the material of rocky and iron cores) could form solids, so the inner planets and asteroids are made of silicate rocks and metals. Only in the outer Solar System could the lighter solids (water ices, carbon dioxide, methane, and ammonia ices) condense as well. This explains the difference in composition between the planets in the inner and outer Solar System. There is a size difference because the ices are made up of C, N, H, O -- elements which are much more abundant in the solar nebula than Fe, Si, Mg, metals that formed the grains in the inner Solar System. This made it easy for the outer Solar System planets to grow into giant worlds. The outer planets are large enough that they probably formed their own "mini-disks" around themselves, that eventually evolved into their own miniature "solar systems", with moons and rings. The ices formed low-density worlds worlds, with compositions much like the Sun (mainly hydrogen), while the metallic grains and silicates formed high-density rocky terrestrial planets.

Holding onto Nebular Gases Another crucial difference between the inner and outer Solar System is that the giant outer planets grew massive enough that their gravity could hold onto the original H and He gases of the nebula, and indeed, pull these in directly from the nebula (once planets had grown to about 15 earth masses) and retain these light elements. This was impossible for the inner planets, both because of the high temperatures (which made it easier for light gas molecules to escape a planet's gravitational field), and the small gravitational masses of the terrestrial planets.

Growing Planets from Planetesimals

We think all the bodies in the Solar System were formed initially from dust grains sticking to one another to form larger and larger bodies. These larger bodies are called planetesimals. Initially, dust grains just stick to one another, but as really big bodies form, they can also gravitationally attract neighboring particles and bodies to grow even bigger. Eventually, the biggest bodies win: these become the planets. Some of this material might not go on to form planets. (For example, the asteroid belt is thought to be a planet which did not succeed in forming, due to the gravitational disruption of Jupiter).

Once the Sun `turned on', radiation pressure and a dense wind from the Sun probably cleared out most of the material. Some of this left over `debris' from the planet making process survives as asteroids and comets. Their compositions (rocky or icy) reflects the sites of their original formation in the inner or outer regions of the Solar System. The early clearing out of debris created a period of early cratering. Some of the later collisions result in `captured' moons, which may have unusual orbits that do not reflect the original patterns of motion in the forming Solar System.

The Age of the Solar System

Dating the Solar System is accomplished by investigating naturally occurring radioactivity in solid rocks. We are then really considering the time to the solidification of the rock in question. A parent nucleide spontaneously undergoes a radioactive process, that alters the nucleus and gives off energy. The time for half the sample of nuclei to decay is the half-life of the species in question. By considering the ratio of parent to daughter nuclei, the time to the solidification can be calculated, provided the initial composition can be guessed at. This guessing is done by knowing something about the naturally occurring isotopic ratios in the sample (nuclei with the same number of protons -- same element -- but different numbers of neutrons -- different isotopes.) For example, Uranium-238 decays into Lead-206 with a half life of 4.5 billion years (Gyr) and the Lead-206 to Lead-204 ratio gives the initial state, since Lead-204 is not a daughter species. The oldest Earth rocks dated in this way are 3.8 Gyr old. The age of the Solar system is generally reckoned to be that of the oldest meteorites, about 4.6 Gyr.

The chronology of the Moon is quite well determined by radioactive dating of rocks brought back by the Apollo Program astronauts. The heavily cratered Highlands contrast with the younger, less cratered Maria floors which are upwellings of basalts that are much younger than the impacts that formed the basins themselves. The craters on the Moon and Mercury are impact craters from meteorite impacts and, the older the surface, the more impacts it shows. However, the lunar record shows that there must have been a period of very heavy bombardment about 4 billion years ago to account for the very high crater density in the Highlands. The youngest features on the Moon are the craters like Tycho and Copernicus, about 200 million years old ejecta from these impacts overlies older terrain --- the principle of stratigraphy: new stuff is on top of old stuff. We believe that all these objects formed at roughly the same time.


Žiūrėti video įrašą: SSD disko uzsikrovimas su Sata 2 (Vasaris 2023).