Элементы специальной теории относительности. Постулаты СТО. Эффект Доплера. Доплеровское смещение спектральных линий. Синхротронное излучение.

СТО –теория пространства-времени для областей, в которых поля тяготения пренебрежимо малы и в которых могут быть введены локально инерционные системы отсчёта.

Постулаты СТО: 1)Принцип относительности: Все физические процессы протекают одинаково во всех инерциальный системах отсчёта. 2)Принцип постоянства скорости света: Скорость света не зависит от скорости движения источника или приемника излучения.

Следствия из постулатов СТО:1)Преобразования Лоренца; 2)Сложение скоростей; 3)Сокращение линейных размеров; 4)Замедление времени; 5)Эффект Доплера.

1)Преобразования Лоренца. Пусть x, y, z–неподвижная система координат; a, b, c–система координат, которая движется со скоростью vотносительно x, y, zвдоль оси x. Тогда:

; b=y; c=z; ;

2)Сложение скоростей: ; ; ;

3 и 4)Сокращение линейных размеров и замедление времени: ; ;

5)Эффект Доплера – изменение частоты колебаний или длиныволны, воспринимаемой наблюдателем при движении источникаколебаний и наблюдателя друг относительно друга:

где ν0 – частота колебаний неподвижного источника, u – скоростьисточника, θ – угол между направлением движения источника инаправлением на приёмник.

• При θ = 0 и θ = π – продольный эффект Доплера, при θ = π/2 –поперечный эффект Доплера.

• Эффект Доплера играет исключительно важную роль вастрофизике, т.к. позволяет на основании положения

спектральных линий судить о движении небесных тел.

• Эффект Доплера позволяет также определить угловую скоростьвращающегося тела. Вследствие вращения Солнца его восточныйкрай приближается к наблюдателю, а западный – удаляется.Поэтому спектральные линии излучения на восточноми западном краяхСолнца вблизи его экватора сдвинуты относительно друг друга.

Измерения доплеровского смещения линий в спектрах излучениядалёких галактик привели к выводу о расширяющейся Вселенной(красное смещение).

Синхротронноеизлучение— электромагнитноеизлучение, испускаемое заряженнымичастицами, движущимися срелятивистскимискоростями по траекториям искривлённыммагнитным полем.

 

Общие сведения о Солнечной системе. Состав и структура, характер  движения объектов. Планеты земной группы и планеты-гиганты. Спутники планет. Карликовые планеты и их спутники. Малые тела.Пояс Койпера. Гелиосфера. Облако Оорта.

Солнечная система

• Солнечная система – планетная система, включающая в себя Солнце и все естественные космические объекты,обращающиеся вокруг Солнца: планеты и ихспутники, астероиды, кометы,метеорные тела, космическую пыль.

• Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарноймассы всей Солнечной системы.

Планеты

• Планета — это небесноетело, которое:обращается вокруг звезды, не является звездой, обладает достаточной массой, чтобы иметь форму, близкую ксфере, вблизи орбиты которого имеется «пространство, свободное отдругих тел».

Планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс,Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Спутники планет

• Спутник - объект, вращающийся вокругцентрального тела так, что центр масс системынаходится внутри центрального тела.

• У Земли один естественный спутник – Луна. Барицентрорбиты Луны находится примерно на расстоянии 4700 кмот центра Земли.

• У Марса два спутника – Фобос и Деймос.

• У Юпитера известно 63 спутника и система колец.

• У Сатурна известно 62 спутника и система колец.

• У Урана известно 27 спутников и система колец.

• У Нептуна известно 13 спутников и система колец.

Карликовые планеты

• Карликовая планета — небесноетело, которое:обращается по орбите вокруг Солнца, имеет достаточную массу для того, чтобы под действием сил гравитацииподдерживать гидростатическое равновесие и иметь близкую к округлойформу, не доминирует на своей орбите т.е. не может расчистить пространство отдругих объектов, не является спутником.

Карликовые планеты занимают промежуточное положение между планетами и малыми телами.• В настоящее время Международным астрономическим союзомофициально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон,Хаумеа, Макемаке, Эрида.• При этом предполагается, что по меньшей мере ещё 40 изизвестных объектов в Солнечной системе принадлежат к этойкатегории. У Плутона известно три спутника: большой спутник Харон, атакже два малых спутника – Гидра и Никта. Барицентр системыПлутон—Харон находится вне поверхности Плутона, поэтомуПлутон и Харон считают двойной планетой У Хаумеи иЭриды также имеются спутники.

Малые тела Солнечной системы

• Малые тела Солнечной системы -все малыемалые планеты, в том числе:классические астероиды;«троянцы», «греки» и «кентавры»;транснептуновые объекты (ТНО), исключаякарликовые планеты и все кометы.

Астероиды (малые планеты)

Большая часть известных астероидов движется междуорбитами Марса и Юпитера на средних расстояниях от 2,2 до 3,6 а.е.от Солнца. Эти астероиды составляют пояс астероидов.В поясе астероидов находится от1 100 000 до 1 900 000 астероидов диаметром более 1 км. Диаметр самого большого астероида – Паллады – составляет 500 км.Общая масса всех астероидов главного пояса составляет всего около4% от массы Луны. Масса Цереры — около 32% от общей, а вместе стремя крупнейшими астероидами — Вестой (9%), Палладой (7%) иГигеей (3%) — 51%, то есть абсолютное большинство астероидовимеют ничтожную массу.• Вне главного пояса, по орбитам, близким к орбитеЮпитера, движутся «троянцы» и «греки». Эти двегруппы астероидов расположены в окрестностяхчетвёртой и пятой точек Лагранжа.

Транснептуновые объекты (пояс Койпера)

 Пояс Койпера – область Солнечной системы,находящаяся за орбитой Нептуна, на расстоянии, превышающем30 а.е. от Солнца. Пояс Койпера похож на пояс астероидов, но в20 раз шире и в 20-200 раз превышает пояс астероидов по массе. Вотличие от каменных и металлических астероидов главногопояса, объекты пояса Койпера состоят в основном иззамороженного метана, аммиака и воды.Объекты пояса Койпера и естьтранснептуновые объекты.

Облако Оорта.

• В настоящее время предполагается, что Солнечная системаокружена облаком Оорта, которое служит источникомдолгопериодических комет. Наблюдениями существование облакаОорта пока не подтверждено.• Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта отСолнца составляет от 50 000 до 100 000 а.е. Внешняя граница облака Оорта определяет гравитационнуюграницу Солнечной системы.• Облако Оорта, как предполагают, включает две отдельныеобласти: сферическое внешнее облако Оорта и внутреннее облакоОорта в форме диска.

Видимые движения планет на фоне звёзд. Нижние и верхние планеты. Система мира Клавдия Птолемея, Николая Коперника и Тихо Браге. Конфигурации планет. Синодические и сидерические периоды обращения планет. Гелиоцентрические и геоцентрические долготы. Парад планет.

Видимые движения планет на фоне звёзд. Нижние и верхние планеты

По видимому движению планет все планеты делятся на нижние(Меркурий и Венера) и верхние(все остальные, кроме Земли). Нижние планеты – планеты, которые не откланяются далеко от Солнца(не больше 48 градусов). Верхние – отходят от Солнца на 180 градусов.

Видимое движение нижних планет происходит так: Например, Венера, может находиться в восточной элонгации, затем Венера движется в попятном направлении с востока на запад, проходит между Солнцем и Землей, т.е. нижнее соединение, и идет к западной элонгации, где она останавливается, и идет в прямом направлении, проходя за Солнцем к восточной элонгации.

Система мира Птолемея

1. Земля шарообразна инаходится в центреВселенной;2. Земля неподвижна;3. Все небесные тела движутсявокруг Земли;4. Движение небесных телпроисходит по окружностямс постоянной скоростью.

Суточное движение всех светилобъяснялось вращениемВселенной как одного целоговокруг неподвижной Земли. Это геоцентрическая система мира.

Система мира Коперника

Это гелиоцентрическая система мира.

1. В центре мира находится Солнце;2. Шарообразная Земля вращается вокруг своей оси и это вращение объясняеткажущееся суточное движение всех светил;3. Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца по окружности, и этообращение объясняет видимое движение Солнца среди звёзд;4. Все движения представляются в виде равномерных круговых движений;5. Кажущиеся прямые и попятные движения планет принадлежат не им, а Земле.

В результате анализа наблюдательных данных Коперник пришёл к выводу, что всепланеты, в т.ч. и Земля, движутся вокруг Солнца примерно в одной плоскости.Луна движется вокруг Земли и, как спутник, вместе с Землёй – вокруг Солнца.Т.к. Меркурий и Венера в видимых движенияхне отходят далеко от Солнца, то их орбиты расположены ближе к Солнцу, чеморбита Земли. Чем медленнее движется внешняя планета, тем дальше онарасположена от Солнца.

Система мира Тихо Браге

Гео-гелиоцентрическаясистема мира:Солнце, Луна и звёзды вращаются вокругнеподвижной Земли,а все планеты и кометы — вокруг Солнца. С расчётной точки зрения эта модель ничем неотличалась от системы Коперника, однакоимела одно важное преимущество, особенно после суда над Галилеем: она не вызывалавозражений у инквизиции.

Конфигурации планет

 C – Солнце, T – Земля

V1 – нижнее соединение, V2 – верхнее соединение

V3 – западная элонгация, V4 – восточная элонгация

M1 – противостояние, M2 – соединение

M3 – западная квадратура, M4 – восточная квадратура

Синодические и сидерические периоды обращения планет

• Синодический период (S) -промежутоквремени между двумя её последовательными одноимёнными конфигурациями.

• Сидерический, период (T) - промежуток времени, за который планета совершает одинполный оборот вокруг Солнца.

• Сидерический период обращения Земли называется звёздным годом (TΔ).

• Непосредственно из наблюдений с Земли можно определить только TΔ исинодические периоды планет.

• Периоды S, T и TΔ связаны уравнением синодического движения:ω = 360/ T – угловое смещение планеты за суткиωΔ = 360/ TΔ – угловое смещение Земли за суткиΔω = |ω – ωΔ| – видимое угловое смещение планеты за сутки

Гелиоцентрические и геоцентрические долготы

 • C – Солнце, • P – внутренняя планета• Т – Земля

• L – гелиоцентрическаядолгота Земли

• l – гелиоцентрическаядолгота планеты

• λ – геоцентрическаядолгота планеты

Парад планет – астрономическое явление, при котором несколько планет Солнечной системы находятся в секторе поля зрения с углом раствора 30 градусов.

 

Общая характеристика планет земной группы. Внутреннее строение и химический состав. Поверхности планет. Типичные формы рельефа. Астроблемы Атмосферы.

Внутреннее строение и химический состав.

• Все планеты земной группы имеют твёрдые оболочки, в которых сосредоточенапочти вся их масса (> 99.99%). Твёрдые оболочки планет находятся в гидростатическом равновесии, несмотря нафазовое состояние, т.к. предел текучести горных пород (для Земли) соответствуетвесу столба единичного сечения высотой всего около 10 км. В строении планет земной группы выделяются кора – самая внешняя и тонкая (10–100 км)твёрдая оболочка, мантия – твёрдая и толстая (1 000–3 000 км) оболочка и ядро.У Земли ядро подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твёрдое).Жидкое ядро, вероятнее всего, есть у Меркурия и Венеры.

• Наиболее распространённые химические элементы твёрдой оболочки Земли:Fe (34.6%), O (29.5%), Si (15.2%), Mg (12.7%). Земная кора состоит в основном изокислов кремния (SiO2) и алюминия (Al2O3). Ядро, по-видимому, состоит изжелеза.

Поверхности планет

Поверхности планет формируют две группы процессов –эндогенные (внутренние) и экзогенные (внешние).Основные эндогенные процессы – это тектоническая ивулканическая деятельность. Вулканическая активность внаибольшей степени характерна для Земли (и спутникаЮпитера Ио). Кроме Земли, вулканические горы имеются наМарсе, Венере, Луне. Долины тектонического происхождения (разломы) имеются наЗемле, Венере, Марсе. Складки тектоническогопроисхождения (горные цепи) хорошо выражены только наЗемле. Важнейшие экзогенные процессы – переработкаповерхности в результате падения метеоритных тел,механическаяэрозия под действием ветра, осадков, воды, ледников. На Земле большой вклад в формирование поверхности вноситатмосферная, водная и ледниковая эрозия. На поверхности всех тел, лишённых плотной атмосферы иобладающих относительно слабой тектонической

активностью, наиболее важный процесс – это метеоритнаябомбардировка.

Атмосферы планет

• Три планеты земной группы (Венера, Земля и Марс) обладаютплотными газовыми атмосферами. Меркурий практически лишён атмосферы. Химический состав атмосферы Венеры: 96,5% СО2; 3,5% N2; водород,вода, угарный газ и некоторые другие газы – в малых количествах.Химический состав атмосферы Земли: 78% N2; 21% О2; 0,9% Ar; 0,1%водяной пар. Химический состав атмосферы Марса: 95% СО2; 2,7% N2; 1,6% Ar;0,2% водяной пар; 0,13% О2.

 

 

Общая характеристика планет-гигантов. Внутреннее строение и химический состав. Атмосферы.

Планеты-гиганты вращаются быстрее, чем планеты земной группы. Примерно 98% суммарной массы планет Солнечной системыприходится на долю планет-гигантов. Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен потокутепла, получаемого планетой от Солнца. Тепловой поток, исходящий изнедр Земли, пренебрежимо мал по сравнению с притоком тепла отСолнца. Планеты-гиганты обладают многочисленными спутниками и кольцами.

Внутреннее строение и химический состав.

• В строении газовых планет-гигантов Юпитера и Сатурна выделяют следующие слои:

1. Верхний слой, состоящий в основном из газообразных водорода и гелия.

2. Слой, состоящий из находящихся всверхкритическом состоянии водорода и гелия. Внутренние слоиЮпитера и Сатурна содержат водород и гелий практически в той жепропорции (по массе), что и Солнце (~70% водорода, ~25% гелия и около5% остальных элементов). Верхние слои (атмосфера) содержат на 10–15%водорода больше.3. Под газожидким водородом находится слой жидкого металлическоговодорода. Протоны и электроны в этом слое существуютраздельно, и он является хорошим проводником электричества. Мощныеэлектрические токи, возникающие в слое металлического водорода,порождают гигантское магнитное поле Юпитера.4.Слой газожидких гидридов (H2O, NH3, CH4).5. Твёрдое (каменное) ядро.

Ледяные планеты-гиганты Уран и Нептун имеютиное строение:1. Атмосфера (верхний слой), состоящий восновном из газообразных водорода и гелия.2. Слой газожидких гидридов (H2O, NH3, CH4) –т.н. «ледяная оболочка», или «океан водногоаммиака».3. Твёрдое (каменное) ядро.

В недрах Урана и Нептуна относительноесодержание тяжёлых элементов большесолнечного.

• Химический состав атмосферы Юпитера: 84% Н2; 16% Не.

 

 

Магнитные поля планет Солнечной системы и физические причины их формирования. Полярные сияния. Излучениепланет.

Магнитные поля планетПлазма солнечного ветра, встречая на своём пути планету, частичноогибает препятствие и частично им поглощается. Картина обтеканиязависит от характеристик препятствия. Имеется три основных варианта:1) планета (или спутник) не имеет ни атмосферы, ни магнитного поля(Луна);2) есть атмосфера, нет собственного магнитного поля (Венера);3) есть значительное магнитное поле; наличие или отсутствие атмосферыне играетроли (Меркурий, Земля, Юпитер).

В первом случае за планетой образуется плазменные тень и полутень. Во втором случае солнечный ветер, набегающий на атмосферу, образуетударную волну. За фронтом ударной волны расположена переходнаяобласть, в которой скорость частиц солнечного ветра меньше, аконцентрация – больше, чем в невозмущённом солнечном ветре. Плазмасолнечного ветра прижимает ионосферу ближе к поверхности надневной стороне планеты.Некоторые планеты имеют сильные магнитные поля. В этомслучае также образуется ударная волна и переходная область,но частицы солнечного ветра отклоняются магнитным полемпланеты в ней задолго до того, как они вступают всоприкосновение с ионосферой.

Магнитное полеЗемли удерживает огромноеколичество заряженных частиц –электронов и протонов. Частицызаполняют огромные кольца, илипояса, охватывающие Землювокруг геомагнитного экватора.

Существует два основных радиационных пояса Земли. Внутренний пояс состоит из протонов с энергиями около 108 эВи электронов с энергиями 20–500 кэВ. Этот пояс начинается на высоте2400 км и заканчивается на высоте 5600 км. Внешний пояс расположен навысотах от 12 000 до 20 000 км и состоит преимущественно из электроновс меньшими энергиями.

Магнитосфера - вся область околоземного пространства, заполненная заряженнымичастицами, движущимися в магнитном поле Земли. Она отделена от межпланетного пространствамагнитопаузой. Вдоль магнитопаузы частицы солнечного ветра обтекаютмагнитосферу.Влияние солнечного ветра на земное магнитное поле иногда бывает очень сильным.Локальные характеристики солнечного ветра изменяются и совершают колебанияиногда в течение нескольких часов, а затем восстанавливаются до прежнего уровня.Такие явления возникают в результате вспышек на Солнце и называютсямагнитными бурями. В высоких широтах во время возмущений магнитного поля наблюдаются полярныесияния. Спектр полярных сияний состоит из эмиссионных линий и полос,прежде всего зелёной и красной линий кислорода (5 577 и 6 300 Å).

Частицы солнечного ветра захватываются магнитным полем Земли и наполняютвнешний радиационный пояс. В полярных районах электроны и протоны, двигаясьпо спирали вдоль силовых линий, могут проникать в атмосферу даже приотносительно малых энергиях. В верхних слоях атмосферы частицы солнечного

ветра создают дополнительную ионизацию и возбуждают свечение, наблюдаемое ввиде полярных сияний.

Излучение планет• Солнечное излучение, падающее на планету, частичноотражается в космическое пространство и частичнопоглощается. Поглощённая энергия нагревает поверхность иатмосферу и переизлучается в длинноволновой областиспектра. Поэтому спектр излучения планеты содержит двамаксимума. Один из них соответствует отражённомусолнечному излучению, второй – тепловому. Доля солнечной энергии, отражённая от планеты, называетсясферическим альбедо: ;где Ф0 – падающий поток солнечного излучения, Ф – поток,рассеянный планетой по всем направлениям. У Земли Асф = 0,39.

 

 

Планеты у других звёзд (экзопланеты). Методы обнаружения экзопланет. Типы планет. Коричневые карлики. Обитаемая зона.

• Экзопланета— планета, обращающаяся вокруг звезды, не являющейся Солнцем• На июнь 2012 года известно778 экзопланет в 624 планетных системах, при этом в 101 обнаружено более одной планеты.

Астрометрический метод обнаружения экзопланет

Т.к. планета и звезда обращаются вокруг общего центра масс, то при массе планеты порядка массы Юпитера и орбитальном периоде около 12 лет амплитуда периодических отклонений звезды от прямолинейной траектории,обусловленной собственным движением звезды в Галактике, должна составлять около (0,5–1)*10^-3 угловых секунд. Такая величина слишком мала для того, чтобы быть уверенно зарегистрированной с поверхности Земли.

Затменный метод обнаружения экзопланет

Затменный (транзитный) метод. Ослабление света звезды при прохождении крупной планеты по её диску может достигать около 1%. Т.о., в случае затмения Солнца Юпитером продолжительность затмения составит около 27 часов, а период следования затмений – 12 лет, при глубине затмений ~0,01^m. С помощью такого метода открыто более 15% планет.

Гравитационная линза

Гравитационная линза – массивный объект, искривляющий своим гравитационным полем направление распространения излучения. В результате этого возникают изображения-«духи» или «призраки», причём яркость «призраков» может быть много больше яркости самого линзируемого объекта.

С помощью такого метода открыто около 5% планет.

Доплеровский метод обнаружения экзопланет

Четвёртый способ – доплеровский, основанный на точном измерении доплеровских смещений линий в спектре звезды.

Для гарантированного обнаружения планеты при помощи доплеровского сдвига спектральных линий излучения, обусловленного возмущением движения звезды, необходима точность измерения лучевой скорости звезды порядка 1 м/с. В настоящее время такая точность уже достигнута, а с помощью такого способа открыто более 80% планет.

Типы планет По массе планеты разделяют на 3 типа: 1)Гиганты, или юпитеры; 2)Нептуны 3)Планеты земного типа.1)Юпитеры – планеты с массой от 0,19 до13 масс Юпитера. Имеют химический состав, очень близкий к звёздному. Имеют слой водорода, находящегося в металлической фазе. Средняя плотность – 0,28-12 г/см³. Нептуны – планеты с массами от 7 до 60 масс Земли. Состоят в основном из льдов и горных пород. Доля водорода и гелия не более 15-20%. Давление в недрах планеты недостаточно для перехода водорода в металлическую фазу. Средняя плотность – 1,3-2,2 г/см³. Планеты земного типа – планеты с массами меньше 7 масс Земли. Состоят в основном из силикатов и железа. Средняя плотность – 3,5-6 г/см³.

Коричневые карлики – субзвёздные обьекты с массами около 12,57-80,35 масс Юпитера. В них, так же, как и в звёздах главной последовательности, идут термоядерные реакции, но, в отличие от них, они не могут компенсировать потери энергии на излучение и довольно быстро остывают, превращаясь в планеты.

Обитаемая зона – область в окрестностях звезды, в которой, исходя из расчётов, на поверхности планеты, находящейся в этой зоне, условия будут близки к условиям на Земле.

 

 

Гипотезы Канта, Лапласа и Джинса происхождения Солнечной системы.Современная аккреционная теория происхождения и эволюции планетных систем.

Гипотезы Канта и Лапласа

Гипотеза Канта: Солнечная системаобразовалась из облака газа и пыли. В центре облака возникло Солнце,в периферийных частях – планеты.

Гипотеза Лапласа: в процессе образованияпланет большую роль может играть вращение первичной туманности.

При сжатии планетной туманности массой М на элемент массой mдействуют две силы: сила тяжести Fт и центробежная сила Fцб: ; ; ;

Центробежная сила при сжатии растёт быстрее, чем сила тяжести, апри их равенстве возникает ротационная неустойчивость, прикоторой туманность сплющивается, и с её экватора отделяетсявещество. Из выброшенного вещества вокруг туманности образуютсяплоские кольца. Лаплас полагал, что газ, выброшенный из туманности,впоследствии конденсируется в планеты.

Неполнота гипотезы Канта – Лапласа заключается в том, что в Солнечной системе 98% момента количества движения принадлежитпланетам и только 2% – Солнцу. Если же момент количества движенияотнести к единице массы (удельный угловой момент), то различиеполучается уже не в 50, а в 50 000 раз.

Гипотеза Джинса

Гипотеза Джинса: Солнце, как и другие звёзды, сформировались безпланетной системы, а планетная система сформировалась только врезультате того, что другая звезда прошла рядом с Солнцем настолькоблизко, что вырвала из него часть вещества, в результате конденсациикоторого образовались планеты.

Недостаток гипотезы Джинса:Удельный угловой момент выброшенного из Солнца вещества не может бытьбольше, чем соответствующий угловой момент проходящей мимо звезды. Для образования Солнечной системы по Джинсу необходимо, чтобы Солнце идругая звезда встретились со скоростью около 5 000 км/с, что на порядокбольше, чем параболическая скорость в Галактике (300 км/с).

Аккреционная теория происхождения и эволюции Солнечной системы

• Звёзды солнечного типа образуются в газопылевых комплексах с массой ≥ M(Солнца).

Первый этап:

Уплотнение облака межзвёздного вещества, состоящего из молекул (Н2, Н2О, ОН и др.) и пыли.Возможно, что это уплотнение началось в результате взрыва сверхновой (СН) звезды под действием ударной волны, которая распространилась от неё во все стороны.Неоднородное сжатие продолжается в течение лет.

Второй этап

Если в некотором объёме, заполненном газом и пылью, масса вещества превысит определённую критическую величину (порядка массы звезды), то оно начнёт сжиматься по действиемсилы тяготения – происходит гравитационный коллапс. Начавшее сжиматься массивное облако, участвующее в общем вращении Галактики, не может сжаться до высокой плотности из-за большого момента количества движения. Поэтому облако распадается на фрагменты, один из которых впоследствии порождает Солнце и Солнечную систему. Часть момента вращения при этом переходит в момент относительного движения фрагментов. В центре сжимающегося фрагмента образуется сгущение пыли и газа, которое является ядром аккреции. Процесс аккреции – это захват окружающей разреженной среды, приток которой постепенноувеличивает массу ядра. Гравитационный коллапс продолжается в течение  лет.

Третий этап

Когда масса центрального сгущения достигает ~0,1M(Солнца), вещество становится непрозрачным, температура возрастает и пыль испаряется. Вскоре после испарения пыли происходит диссоциация молекулярного водорода. Центральное сгущение сжимается, образуя газовую протозвезду Формирование протозвезды происходит всего за 10–100 лет.Аккреция межзвёздного вещества Протосолнцем продолжается, его масса и радиус увеличиваются. Ещё примерно через  лет масса достигает современного значения, а радиусстановится примерно в 100 раз больше современного.Приток межзвёздного вещества прекращается. Начинается стадия гравитационного сжатия Протосолнца. В течение этого периода уже существует дискообразная газопылевая протопланетная туманность, центром которой является Протосолнце.Протопланетная туманность формируется благодаря ротационной неустойчивости одновременно с Протосолнцем, но продолжает расти в процессе дальнейшей аккреции. Диск протопланетной туманности приобретает кольцевую структуру. При этом часть пылевого вещества, испарившегося в период образования протозвезды, вновь возвращается в твёрдую фазу – происходит процесс конденсации. Чтобы объяснить наблюдаемое распределение момента количества движения в Солнечной системе, в современных моделях предполагается, что газ в протопланетной туманности является частично ионизированным, а Протосолнце имеет значительное магнитное поле. В результатевзаимодействия плазмы и поля возникают газовые потоки, передающие момент в протопланетную туманность.

Четвёртый этап

Продолжается гравитационное сжатие Протосолнца. Его размеры уменьшаются, приближаясь ксовременным. Солнечный ветер, интенсивность которого намного выше, чем в современную эпоху, выметает газ из внутренних областей протопланетной туманности. Пылевое вещество протопланетной туманности всё более конденсируется к некоторой средней плоскости. Пылинки сталкиваются всё чаще, появляются всё более крупные частицы. Идёт процесс аккумуляции твёрдых тел. Возникают планетезимали Сначала допланетные тела двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом, и вычерпывали окружающее рассеянное вещество. Гравитационное взаимодействие тел, усиливавшееся по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты, увеличивая эксцентриситеты и наклоны к центральной плоскости диска.Формируются несколько особо крупных тел, которые становятся ядрами аккреции, вокруг которых происходит формирование планет земной группы. Этот этап продолжался около 100 млн. лет.

 

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 467; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!