Saulės sitemos sudarymo mokslinės teorijos ir ateitis

TURINYS

1. Įvadas (istoriniai duomenys) 3

2. Bendra charakteristika 5

3. Saulės sitemos susidarymas 6

4. Planetos 7

5. Literatūros sąrašas 10

1. ĮVADAS

(Istoriniai duomenys)

Planetų sistemos modelio, kuris galėtų paaiškinti dangaus kūnų judėjimą, sudarymas buvo viena 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.

Pitagoras (VI a. pr. Kr.) tvirtino, kad 5 planetos (Merkurijus, Venera, Marsas, Jupiteris ir Saturnas), taip pat Saulė ir Mėnulis kiekvienas turi savo atskirą sferą, besisukančią aplink Žemę.

Platonas ((IV a. pr. Kr.) pateikė sferinės visatos modelį, kurio centre nupiešė Žemę; Saulė, Mėnulis ir planetos esą juda erdvėje tarp Žemės ir nejudančių žvaigdžių išimtinai apskritomis ir pastoviomis trajektorijomis, kurios laikomos vienintelėmis ir tobulomis, todėl tinkamomis dieviškai šviesulių prigimčiai. Vėliau 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. Ši teorija pasirodė esanti per daug sudėtinga, tai ji buvo pakeista epiciklų ir ddeferentų teorija, suformuota dar III a. pr. Kr., ištyrinėta ir pagilinta Hiparcho, o galutinai ją patikslino ir įtvirtino Ptolemėjas (IIa.) savo darbe “Almagestas”. Pagal Ptolemėjo sistemą Žemė yra nejudantis centras. Visos planetos, tarp jų ir Mėnulis bei saulė, skrieja aplink ŽŽemę. Kiekvienas tų kūnų tolygiai juda mažu apskritimu – epociklu, o epiciklų centrai skrieja aplink Žemę didžiaisiais apskritimais – deferentais. Ši teorija išsilaikė net kelis šimtmečius.

1543m. M. Kopernikas išleido veikalą “De revoliutionibus orbium coelestium” (“Apie dangaus sferų sukimąsi”) ir dėl gamtinių, filosofinių, istirinių, politinių, religinių ir psichologinių pokyčių, įvykusių Vakarų visuomenėje, pradėjo formuotis nauja pasaulio samprata, besiremianti visiškai kitokia prielaida, nei buvo anksčiau. Pagrindinė jos idėja buvo ta, kad Saulė yra visatos centras, o Žemė ir planetos sukasi aplink ją.

Heliocentrinę sistemą patvirtino J. Kepleris (1571 – 1630), kuris, remdamasis Koperniko teorija ir kruopščiais planetų stebėjimais, po daugybės bandymų atmetęs tolygaus judėjimo apskritimu teoriją, trimis dėsniais aprašė svarbiausias planetų judėjimo savybes.

 Planetų orbitos yra elipsės, kuriose Saulė užima vieną iš dviejų židinių.

 Plotai, aapibrėžti Saulės ir planetos jungties, yra proporcingi laiko tarpams, per kuriuos jie apibrėžiami.

 Laiko, per kurį kiekviena planeta apskrieja Saulę, kvadratai yra tiesiogiai proporcingi atitinkamų orbitų didžiųjų pusašių kubams.

Pirmojo dėsnio išvada: kadangi visų planetų judėjimo orbitos yra truputį ekscentrinės, planetų nuotolis nuo Saulės kinta nuo minimalaus iki maksimalaus.

Antrojo dėsnio išvada: planetos skrieja orbitomis nepastoviu greičiu.

Trečiojo dėsnio išvada: išreiškia planetų nuotolius nuo Saulės joms judant, t.y. pateikia mastelinį saulės sistemos modelį.

Keplerio dėsniai yra empiriniai dėsniai, kurie apibūdina planetų judėjimą. Šį judėjimą savo ddarbais patvirtino ir I. Niutonas (1643 –1727), kuris, remdamasis Visuotinės traukos dėsniu, vieningai paaiškino visus judėjimus, vykstančius Žemėje ir danguje.

2. BENDRA CHARAKTERISTIKA

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

Planetos, tolstant nuo Saulės, rikiuojasi tokia tvarka: Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas, Jupiteris, Saturnas, Uranas, Neptūnas ir Plutonas. Pirmos šešiosios jau buvo žinomos senovėje:

Uraną (1781m.) atrado V. Heršelis,

Neptūną (1846m.) – J. Galė,

Plutoną (1930m.) – K. Tombas.

Visos planetos apie Saulę skrieja tiesiogine kryptimi, t.y. prieš laikrodžio rodyklę. Atsižvelgiant į planetų savybes, jas galima įvairiai grupuoti. Lyginant jų padėtį Žemės atžvilgiu, planetos yra skirstomos į vidines, arba žemesniąsias, esančias tarp Marso ir Mėnulio (įskaitant Žemę), ir išorines, arba aukštesniąsias. 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. IIšimtimi lieka Plutonas, kuris dar nėra visiškai ištirtas.

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.

3. SAULĖS SISTEMOS SUSIDARYMAS

Remiantis Dekarto, Biufono, Kanto, Laplaso, Hoilio ir kt. 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 (vidutinišaki 4 šviesmečiai) ir jų skersmenys (vidutiniškai 4 šviesos sekundės), yra labai maža tikimybė, kad žvaigždės galėtų taip arti prasilenkti.

Šiuo metu yra priimtina besitraukiančio ūko teorija. Ji 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 ššio dujų ir dulkių debesies zonose ėmė formuotis kietos planetesimalės, kurioms prisijungiant vis daugiau medžiagos (panašiai kaip ritantis į pakalnę sniego gniužului) ir didėjant jų matmenims, atsirado planetų užuomazgos.

4. PLANETOS

Merkurijus. Tai mažiausia Saulės sistemos planeta, esanti arčiausiai Saulės ir neturinti palydovų. Jis yra tik už 28º nuo Saulės ir matomas žemai virš horizonto auštant ar saulėlydžio metu. Merkurijuje yra lygumų ir zonų, gausiai nusėtų krateriais, kurie atsirado, kad planeta dėl silpnos traukos neturi atmosferos ir nuolat susiduria su uolienos gabalais ir dulkėmis, kurių pasitaiko jos kelyje. Manoma, kad Merkurijaus branduolį, kurio skersmuo 3600km (80% planetos skersmens), sudaro geležis.

Venera. Apsupta tankios debesų dangos. Ji turi didelę atspindžio galią, todėl ypač ryški. Venera ilgą laiką buvo laikoma gimininga Žemei dėl daugelio panašių fizinių savybių (skersmens, masės, tankio, traukos). Buvo tikima, kad Veneroje yra gyvybė.

Tyrimai parodė, kad yra esminių skirtumų tarp Veneros ir Žemės. Veneros atmosfera sudaryta iš 97% anglies dioksido ir 3% azoto, argono ir kitų dujų pėdsakų. Debesyse, t.y. 60km aukštyje, slėgis sudaro 1/10 slėgio Žemėje, o temperatūra būna iki –30˚C; paviršiuje slėgis siekia 90 – 92 atmosferas, o temperatūra – beveik 500˚C. Venera sukasi apie savo ašį priešinga kryptimi negu kitos planetos (joje būtų galima matyti

Saulę tekant vakaruose, o leidžiantis rytuose) ir skirtingu periodiškumu. Veneros paviršius daugiausia lygus, bet yra plačių įdaubų (depresijų), tokių kaip Veneros plyšio slėnis, kuris yra 3 – 4 km gylio ir 1400km ilgio, bei pakilimų virš 1000m aukščio. Venera neturi palydovų, joje nėra magnetinio lauko.

Žemė. Žemės vaizdas užburia: baltų ir žydrų atspalvių rutulys, kurio didžiąją dalį dengia debesys, leidžiantys įžiūrėti žemynus. Žemės palydovas – Mėnulis, kuris nuolat būna atsisukęs į ją tuo pačiu pusrutuliu. Stebint Žemę ir Mėnulį iš Veneros, oopozicijos metu šie du kūnai atrodytų kaip dvinarė planetų sistema, nes jie būtų atskirti ne daugiau kaip 0,5˚.

Marsas. Žinomas, kaip raudonoji planeta dėl savo rausvo atspalvio, kuris pastebimas net plika akimi. Pro teleskopą Marsas matomas su dviem baltomis kepurėmis ties ašigaliais, tamsiai raudonomis dėmėmis ir serija tamsių plonų darinių, vadinamų kanalais. Kanalai dėl savo taisyklingo išsidėstymo leido manyti apie nežemiškos – marsiečių civilizacijos egzistavimą. Ašigalio kepures sudaro sušalusio vandens ledo sluoksnis, uždengtas sausu ledu. Vasaros metu ledo sluoksnis ištirpsta, nes aaplinkos temperatūra (-68˚C) būna būna aukštesnė už jo lydymosi temperatūrą (-125˚C). Marso atmosferą daugiausia sudaro anglies dioksidas su nedidele azoto ir vandens garų priemaiša. Šiauriniame pusrutulyje vyrauja lygumos, dykumos, padengtos rausvomis uolienomis ir gruntu, kuriame daug geležies. Pietinis pusrutulis, priešingai, aatrodo labai raižytas, jame pilna kraterių, t.y. senų susidūrimų su meteoritais pėdsakų. Marsas turi du palydovus – Deimą ir Fobą, kuriuos 1877m. atrado Asafas Holas.

Jupiteris. Tai didžiausia Saulės sistemos planeta. Palyginus su Saule, jo skersmuo yra 10 kartų, o masė – 1000 kartų mažesnė, vidutinis tankis – beveik toks pat kaip ir Saulės. Stebint pro teleskopą Jupiteris paplokščias per ašigalius, dar matyti besikaitaliojantys tamsūs ir šviesūs ruožai – lygiagrečios pusiaujui debesų juostos. Tokią išvaizdą sąlygoja trumpas sukimosi apie ašį periodas ( 9h 50m); ties pusiaju linijinis greitis siekia 12,6 kms. Pagrindinės atmosferos sudėtinės dalys: vandenilis ir helis. Išorinio debesų sluoksnio temperatūra yra –138˚C, 156km gylyje ji pakyla iki 152˚C. Jupiterio branduolį sudaro su vandens, amoniako ir metano ledais sumišę silikatai. JJį gaubia skysto metalo būsenos vandenilio apvalkalas, kuris galėtų būti stipraus planetos magnetinio lauko priežastis.

Išskirtinis Jupiterio bruožas yra tas, kad jis lėtai traukiasi – apie 1 mm per metus, tačiau to pakanka, kad išsilaisvintų gravitacinė energija, daug didesnė negu gaunama iš Saulės.

Jupiteris turi žiedą ir 16 šiuo metu žinomų palydovų. Žiedas yra už 60 000km , jo storis neviršija 1km. Iš didžiausių palydovų yra Amaltėja, Ija, Europa, Ganimedas ir Kalista (rikiuojasi tolstant nuo planetos).

Saturnas. Antra pagal dydį ir masę Saulės ssistemos planeta. Tai vienas įdomiausių dangaus kūnų, kurį supa švytintis žiedas. Jo sukimasis apie ašį yra diferencinis, vidutinis sukimosi periodas – apie 10 val. Tai rodo, kad Saturnas yra dujų kamuolys. Jo vidutinis tankis mažesnis nei vandens. Atmosferoje vyrauja vandenilis ir helis, su nedidele amoniako ir metano priemaiša. Vidutinė debesų paviršiaus temperatūra apie -178˚C. Saturno branduolį sudaro silikatai su ledų priemaiša. Branduolį gaubia skysto metalo būsenos vandenilio apvalkalas, kas sąlygoja šios planetos magnetinį lauką.

Saturno žiedai, kuriuos pirmą kartą pastebėjo dar Galilėjus, yra gryno ir dulkėto ledo dalelių sistema. Ryškiausios žiedų juostos dalies plotis yra 70 000km, storis – apie 1km. Žiedų kilmė kol kas dar neaiški.

Saturnas, be to, yra planeta, turinti daugiausiai palydovų: iki šiol yra atrasta 18. Devyni didieji (tolstant nuo planetos): Mimas, Enceladas, Tetija, Dionė, Rėja, Titanas, Hiperionas, Japetas ir Febė. Didžiausias jų yra Titanas; ypač įdomus, nes vienintelis iš Saulės sistemos palydovų turi neperregimą atmosferą.

Uranas. Jis buvo atsitiktinai atrastas 1781m. V. Heršelio. Stebint teleskopu, Uranas atrodo kaip mažytis žalsvos spalvos skritulys. Uranas skrieja apie Saulę tarsi parvirtęs: jo sukimosi ašis sudaro 82˚ kampą su statmeniu į orbitos plokštumą. Šios planetos sukimosi apie ašį periodas – 16,8 val.; temperatūra išoriniame debesų sluoksnyje nukritusi iki –210˚C; magnetinio lauko stiprumas –– 0,25 gauso.

Uraną supa dešimties žiedų sistema. Jie sukasi planetos pusiaujo plokštumoje beveik statmenai į orbitos plokštumą.

Neptūnas. 1846m. pastebėtas pirmą kartą. Ši planeta labai panaši į Uraną savo dydžiu, mase ir chemine sudėtimi. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose temperatūra yra -215˚C, t.y. beveik tokia pat kaip Urane, kuris skrieja arčiau Saulės. Todėl iškelta hipotezė apie vidinį šilumos šaltinį.

Plutonas. Šiuo metu tai tolimiausia, mums žinoma, Saulės sistemos planeta. Pagrindiniai šios planetos bruožai yra didelis jos orbitos posvyris į ekliptikos plokštumą (17,2˚) ir didesnis ekscentricitetas (0,25), dėl ko, būdamas perihelyje, Plutonas priartėja prie Saulės truputį daugiau nei Neptūnas. Atrastas 1930m. K. Tombo, Plutonas dar mažai yra ištirtas dėl savo mažo regimojo skersmens. Vidutinė paviršiaus temperatūra yra mažesnė negu –220˚C. Tai verčia daryti išvadą, kad Plutono paviršių dengia metano ledas. Planetoje galima labai praretintų azoto ir metano dujų atmosfera.

1978m. Dž. Kristis atrado Plutono palydovą – Charoną. Šis dangaus kūnas padėjo tiksliau apibrėžti fizinius planetos parametrus. Plutono skersmuo neviršija 2300km, masė sudaro 1/480 Žemės masės, vidutinis tankis 2,05g/cm³. Charono skersmuo – 1172km.

5.LITERATŪROS SĄRAŠAS

1. Rygutti M., Longo G. Astronomija. Kaunas: Šviesa, 2000.

2. Semaška A. Žemė ir kosmosas. Vilnius: Mokslas, 1980.