Теория Николая Коперника

 «Основной  задачей для него (Кеплера) было  исследование математических законов  управляющих явлениями»4

 Научный  вклад Кеплера не исчерпывается  только открытием его трёх  законов из которых наукой используется в основном третий закон движения планет. В истории открытия чётко проявилось то новое, что он внёс в развитие естествознания и что изменило в первую очередь облик астрономии.

 «В течение  всей жизни работа Кеплера  развивалась как осуществление  идей, запечатлевшихся в нём с  юности как единство цели, создавшей  эту всеобщую гармонию. Но последующие  поколения – иные люди с  новыми целевыми установками  в изменившемся мире – взяли  из неё только то, что могло  понадобиться им для дальнейшего  развития науки. Таким образом,  то, что составляло их славу,  позднее нередко представлялось  излишним или ложным представлением…

 

 

Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад[2].

Бо́льшая часть массы объектов Солнечной системы приходится на Солнце; остальная часть содержится в восьми относительно уединённых планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска — плоскости эклиптики. Общая масса системы составляет около 1,0014 M☉.

Четыре меньшие  внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс (также называемые планетами земной группы), состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, намного более массивны, чем планеты земной группы. Крупнейшие планеты Солнечной системы, Юпитер и Сатурн, состоят, главным образом из водорода и гелия; внешние, меньшие Уран и Нептун, помимо водорода и гелия, содержат в своём составе метан и угарный газ[19]. Такие планеты выделяются в отдельный класс «ледяных гигантов»[20]. Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками. Каждая из внешних планет окружена кольцами пыли и других частиц.

В Солнечной  системе существуют две области, заполненные малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами  земной группы, поскольку состоит  из силикатов и металлов. Крупнейшими  объектами пояса астероидов являются Церера, Паллада, Веста и Гигея. За орбитой Нептуна располагаются  транснептуновые объекты, состоящие  из замёрзшей воды, аммиака и метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке, Квавар, Орк и Эрида. В Солнечной системе  существуют и другие популяции малых  тел, такие как планетные квазиспутники  и троянцы, околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе кометы, метеороиды и  космическая пыль.

Солнечный ветер (поток плазмы от Солнца) создаёт  пузырь в межзвёздной среде, называемый гелиосферой, который простирается до края рассеянного диска. Гипотетическое облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз дальше гелиосферы.

Солнечная система  входит в состав галактики Млечный  Путь.

Центральным объектом Солнечной системы является Солнце — звезда главной последовательности спектрального класса G2V, жёлтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе[21]. Четыре крупнейших объекта — газовые гиганты — составляют 99 % оставшейся массы (при этом большая часть приходится на Юпитер и Сатурн — около 90 %).

Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной  плоскости, называемой плоскостью эклиптики. В то же время кометы и объекты  пояса Койпера часто обладают большими углами наклона к этой плоскости[22][23].

Все планеты  и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении  с вращением Солнца (против часовой  стрелки, если смотреть со стороны северного  полюса Солнца). Есть исключения, такие  как комета Галлея. Самой большой  угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой  планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет.

Бо́льшая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°). Для наглядной демонстрации вращения используется специальный прибор — теллурий.

Многие модели Солнечной системы условно показывают орбиты планет через равные промежутки, однако в действительности, за малым  исключением, чем дальше планета  или пояс от Солнца, тем больше расстояние между её орбитой и орбитой  предыдущего объекта. Например, Венера приблизительно на 0,33 а. е. дальше от Солнца, чем Меркурий, в то время как  Сатурн на 4,3 а. е. дальше Юпитера, а Нептун на 10,5 а. е. дальше Урана. Были попытки  вывести корреляции между орбитальными расстояниями (например, правило Тициуса  — Боде)[24], но ни одна из теорий не стала общепринятой.

Орбиты объектов вокруг Солнца описываются законами Кеплера. Согласно им, каждый объект обращается по эллипсу, в одном из фокусов  которого находится Солнце. У более  близких к Солнцу объектов (с меньшей  большой полуосью) больше угловая  скорость вращения, поэтому короче период обращения (год). На эллиптической  орбите расстояние объекта от Солнца изменяется в течение его года. Ближайшая к Солнцу точка орбиты объекта называется перигелий, наиболее удалённая — афелий. Каждый объект движется быстрее всего в своём  перигелии и медленнее всего  в афелии. Орбиты планет близки к  кругу, но многие кометы, астероиды  и объекты пояса Койпера имеют  сильно вытянутые эллиптические  орбиты.

Большинство планет Солнечной системы обладают собственными подчинёнными системами. Многие окружены спутниками, некоторые  из спутников по размеру превосходят  Меркурий. Большинство крупных спутников  находятся в синхронном вращении, с одной стороной, постоянно обращённой к планете. Четыре крупнейшие планеты — газовые гиганты, обладают также кольцами, тонкими полосами крошечных частиц, обращающимися по очень близким орбитам практически в унисон.

 

Состав

Планеты солнечной  системы

Солнце 

Межпланетная  среда

Внутренняя  область Солнечной системы 

Планеты земной группы

1. Меркурий

2. Венера

3. Земля 

Луна

4. Марс 

спутники  Марса

Пояс астероидов

Церера

Внешняя область  Солнечной системы 

Планеты-гиганты 

5. Юпитер 

спутники  Юпитера

кольца Юпитера

6. Сатурн 

спутники  Сатурна

кольца Сатурна

7. Уран 

спутники  Урана

кольца Урана

8. Нептун 

спутники  Нептуна

кольца Нептуна

Кометы

Кентавры

Транснептуновые объекты 

Пояс Койпера 

Плутон[35]

спутники  Плутона

Хаумеа[36]

спутники  Хаумеа

Макемаке

Рассеянный  диск

Эрида

Дисномия

Отдалённые  области 

Гелиосфера

Облако Оорта 

Седна

Для облегчения запоминания названий и порядка  следования 8 планет могут применяться  различные мнемонические приёмы.

1. Гипотезы о  происхождении солнечной системы

 К настоящему  времени известны многие гипотезы  о происхождении Солнечной системы,  в том числе предложенные независимо  немецким философом И.Кантом (1724—1804) и французским математиком и  физиком П.Лапласом (1749—1827). Точка  зрения И. Канта заключалась  в эволюционном развитии холодной  пылевой туманности, в ходе 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, возникающих при быстром  вращении в экваториальном поясе,  от него последовательно отделялись  кольца, превращаясь в результате  охлаждения и конденсации в  планеты. Таким образом, согласно  теории П. Лапласа, планеты  образовались раньше Солнца. 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.  Однако от этой идеи пришлось  отказаться из-за множества математических  противоречий, и на смену ей  пришло несколько «приливных  теорий».

 Наиболее  знаменитая теория была выдвинута  сэром Джеймсом Джинсом, известным  популяризатором астрономии в  годы между Первой и Второй мировыми войнами. (Он также был ведущим астрофизиком, и лишь в конце своей карьеры обратился к созданию книг для начинающих.)

Рис. 1. Приливная  теория Джинса. Звезда проходит рядом  с Солнцем,

вытягивая из него вещество (рис. А и В); планеты  формируются

 из этого  материала (рис. С)

 Согласно  Джинсу, планетное вещество было  «вырвано» из Солнца под воздействием  близко проходившей звезды, а  затем распалось на отдельные  части, образуя планеты. При  этом наиболее крупные планеты  (Сатурн и Юпитер) находятся в  центре планетной системы, где  некогда находилась утолщенная  часть сигарообразной туманности.

 Если бы  дела действительно обстояли таким образом, то планетные системы были бы чрезвычайно редким явлением, так как звезды отделены друг от друга колоссальными расстояниями, и вполне возможно, что наша планетная система могла бы претендовать на роль единственной в Галактике. Но математики снова бросились в атаку, и в конце концов приливная теория присоединилась к газообразным кольцам Лапласа в мусорной корзине науки.

2. Современная  теория происхождения солнечной  системы

 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 (1891—1956), который  показал, что проблемы космологии  можно решить согласованными  усилиями астрономии и наук  о Земле, прежде всего географии,  геологии, геохимии. В основе гипотезы  О.Ю. Шмидта лежит мысль об  образовании планет путем объединения  твердых тел и пылевых частиц. Возникшее около Солнца газопылевое  облако сначала состояло на 98% из водорода и гелия. Остальные  элементы конденсировались в  пылевые частицы. Беспорядочное  движение газа в облаке быстро  прекратилось: оно сменилось спокойным  движением облака вокруг Солнца.

Пылевые частицы  сконцентрировались в центральной  плоскости, образовав слой повышенной плотности. Когда плотность слоя достигла некоторого критического значения, его собственное тяготение стало  «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчивым и  распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь друг с другом, они  образовали множество сплошных плотных  тел. Наиболее крупные из них приобретали  почти круговые орбиты и в своем  росте начали обгонять другие тела, став потенциальными зародышами будущих  планет. Как более массивные тела, новообразования присоединяли к  себе оставшееся вещество газопылевого облака. В конце концов сформировалось девять больших планет, движение которых  по орбитам остается устойчивым на протяжение миллиардов лет.

 С учетом  физических характеристик все  планеты делятся на две группы. Одна из них состоит из сравнительно  небольших планет земной группы  — Меркурия, Венеры, Земли и Марса.  Их вещество отличается относительно  высокой плотностью: в среднем  около 5,5 г/см3, что в 5,5 раза  превосходит плотность воды. Другую  группу составляют планеты -гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают огромными массами. Так, масса Урана равна 15 земным массам, а Юпитера— 318. Состоят планеты-гиганты главным образом из водорода и гелия, а средняя плотность их вещества близка к плотности воды. Судя по всему, у этих планет нет твердой поверхности, подобной поверхности планет земной группы. Особое место занимает девятая планета — Плутон, открытая в марте 1930 г. По своим размерам она ближе к планетам земной группы. Не так давно обнаружено, что Плутон — двойная планета: она состоит из центрального тела и очень большого спутника. Оба небесных тела обращаются вокруг общего центра масс.

 В процессе  образования планет их деление  на две группы обусловливается  тем, что в далеких от Солнца  частях облака температура была  низкой и все вещества, кроме  водорода и гелия, образовали  твердые частицы. Среди них преобладал метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В составе самых массивных планет — Юпитера и Сатурна, кроме того, оказалось значительное количество газов. В области планет земной группы температура была значительно выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) остались в газообразном состоянии, и, следовательно, в состав планет не вошли. Планеты этой группы сформировались в основном из силикатов и металлов.