Холодные небесные тела которые обращаются вокруг солнца по вытянутым орбитам это

Общие представления о Вселенной

Вселенная представляет собой упорядоченную систему взаимосвязанных элементов различного порядка. Это: небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.

Звезды – гигантские раскаленные самосветящиеся небесные тела.

Планеты– холодные небесные тела, которые обращаются вокруг звезд.

Спутники (планет) – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг планет.

Астероиды (малые планеты) – небольшие холодные небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Имеют диаметр от 800 до 1 км и обращаются вокруг Солнца по тем же законам, по которым движутся большие планеты. В Солнечной системе свыше 100 тыс. астероидов.

Кометы– небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Имеют вид туманных пятнышек с ярким сгустком в центре – ядром. Ядра комет имеют маленькие размеры – несколько км. У ярких комет при приближении к Солнцу появляется хвост в виде светящейся полосы, длина которого может достигать десятков миллионов километров.

Галактика – гигантская звездная система, насчитывающая более 100 млрд. звезд, обращающихся вокруг ее центра . Галактика образована звездами и межзвездной средой.

Метагалактика – грандиозная совокупность отдельных галактик и скоплений галактик.

Кроме галактик, во Вселенной присутствует реликтовое электромагнитное излучение, небольшое количество очень разреженного межгалактического вещества и неизвестное количество субстанции, которую называют скрытой массой и скрытой энергией.

При изучении объектов космического пространства приходится сталкиваться с весьма большими расстояниями, которые в астрономии принято выражать в специальных единицах.

Астрономическая единица (а.е.) соответствует расстоянию от Земли до Солнца. 1 а.е. = 149,6 млн км. Эта единица применяется для определения космических расстояний в пределах Солнечной системы. Например, расстояние от Солнца до Плутона – 40 а.е.

Световой год (с.г.) – расстояние, которое световой луч, движущийся со скоростью 300 000 км/с, проходит за один год. 1 с. г. = 10 13 км; 1 а.е. = 8,3 световой минуты. В световых годах определяют расстояние до звезд и других космических объектов за пределами Солнечной системы.

Парсек (пк) – расстояние, равное 3,3 светового года. 1 пк = 3,3 с.г. Эту единицу используют для измерения расстояний внутри звездных систем и между ними.

Звезды. Самыми распространенными объектами Вселенной являются звезды. Звезды– раскаленные космические объекты, состоящие из ионизированного газа. В недрах звезд протекают термоядерные реакции превращения водорода в гелий, в результате которых выделяется огромная энергия. В звездах сосредоточено от 97 до 99,9% вещества галактик. Предполагается, что общее количество звезд во Вселенной около 10 22 , из них мы можем наблюдать только 2 млрд.

Звезды имеют разную величину – сверхгиганты, их размеры в сотни раз больше Солнца, и карлики, их размеры даже меньше Земли. Наше Солнце – звезда со средними размерами. Ближайшая к Солнцу Звезда – альфа-Центавра – находится на расстоянии 4 световых лет. Предполагают, что большинство звезд имеют собственные планетные системы, подобные солнечным.

Звезды могут образовывать звездные системы – несколько звезд, вращающихся вокруг общего центра; звездные скопления – сотни – миллионы звезд; галактики – миллиарды звезд.

В зависимости от того, меняет звезда свои характеристики или нет, различают стационарные и нестационарные (переменные) звезды. Стационарность звезды обеспечивается за счет равновесия между давлением газа внутри звезды и силами тяготения. К нестационарным относятся новые и сверхновые звезды, на которых происходят вспышки.

Процессы образования и исчезновения звезд происходит постоянно. Звезды образуются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Гравитационное сжатие разогревает центральную часть молодой звезды и «запускает» термоядерную реакцию синтеза гелия из водорода. Когда ядерная реакция не может поддерживать устойчивость, гелиевое ядро сжимается, а внешняя оболочка расширяется и выбрасывается в космическое пространство. Звезда превращается в красный гигант. При этом цвет звезды меняется с желтого на красный. Например, Солнце превратится в красного гиганта примерно через 8 млрд лет.

Если звезда имеет небольшую массу (менее 1,4 массы Солнца), то в процессе дальнейшего остывания она превращается в белого карлика. Белые карлики представляют собой заключительный этап эволюции большинства звезд, в которых весь водород «выгорает», а ядерные реакции прекращаются. Постепенно звезда превращается в холодное темное тело — черного карлика. Размеры таких мертвых звезд сравнимы с размерами Земли, масса – с массой Солнца, а плотность составляет сотни тонн на один кубический сантиметр.

Если масса звезды больше 1,4 массы Солнца, то такая звезда не может перейти в стационарное состояние, так как внутренне давление не уравновешивает силы тяготения. В результате возникает гравитационный коллапс, т.е. неограниченное падение вещества к центру, который сопровождается взрывом и выбросом огромного количества вещества и энергии. Такой взрыв называют вспышкой сверхновой звезды. Считается, что со времени образования нашей Галактики в ней вспыхнуло около миллиарда сверхновых.

Звезда вспыхивает в виде сверхновой и превращается в черную дыру. Черная дыра (ЧД) — это объект, у которого такое сильное гравитационное поле, что он ничего (в том числе и излучение) от себя не отпускает. Внутри черной дыры пространство сильно искривлено, а время бесконечно замедленно. Для того чтобы преодолеть тяготение черной дыры необходимо развить скорость большую, чем скорость света.

Не смотря на то, что ЧД не выпускает из себя никакого излучения, ее можно обнаружить, так как гравитационное поле вблизи поверхности ЧД излучает частицы разных видов. Предполагается, что ЧД находятся в центрах некоторых галактик. Так в центре нашей галактики находится сильный источник излучения — Стрелец А. Считают, что Стрелец А является черной дырой с массой, равной миллиону солнечных масс.

Появилось предположение, что ЧД могут являться областями перехода от одного пространства к другому пространству, в другую Вселенную, которая отличается от нашей физическими свойствами и имеет другие физические константы.

Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может продолжить существование в виде нейтронной звезды или пульсара. Нейтронные звезды представляют собой сгустки нейтронов. Они быстро остывают, для них характерно интенсивное излучение в виде повторяющихся импульсов.

Звезды, масса которых составляет от 10 до 40 масс Солнца, превращаются в нейтронные звезды, а звезды, чья масса больше – в черные дыры.

Галактики. Галактики – гигантские скопления звезд, пыли и газа. Галактики существуют в виде групп (несколько галактик), скоплений (сотни галактик) и облаков скоплений или сверхскоплений (тысячи галактик). Самой исследованной является Местная группа галактик. В нее входит наша галактика (Млечный Путь) и ближайшие к нам галактики (туманность в созвездии Андромеды и Магеллановы Облака).

Галактики отличаются размерами, числом входящих в них звезд, светимостям, внешним видом. По внешнему виду галактики условно разделены на три основных типа: эллиптические, спиральные и неправильной формы. На первоначальной стадии формирования галактики имеют неправильную форму. Из них развиваются спиральные галактики, имеющие ясно выраженную форму вращения. И, наконец, на третьей стадии появляются эллиптические галактики, имеющие сфероидальную форму.

Наша галактика Млечный путь принадлежит к числу спиральных. Это наиболее распространенный тип галактик. Она имеет форму диска с выпуклостью в центре – ядром, от которого отходят спиралевидные рукава. Диск вращается вокруг центра.

Диаметр нашей галактики 100 тыс. световых лет, диаметр ядра 4 тыс. световых лет, общая масса галактики составляет около 150 миллиардов солнечных масс, возраст около 15 млрд. лет.

Пространство между галактиками заполнено межзвездным газом, пылью и излучениями разного рода. Считается, что межзвездный газ состоит на 67% из водорода, на 28% из гелия и 5% приходится на остальные элементы (кислород, углерод, азот и др.).

Метагалактика – это доступная наблюдениям часть Вселенной. Современные возможности наблюдения – это расстояния в 1500 Мпк. Метагалактика представляет собой упорядоченную систему галактик. Современные астрономические данные свидетельствуют о том, что Метагалактика имеет сетчатую (ячеистую) структуру, т. е. галактики распределены в ней не равномерно, а вдоль определенных линий – как бы по границам ячеек сетки.

В 1929 г. американским астрономом Эдвином Хабблом был экспериментально установлен факт, что система галактик не является статичной, а расширяется, «разбегается». Это значит, что Вселенная нестационарна, она находиться в состоянии постоянного расширения. На основании этого был сформулирован закон (закон Хаббла): чем дальше Галактики отстоят друг от друга, тем с большей скоростью они «разбегаются». Это значит, что для любой пары Галактик скорость их удаления друг от друга пропорциональна расстоянию между ними:

, где

V — скорость разбегания галактик, R — расстояние между галактиками, H — коэффициент пропорциональности, который называется постоянной (параметром) Хаббла. Современное среднее значение постоянной Хаббла составляет Н = 74,2 ± 3,6 км/с на один Мпк (мегапарсек). Оценка величины постоянной Хаббла позволяет оценить возраст Вселенной (Метагалактики).

Представление о нестационарности Вселенной было впервые введено А. А. Фридманом еще до экспериментального доказательства явления «разбегания» галактик. Расстояния до галактик измеряются миллионами и миллиардами световых лет. Это значит, что мы видим их не такими, какими они являются сейчас, а какими они были миллионы и миллиарды лет назад. По существу, мы видим прошлые эпохи Вселенной.

Источник

Кометы — загадочные небесные тела

Довольно часто такие небесные тела, как астероиды, кометы и метеориты , путают друг с другом. Более того, некоторые вообще считают, что это одно и то же. На самом деле, конечно же, они отличаются между собой. Причем очень сильно.
Главным образом, их объединяет то, что все они являются небесными, космическими телами. А вот отличительные черты определяют какими именно объектами они являются.

Отличие кометы от метеорита

Начнём с того, что комета представляет собой небольшое небесное тело, которое движется вокруг Солнца по значительно вытянутой орбите в виде конического сечения.
Как известно, метеорит это упавшее, долетевшее до поверхности, небесное тело. Между прочим, он явно уступает кометным образованиям по весу и размеру.
Таким образом, кометы и метеориты отличаются местоположением. Первые движутся в космическом пространстве, а вторые, наоборот, падают на земную поверхность. Другими словами, одни находятся выше других и их перемещение бесконечно.
Стоит отметить, что существенная разница в движении космических тел и обуславливает то, чем они становятся и как проживают свою жизнь.

Из чего состоят кометы

Конечно, важным отличием, в первую очередь, является состав объекта. Так как от этого зависят все его характеристики, основные черты и свойства, а также будущее.
По данным учёных, метеориты, которые были обнаружены на Земле , имеют разный состав. Но преимущественно в них содержатся различные руды, минералы, металлы и камень.
А вот кометы это скопление льда и камня. К тому же у них имеется ядро, образованное твёрдыми частицами, и окруженное туманной оболочкой (комой).

Что интересно, именно приближаясь к Солнцу, вокруг её ядра образуется облако, то есть кома, а также после неё остаётся след (хвост). Они образуются из пыли и газа.
Можно сказать, что кометы подвижные ледяные камни или глыбы, а метеориты остаточные частицы внеземных тел, попавшие на Землю. Разумеется, находясь в пространстве они перемещаются (как бы тогда они попали к нам), но в это время они являются астероидами, метеороидами и метеорами.

Ядро и хвост

Как правило, по этим двум составляющим и определяют кометы. Их ядро сформировано твердыми частицами, его окутывает газопылевое туманное облако. А вместе они создают, так называемую, голову.
Вдобавок, при приближении к звёздам у них увеличивается (расширяется) голова и формируется кометный хвост. Который, к слову, представляет собой продолговатую полосу или шлейф из газа и пыли. Он становится наиболее заметным благодаря излучению светил. Причем хвост имеет направление от звезды . Например, при приближении к нашему Солнцу, от кометы будет виден от него.

Происхождение

Поскольку метеориты, так сказать, остаточные, долетевшие до нас, частицы небесных тел, то очевидно, что они формируются в результате столкновений. Сначала, возможно, при ударе с другим объектом, а затем уже при попадании в атмосферу . Где, соответственно, происходит «столкновение» и трение, возгорание и удар о поверхности.
В отличие от них кометные представители появляются в районе Солнечной системы из самых глубоких частей космоса. Если они и сталкиваются с чем-то, то наносят больший урон, чем получают.
Как считают астрономы, кометы с долгим периодом обращения вокруг Солнца (более 200 лет) попадают в нашу систему из облака Оорта.
По сути, многие метеоры, сгорающие в земной атмосфере, это частички кометных образований. В своё время они были потеряны от основного компонента.

Облако Оорта или Эпика-Оорта — это сферическая область Солнечной системы, которая существует чисто гипотетически, и содержит множество кометных ядер. Хотя настоящих подтверждений и доказательств наличия подобной территории нет. Правда, некоторые факты свидетельствуют о том, что оно реально.

В заключении

Итак, чем метеорит отличается от кометы:

состав и структура;
наличие ядра и хвоста у комет;
размеры и вес;
движение и местоположение;
природа происхождения.

Безусловно, кометы и метеориты очень интересные небесные объекты. Их наблюдение и изучение важно для нашего мира.
Нужно понимать, что комета и метеорит это разные космические тела, а также в чем разница. Собственно говоря, основные отличия довольно простые. Тем более, что без специальной техники мы можем увидеть лишь явление метеора или уже упавший метеорит.

Источник

Естествознание. 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 17. Единство многообразия. Мегамир

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Какова иерархия объектов во Вселенной;

Какая сила «правит мирами» и заставляет небесные объекты кружиться вокруг центра масс;

В чем единство мегамира.

Глоссарий по теме:

Мегамир – пространственная протяжённость 10 20 м и более; основные объекты – галактики, гравитационное и электромагнитные поля; виды взаимодействия – гравитационное и электромагнитное. В качестве синонимов в узком смысле можно называть космосом, Вселенной.

Галактика – это гигантская звёздная система, состоящая из большого количества звёзд (например, наша Галактика – Млечный Путь). В ней также содержится значительное количество газа и пыли; галактики пронизаны магнитными полями, заполнены частицами высоких энергий — космическими лучами.

Звезда – массивный самосветящийся газовый шар той же природы, что и Солнце. Массы подавляющего большинства звёзд лежат в пределах от 0.1 до 50-100 масс Солнца. Существование звёзд возможно только благодаря силе гравитации, удерживающей газ от быстрого расширения.

Планеты – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг звезды.

Солнечная система (или планетная система) – совокупность небесных тел – планет, их спутников, астероидов, комет, обращающихся вокруг Солнца под действием силы его тяготения. В Солнечную систему входят 9 планет, их спутники, свыше 100 тысяч астероидов, множество комет.

Астероиды – малые тела солнечной системы, имеющие диаметры примерно от 1 до 1000 км, вращающееся вокруг Солнца по самостоятельной орбите; расположенные преимущественно между орбитами Марса и Юпитера.

Кометы – малые тела Солнечной системы (наряду с астероидами и метеорными телами), движущиеся по сильно вытянутым орбитам и резко меняющие свой вид с приближением к Солнцу.

Световой год – единица расстояния, равная пути, проходимому светом за один год (365,242 сут). 1 световой год = 9,46 ∙10 15 м, или 0,307 парсека. Расстояние от Солнца до центра Галактики равно прибл. 30 тыс. св. лет; диаметр Галактики — более 100 тыс. св. лет.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 78-80.

Список электронных ресурсов:

Солнечная система// электронный доступ: http://www.astronet.ru/db/msg/1210265
Земля со спутника в реальном времени онлайн // электронный доступ: http://www.ustream.tv/channel/iss-hdev-payload
Звуки Космоса. NASA// электронный доступ https://soundcloud.com/nasa

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Знакомство с мегамиром.

Какой-либо чёткой границы между макромиром и мегамиром, естественно, не существует. Обычно к мегамиру относят объекты, лежащие вне пределов Земли. К особенностям таких объектов относят то, что их, как правило, нельзя наблюдать с близкого расстояния. Исключение составляют лишь Луна и планеты Марс и Венера, которые исследуются с помощью космических аппаратов.

Большинство сведений о космических объектах получают в результате приёма электромагнитного излучения, исходящего от них. Новым этапом в изучении стало появление приёмников таких излучений за пределами земной атмосферы на искусственных спутниках Земли и исследовательских платформах (например, космический телескоп Хаббл).

Астрономические исследования показывают не только огромное количество структур Вселенной, но и обнаружила тот факт, что Вселенная продолжает развиваться.

Система «Земля – Луна».

Ближайшее к нам естественное небесное тело – Луна. Расстояние до Луны немногим более световой секунды (384 000 км). По размерам Луна меньше Земли приблизительно в 4 раза, а по массе приблизительно в 81 раз. Земля и Луна вращаются по орбите вокруг Солнца со скоростью около 30 км в секунду. Луна имеет большое значение в жизни Земля. Гравитационным притяжением Луны обусловлены приливы, происходящие дважды в сутки. Плоскость орбиты Луны практически точно совпадает с плоскостью земной орбиты. Это приводит к возникновению солнечных и лунных затмений, происходящих несколько раз в год.

Солнечная система – это планетная система, которой принадлежит Земля. Система состоит из Солнца, в котором сосредоточено более 99% массы Солнечной системы, 8 больших планет, малых тел — астероидов, комет, спутников планет и метеорного вещества. Солнечная система практически плоское образование. Плоскость движения небесных тел Солнечной системы называется эклиптикой. Радиус Солнечной системы определяются радиусом орбиты Плутона, и составляет около 4 световых часов.

Большие планеты подразделяются на планеты земной группы, планеты гиганты и Плутон, не относящийся ни к одной из этих групп. К планетам земной группы, помимо Земли, относятся Меркурий, Венера и Марс. Все эти планеты по размерам сравнимы с Землёй, радиусы их орбит незначительно отличаются от земной орбиты. Радиус земной орбиты около 150 млн. км. Все планеты земной группы имеют твёрдую поверхность и атмосферу (за исключением Меркурия).

Читайте также: Кожная болезнь от солнца

К планетам гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все эти планеты существенно превосходит Землю по размерам от 4 до 11 раз и по массе от 15 до 30 раз. Все эти планеты состоят в основном из водорода и гелия и не имеют твёрдой оболочки.

Плутон — самая малая из Больших планет, является двойной планетой, поскольку её спутник Харон незначительно уступает ей по размерам и массе. Состав Плутона неясен, есть предположение, что, подобно кометам, он состоит из смеси газов и пыли.

Малые тела Солнечной системы имеют размеры от 1000 км (радиус самого крупного астероида Церера) до мельчайших метеоров. Большая часть астероидов движутся по орбитам, находящимся между орбитами Марса и Юпитера. Многие астероиды движутся по сильно вытянутым орбитам. Кометы — фактически те же астероиды с размерами несколько километров, движущиеся по сильно вытянутым орбитам. При удалении от Солнца кометы практически не видны. При подлёте кометы к Солнцу её вещество начинает испаряться и, под действием солнечного излучения и солнечного ветра (потока частиц, движущихся от Солнца), образуется светящийся хвост, вытянутый в сторону от Солнца.

В настоящее время планетные системы обнаружены и у других звёзд, близких к Солнцу.

Нашу Галактику с числом звёзд более 200 млрд. называют Млечный путь (от греч. Галактикос – млечный). Система Млечного Пути – светящаяся полоса на небесной сфере, образованная множеством звёзд. Млечный путь имеет форму спирали диаметром диска примерно 100 тыс.св. лет (напомним, что световой год – расстояние, проходимое светом за год, 1 св. год = 9,46 ·10 12 км). Структура Галактики может быть представлена как ядро, сферическая составляющая и галактический диск. По некоторым гипотезам в центре ядра располагается массивная чёрная дыра, удерживающая структуры Галактики и приводящая её в движение. Сферическая составляющая (гало) – невидимая область вокруг ядра. Галактический диск состоит из спиральных рукавов. В составе галактического диска, помимо одиночных звёзд, планетных систем, групп звёзд связанных силами тяготения, много межзвёздных газовых облаков (туманностей). По современным представлениям в таких областях происходит процесс звёздообразования.

Наше Солнце также находится в галактическом диске на расстоянии от ядра около 2/3 галактического радиуса.

Все звезды галактического диска системы Млечный путь совершают движение в плоскости диска со скоростями 200 -250 км/с. Так галактический год для нашего Солнца длится около 200 млрд. лет. Звезды сферической составляющей вращаются в разных плоскостях.

Помимо Млечного пути, во Вселенной наблюдается множество других галактик [1] . Галактики являются основными структурными единицами Вселенной. Они представляют собой структуры из звёзд, связанных гравитационными силами. Различают несколько типов галактик: спиральные, эллиптические, неправильные. Есть также галактики промежуточных типов. Невооружённым глазом видны лишь некоторые галактики как слабые туманные пятнышки. Число звёзд в галактиках может сильно отличаться. Расстояния между галактиками сравнимы с их размерами. Например, ближайшие к нам галактики Большое и Малое Магеллановы облака расположены на расстоянии 150 000 св. лет от нашей Галактики.

Однако галактики и скопления галактик заполняют Вселенную неравномерно. Наблюдается ячеистая структура, то есть Вселенная напоминает соты, вдоль стенок, которых расположены галактики, а между стенками имеются пустоты, не заполненные галактиками. Эти пустоты заполнены гравитационными и электромагнитными полями, частицами высоких энергий — космическими лучами, следовательно, пространства между космическими телами не такие уж и пустые. В целом же, если рассматривать объёмы в сотни миллионов световых лет, вещество во Вселенной распределено равномерно.

Сила, что правит мирами.

Существование структур во Вселенной и их движение определяется гравитационным взаимодействием между космическими телами. Величина гравитационных сил значительна, в связи с огромными массами. Так, Солнце удерживает планеты, под действием его гравитации планеты движутся по эллиптическим орбитам. Под действием гравитации осуществляют своё движение и звезды в звёздных системах — вокруг общего центра масс, спутники — вокруг планет, звезды — вокруг центра галактик. Гравитация во многом определяет эволюцию планет, звёзд, галактик и Вселенной в целом.

Вселенная как система представляет собой единство многообразия иерархически расположенных объектов, движением которых управляет в основном сила гравитации. Согласно наблюдениям, в нашей Вселенной действуют единые законы. Основные структурные элементы Вселенной — галактики, в состав которых, в свою очередь, входят звёздные системы, газовые и пылевые туманности, планетные системы.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Какое фундаментальное взаимодействие является доминирующим в мегамире?

Гравитационное взаимодействие
Слабое взаимодействие
Сильное взаимодействие
Электромагнитное взаимодействие

Ответ: Гравитационное взаимодействие

Пояснение: слабое и сильное взаимодействие являются короткодействующими, предела их действия соотносимы с размерами ядра атома. Электромагнитное взаимодействие в мегамире не играет существенного значения, но при этом оно также присутствует.

Может ли комета двигаться хвостом вперёд? (подчеркните наиболее полный ответ)

— Комета может двигаться хвостом вперёд, в этом случае её скорость увеличивается, при этом испытывая меньшее сопротивление солнечному излучению;

— Комета не может двигаться хвостом вперёд, поскольку в этом случае будет возрастать сопротивление солнечному излучению, в результате её скорость замедляется и комета может притянута планетой;

— Комета не может двигаться хвостом вперёд; комета движется, оставляя за собой часть своего вещества, испаряющегося под действием солнечного излучения, что образуется светящийся хвост.

Пояснение: При удалении от Солнца кометы практически не видны.

Название Галактика изначально относилось исключительно к наименованию звёздной системы, в которую входит Солнечная система. С открытием других галактик, это название стало использоваться для всех подобных объектов. В случае упоминания Млечного Пути, его обозначают Галактика (с заглавной буквы) ↑

Источник