Строение и происхождение солнечной системы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Солнечная система состоит из центрального небесного тела – звезды Солнца, 8 больших планет, обращающихся вокруг него, их спутников, множества малых планет – астероидов, многочисленных комет и межпланетной среды. Большие планеты располагаются в порядке удаления от Солнца следующим образом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Один из важных вопросов, связанных с изучением нашей планетной системы – проблема ее происхождения.

Развитие представлений о происхождении Солнечной системы

К настоящему времени известны многие гипотезы о происхождении Солнечной системы, в том числе предложенные независимо немецким философом И. Кантом и французским математиком и физиком П. Лапласом:

Точка зрения И. Канта заключалась в эволюционном развитии холодной пылевой туманности, входе которого сначала возникло центральное массивное тело – Солнце, а потом родились и планеты.
П. Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность вследствие закона сохранения момента импульса вращалась все быстрее и быстрее. Под действием больших центробежных сил от него последовательно отделялись кольца, превращаясь в результате охлаждения и конденсации в планеты.

Несмотря на такое различие между двумя рассматриваемыми гипотезами, обе они исходят от одной идеи – Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. И поэтому такую идею иногда называют гипотезой Канта–Лапласа.

Английский астроном Хойл утверждает, что Солнце в момент рождения представляло собой сгусток газопылевой туманности, в котором существовало магнитное поле. Вначале он вращался с большой скоростью, а позже из-за влияния магнитного поля его вращение начало снижаться.

Гипотеза Джинса – формирование системы произошло в результате катастрофы. Солнце столкнулось с другой звездой, в результате часть выброшенного в космическое пространство вещества конденсировалось и образовало планеты.

Согласно современным представлениям, планеты солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце миллиарды лет назад. Такая точка зрения наиболее последовательно отражена в гипотезе российского ученого, академика О.Ю. Шмидта.

Стадии образования Солнечной системы

Основная теория предполагает, что на месте нынешней Солнечной системы 5 млрд. лет тому назад существовало гигантское облако из газов и пыли. Оно имело огромные размеры, и было растянуто в пространстве на 6 млрд. км.

Аналогичные пылевые облака существуют во многих уголках необъятной Вселенной. Их основная масса состоит из водорода. Это тот газ, из которого первоначально образуются звёзды. Затем, в результате термоядерной реакции, начинает выделяться инертный газ гелий. На долю остальных веществ приходится всего 2%.

Образование Солнца

В какой-то момент пылевое облако получило внешний мощный импульс, представляющий собой огромный выброс энергии. Это могла быть ударная волна, сгенерированная взрывом сверхновой звезды. А возможно, что внешнего воздействия и не было. Просто за счёт закона притяжения облако стало уменьшаться в объёме и уплотняться.

Данный процесс дал толчок гравитационному коллапсу. То есть произошло быстрое сжатие космической массы. В результате этого в центре возникло раскалённое ядро с очень высокой плотностью. Вся остальная масса рассосредоточилась по краям ядра. А так как в космосе всё вращается вокруг своей оси, то эта масса приобрела форму диска.

Ядро уменьшалось в размере, увеличивая свою температуру и плотность. В результате оно трансформировалось в протозвезду. А газовое облако вокруг ядра всё больше уплотнялось, пока в ядре температура и давление достигли критической величины. Это спровоцировало начало термоядерной реакции, и водород начал превращаться в гелий.

С момента формирования туманности до запуска в протозвезде термоядерных реакций проходит в среднем 100000 лет.

Протозвезда перестала существовать, а вместо неё возникла звезда под названием Солнце.

Новая звезда еще очень мала – она находится в стадии коричневого карлика. Она в течение нескольких сотен миллионов лет превращается в звезду солнцеподобного типа.

После того, как значительная часть массы протозвездной туманности сформировало звезду, вокруг нее образуется протопланетный диск.

Формирование планет земной группы

А вот далее пошёл другой процесс. Газопылевые облака, вращающиеся вокруг Солнца, стали стягиваться в плотные кольца.

Планеты внутренней группы сформировались в тех областях протопланетного диска, где температура слишком высока для существования частиц льда и газа в диком состоянии. Поэтому эти объекты построены преимущественно из термоустойчивых горных пород.

Планетазимали вначале быстро приращивают массу, достигая диаметра более километра. Далее крупные фрагменты притягивают к себе более мелкие, пока запас планетазималей в диске не окажется полностью исчерпан. Наступает стадия окончательного формирования Солнечной системы и приобретения ее телами определенной орбиты.

Весь процесс возникновения планеты внутренней группы занял от 10 до 100 миллионов лет.

Возникновение газовых гигантов

Формирование газовых гигантов, к которым относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, более сложный процесс.

До момента образования крупных планетазималей их развитие подобно планетам земного типа. Но в их составе содержатся частицы льда, и они наращивают свою массу путем аккреции газа из протопланетного диска. Это возможно, т.к. во внешней области будущей звездной системы температуры относительно невысоки.

Процесс сбора газа занимает несколько миллионов лет до истощения газовых запасов диска.

Формирование газовых гигантов оказывает значительное влияние на количество твердотельных планет внутри системы. Чем раньше началось образование газовых планет, тем меньше строительного материала останется на формирование землеподобных тел.

Образование спутников

В дальнейшем произошло возникновение спутников вокруг планет.

Естественные спутники образовались у большинства планет Солнечной системы, а также у многих других тел. Так возле Земли появилась Луна.

Различают три основных механизма их формирования:

формирование из около-планетного диска (в случае газовых гигантов);
формирование из осколков столкновения (в случае достаточно крупного столкновения под малым углом);
захват пролетающего объекта

И, в конце концов, образовалось единое космическое сообщество, которое существует по сей день.

Вот таким образом наука объясняет происхождение Солнечной системы. Кстати, данная теория присуща и другим звёздным образованиям, которых в космосе бесконечное множество.

Будущее Cолнечной системы

По последним научным данным, Солнечная система является стабильной системой. То есть больших изменений в ближайшее время не стоит ждать. Самые большие изменения будут происходить с изменением состояния Солнца.

Другими словами, не будет претерпевать экстремальных изменений до тех пор, пока Солнце не израсходует запасы водородного топлива. Этот рубеж положит начало переходу Солнца в фазу красного гиганта.

Спустя 1 миллиард лет из-за увеличения солнечного излучения околозвёздная обитаемая зона Солнечной системы будет смещена за пределы современной земной орбиты.

В настоящее время

Солнечная система и ее происхождение изучаются во многих известных институтах мира.

Наступит момент, и благодаря неустанным трудам ученых завеса тайны приоткроется, чтобы население Земли смогло узнать еще больше о происхождении нашей удивительной планеты.

Видео

Солнечная система – часть галактики Млечный Путь, строение которого напоминает диск диаметром 100000-120000 световых лет и толщиной 1000 световых лет. Здесь расположено порядка 400 млрд. звезд. Солнечная система возникла предположительно 13 млрд. лет назад, и в процессе эволюции приобрела структуру, свойственную только ей, не повторяющуюся на просторах Вселенной.

Она расположилась во внутреннем рукаве созвездия Ориона. Система вместе с входящими в нее космическими телами, вращается вокруг ядра Галактики со скоростью 250 км/сек. На полный оборот уходит 1 галактический год длительностью 225 млн. лет.

Космические тела связаны между собой законом всемирного тяготения. Кроме того, в межпланетном пространстве отсутствует трение. Благодаря этим 2-м факторам движение объектов стабильно и строение не нарушается.

Возникновение

История формирования Солнечной системы кратко:

Строение Солнечной системы

Строение и состав Солнечной системы выглядит так:

Центральное место занимает Солнце. Оно состоит из водорода и гелия. Температура поверхности превышает отметку, 6000°С.
99,86% массы системы приходится на светило.
Солнце относится к разряду желтых карликовых звёзд по принятой учеными звездной классификации.
Вокруг звезды вращаются 8 открытых планет, которые делятся на 2 группы: планеты земного типа и газовые гиганты.

Восемь планет разделены на две группы:

Планеты земной группы. Сюда входят Венера, Земля, Меркурий и Марс. Они обладают каменистой структурой и расположены вблизи от Солнца.
Планеты гиганты. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Это крупные небесные тела, которые состоят из газов. У них есть кольца из ледяной пыли скалистых элементов.

Очередность орбит

Планеты расположены в таком порядке от Солнца:

Меркурий. Он меньше остальных тел по размеру. Мощное ядро из железо-никелевых сплавов тормозит вращение вокруг своей оси. Спутники отсутствуют, атмосфера под воздействием солнечных ветров сильно разряжена.

Венера. Планета плотно закрыта облаками из углекислого газа и серной кислоты. Ураганные ветры, кислотные осадки на поверхности — постоянные явления.

Земля. В состав атмосферы входят азот, водород и кислород. 2/3 земной поверхности покрыто водой. У Земли единственный спутник – Луна. Планета выгодно расположена – не далеко и не близко от Солнца. Помимо места в Солнечной системе, обилие воды, состав атмосферы и наклон оси сделали возможным зарождение, развитие и сохранение биологической жизни.

Марс. Вокруг четвертой планеты вращаются 2 спутника — Фобос и Деймос. Здесь нет ни воды, ни атмосферы. Марсианский год в 2 раза длиннее земного.

Юпитер. Сутки на самой большой планете длятся 10 часов, а 1 год приравнивается к 12 земным. У газового гиганта 4 слабо выраженных кольца. Вокруг Юпитера вращается самый большой спутник – Ганимед, крупнее которого в Солнечной системе нет.

Сатурн. Атмосфера шестой планеты состоит из водорода и гелия. Вокруг нее обращается 62 спутника. Происхождение системы колец неизвестно.

Уран. Ось обращения седьмого небесного тела параллельна плоскости эклиптики. У него 13 колец и 27 спутников. На поверхности Урана наблюдаются сильные ураганы.

Нептун. Восьмая планета состоит из метана и аммиака. У нее 5 колец и 14 спутников. Здесь также дуют сильные ветра, из-за чего в атмосфере образовываются пятна размером с Землю.

Плутон. После открытия Плутон относили к разряду стандартных планет. Его масса составляет всего 7% от массы всех космических тел системы. Это обстоятельство стало поводом перевести Плутон в разряд планетоидов.

Плутон входит в состав Солнечной системы или нет?

Долгое время он относился к разряду стандартных планет. После детальных исследований было выяснено, что он не способен расчистить пространство вокруг своей орбиты. Его вес составляет всего 0,07 массы от всех космических тел, находящихся на орбите. Это и стало причиной отнести Плутон к разряду карликов. Но, несмотря на это, он входит в её состав.

Другие объекты

В состав Солнечной системы также входят:

Межпланетное пространство

Интересные факты

Температура вблизи Солнца выше, чем на поверхности объекта, что является загадкой для ученых. Предположительно, явление обусловлено магнитными силами.
У Титана, спутника Сатурна, присутствует атмосфера. Это единственное космическое тело, у которого в газовой оболочке обнаружен азот.
Активность Солнца изменяется периодично. Объяснений этому явлению пока нет.

Колонизация

Околоземный мир исследуется. С помощью специальных приборов ведется постоянное наблюдение за Марсом, Юпитером, Луной, Меркурием и Сатурном. На четвертую планету планируются посещения, и уже просчитывается, сколько времени займет полёт на Марс. На Луне еще в ХХ веке человечество оставило следы, совершив посадку на спутник. Солнечная система таит в себе массу тайн и загадок.

Почему Солнечная система стабильна

Все планеты и другие тела вращаются вокруг Солнца под воздействием силы притяжения. Их орбиты имеют круглую форму, они связаны между собой законом всемирного тяготения. Ввиду отсутствия трения в космическом пространстве, движение объектов происходит систематично и не изменяется.

Расположение Земли

Наша планета имеет самое выгодное расположение. Благодаря этому, здесь зародилась и сохранилась жизнь. Земля находится на спокойном участке, куда равномерно поступают световые лучи. Идеальный состав атмосферы, наличие воды делают Землю пригодной для жизни.

Солнечная система состоит из ее центральной звезды — Солнца, восьми вращающихся вокруг Солнца планет, их спутников, множества малых небесных тел и межпланетной среды.

К такому строению Солнечная система шла 4600 млн лет. Гипотезы о путях и принципах ее формирования выдвигались разными учеными: немецким философом Кантом, французским физиком Лапласом, английским астрономом Фредом Хойлом. В текстах их работ содержатся разные предположения.

Однако основой современной теории стала точка зрения российского математика Отто Юльевича Шмидта. Она гласит, что Солнце и окружающие его небесные тела образовались из холодного газопылевого облака под воздействием сильного гравитационного сжатия.

Общий процесс, если представить его максимально кратко, выглядел так: вращающееся облако постепенно наращивало скорость, температура его центра повышалась, а площадь сокращалась. В результате в центре образовалась горячая протозвезда — будущее Солнце. На периферии сформировались протопланетные диски, со временем нарастившие массу и преобразовавшиеся в планеты.

Образование Солнца

Причиной преобразований газопылевого облака стал мощный вброс энергии. Ученые предполагают, что это была ударная волна от взрыва сверхновой звезды. Под ее воздействием произошло мгновенное сжатие массы, образование в центре облака плотного раскаленного ядра. Остальная масса рассредоточилась по периферии, сформировав огромный диск.

С течением времени ядро увеличивало температуру, давление и плотность. И на следующем этапе превратилось в протозвезду. Далее при достижении критических значений температуры и давления в ядре начали происходить термоядерные реакции: водород стал превращаться в гелий. Так протозвезда прекратила свое существование, уступив место звезде, которую люди на Земле назвали Солнцем.

В астрономии существует основанная на математических расчетах теория о том, что с начала преобразований в облаке до начала термоядерных реакций прошло 100 тысяч лет.

Образование планет

Восемь планет Солнечной системы делят на две группы: земную и группу газовых гигантов.

К земной относятся:

К газовым гигантам причисляют:

Возникновение всех планет относится к одному временному периоду, но представления об их происхождении и составе у ученых разные.

Образование планет земной группы

В некоторых областях окружавшего Солнце диска части газопылевого облака начали уплотняться. Постепенно они преобразовались в плотные кольца, притягивающие твердые материи из космического пространства.

Поскольку температура в кольцах была слишком высокой, лед и газ в своем начальном виде не могли в них существовать. А вот термоустойчивые горные породы послужили отличным строительным материалом — именно из них состоят планеты земной группы.

Ученые до сих пор спорят о том, сколько длился процесс формирования планет земной группы. На сегодняшний день по разным оценкам он составляет от 10 до 100 млн лет.

По мере наращивания массы диски превращались в четыре планеты, известные нам сегодня, как Земля, Марс, Венера и Меркурий. Эта стадия стала основной в их развитии.

Образование газовых гигантов

Планеты группы газовых гигантов расположены на большом отдалении от Солнца. Их температуры значительно ниже земных. Этот факт они смогли использовать для своего формирования, нарастив массу за счет гравитационного притяжения газа из окружающего их пространства. Данный процесс называется аккрецией.

Сегодня газовые гиганты являются самыми большими планетами Солнечной системы. Их характеристики можно посмотреть в таблице ниже:

Аккреция газа заняла несколько миллионов лет. Процесс завершился на том этапе, когда содержание газовой составляющей в протопланетном диске достигло критически малых значений.

Образование спутников

На следующем этапе истории произошло образование спутников рядом с планетами Солнечной системы. Астрономам и физикам удалось определить три возможных способа:

Захват одним объектом другого — обладающего меньшей массой и пролетающего вблизи.
Преобразование околопланетного диска.
Столкновение осколков.

О том, как именно образовался тот или иной спутник, ученые спорят. К примеру, характеристики Луны позволяют применять к ней любой из трех способов.

Пояс астероидов

Большинство из них, как видно на рисунке ниже, находится в области между орбитами Марса и Юпитера, образует Пояс астероидов.

Те астероиды, что находятся ближе к Марсу, состоят из железа и скалистых горных пород. Те, что расположены ближе к Юпитеру, содержат много льда, имеют состав, схожий с первоначальным составом газопылевого облака.

Состав астероидов становится более понятным, если сравнить удаленность Марса и Юпитера от Солнца. Здесь играет роль такой важный фактор как температура: чем дальше от Солнца, тем холоднее, тем больше газа и льда.

На этом уроке мы с вами рассмотрим общее строение Солнечной системы и узнаем, какие группы объектов в неё входят. Узнаем, что называют планетой и какие планеты входят в состав Солнечной системы. Выясним, чем отличаются планеты земной группы от планет-гигантов и чем эти различия обусловлены. А также познакомимся с основной теорией возникновения Солнечной системы.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Состав, строение и происхождение Солнечной системы"

Вам известно, что движение звёзд на небе привлекало людей с древних времён. Ещё древние греки — как и многие другие народы до и после них, — проводили различие между Землёй, которую они считали центром Вселенной, и планетами. А планетами они называли маленькие светящиеся точки в небе, которые вращались вокруг Земли.

Сегодня мы точно знаем больше, что Земля не является ни то что центром Вселенной, но даже не центром Солнечной системы.

Но что же такое Солнечная система? В современном понимании, под Солнечной системой понимается всё космическое пространство и вся материя, находящаяся в сфере притяжения Солнца.

То есть Солнце — это самый главный и самый массивный объект Солнечной системы, который занимает в ней центральное положение. Вокруг Солнца вращается огромное количество спутников, но самыми значительными из них являются большие планеты. Они представляют собой шарообразные тела, которые не имеют собственного света, и освещаются лишь солнечными лучами. В настоящее время выделяют восемь больших планет, удалённых от Солнца в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

С 1930 до 2006 года к планетам относился и Плутон. Однако открытие во внешней части Солнечной системы множества объектов, среди которых Квавар, Седна и, особенно, Эрида, которая лишь слегка меньше Плутона, вынудило учёных причислить последнего к новой категории карликовых планет.

По своим физическим характеристикам планеты принято делить на две группы. Четыре ближайшие к Солнцу — Меркурий, Венера, Земля и Марс — называются планетами земной группы. Их размеры относительно небольшие, но их средняя плотность почти в пять раз больше плотности воды.

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, которые удалены от Солнца на большие расстояния, намного массивнее планет земной группы и очень сильно превосходят их по объёму. В недрах этих планет вещество сильно сжато, но тем не менее их средняя плотность относительно небольшая. А, например, Сатурн, если конечно найти бассейн огромных размеров, мог бы даже плавать в воде.

У шести из восьми больших планет (кроме Меркурия и Венеры) есть естественные спутники. Давайте взглянем на Солнечную систему со стороны.

Все планеты в ней вращаются вокруг Солнца почти по круговым орбитам в одну и ту же сторону — противоположно ходу часовой стрелки. Такое направление движения в астрономии принято называть прямым движением.

Второй пояс астероидов был открыт сравнительно недавно на окраинах нашей планетной системы — это пояс Койпера. Хотя он и похож на пояс астероидов, но примерно в 20 раз его шире и в 200 раз массивнее.

Помимо всего вышеперечисленного, практически всё пространство Солнечной системы занято немыслимым числом частиц твёрдого вещества самых разнообразных размеров, но преимущественно очень мелких, масса которых составляет тысячные и даже миллионные доли грамма. Это метеорная пыль, которая образовалась в результате испарения и разрушения кометных ядер.

А когда сталкиваются и разрушаются малые планеты — астероиды — возникают обломки разных размеров — это метеорные тела. Иногда метеорные тела падают на Землю в виде метеоритов.

Как мы уже говорили, по размерам, массе и общему строению большие планеты делятся на две группы: планеты земной группы, расположенные внутри главного пояса астероидов, и планеты-гиганты — вне его.

Планеты-гиганты в десятки и сотни раз массивнее планет земной группы, но обладают намного меньшей плотностью. Они окружены сравнительно плотными протяжёнными атмосферами. В основном эти планеты состоят из водорода и гелия; доля всех других элементов в них значительно меньше, чем у планет земной группы.

Все большие планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца в одну сторону, причём направление их осевого вращения, как правило, совпадает с направлением движения по орбите. Исключение составляют лишь Венера и Уран, которые вращаются в противоположную сторону.

Эти особенности планет связаны с теми условиями, в которых происходило их формирование миллиарды лет назад. Согласно современным представлениям формирование Солнечной системы началось около пяти миллиардов лет назад с так называемого гравитационного коллапса (то есть катастрофически быстро сжатия) небольшой части гигантского межзвёздного газопылевого облака.

Впервые эта идея была сформулирована Иммануилом Кантом в 1755 году и доработана Пьером Лапласом в 1796 году. Согласно теории Канта, наша Солнечная система образовалась из вращающегося горячего газопылевого облака, которое, под действием гравитации, сжималось и распадалось на фрагменты. Но эта теория оказалось несостоятельной из-за множества возникших противоречий.

Следующая попытка описать происхождение нашей системы принадлежала Джеймсу Джинсу. В 1919 году он высказал предположение о том, что мимо нашего светила проходила другая звезда, которая и вырвала часть материи Солнца, из которой позже образовались планеты. Но, как вы понимаете, и эта идея не нашла своего подтверждения. В частности, исследования физико-химического состава земных пород и метеоритов показали, что они образовались не из газовых сгустков, а из вполне себе твёрдого вещества.

Лишь 1944 году советским учёным уроженцем города Могилёва (ныне Республика Беларусь) Отто Юльевичем Шмидтом была выдвинута теория о происхождении Солнечной системы, которая развивается и по сей день.

Согласно этой теории, около 5 миллиардов лет назад недалеко от места рождения Солнечной системы произошёл взрыв сверхновой звезды. Этот взрыв не только наполнил газопылевое облако, состоящее в основном из водорода и гелия, железом и ураном, но и определил его будущее, поскольку фронт ударной волны сжал облако газа до критической массы. Эта масса, под действием гравитационных сил, начала́ сжиматься. В быстро сжимающемся облаке реакции усилились — газ и пыль уплотнились во множество комков, каждый из которых стал яслями для будущих звёзд. Сегодня примерно тоже самое мы можем наблюдать в созвездии Ориона, через которое на сотни световых лет протянулось гигантское молекулярное облако.

Когда первые облака столкнулись — они стали вращаться. А когда в облаке возникла гравитация, оно не только стало быстрее крутиться, но и расплющилось в диск.

Через сто тысяч лет это облако превратилось в раздробленную Солнечную систему, в центре которой светилась яркая протозвезда — молодое Солнце. Возникшая протозвезда начала поглощать газ и пыль — большая его часть окажется на Солнце, а из мизерных остатков космической пыли образуются зародыши планет — планетезимали, а позднее и сами планеты.

Во внешней области Солнечной системы образовалась снеговая линия, в которой планетезимали сформировались изо льда (воды, метана и аммиака). Здесь процесс образования планет шёл гораздо быстрее. Частички в средней холодной зоне покрывались льдом, ядра будущих планет-гигантов росли быстро, захватывая окружающий газ и превращаясь в планеты-гиганты. Например, считается, что Юпитер набрал около 90 % своей массы в течение каких-то ста тысяч лет. А в течение следующих нескольких миллионов лет дорос до теперешних размеров.

В самой холодной внешней части диска конденсирующее вещество почти всё было ледяным. Множество отдельных ледяных планетезималий и глыб породили ядра комет и ледяные астероиды.

Спутники планет образовались в результате тех же процессов, что и сами планеты. Также у планет гигантов есть образования из мелких частиц — это кольца, которые отсутствуют у планет земной группы. С читается что они образовались из остатков околопланетного облака.

Читайте также: