Солнечной системы

Солнце и солнечная система

8.1 Краткие сведения о Солнце и о происхождении планет

солнечной системы

Солнце – относительно небольшая звезда спектрального класса G, такие звезды называют желтыми карликами. Но по земным меркам – это огромный раскаленный плазменный шар, его радиус составляет примерно 7∙10⁸ м, что примерно в 109 раз больше земного радиуса. Несмотря на то, что на (98…99) % Солнце состоит из легких атомов водорода^* и гелия, его масса в 330 тыс. раз превышает массу Земли и составляет около 2∙10³⁰ кг при средней плотности 1,41 г/см³.

Спектр излучения Солнца (как и любого нагретого тела) является сплошным. Зная длину волны, соответствующую максимуму спектрального распределения теплового излучения, можно определить температуру излучающей поверхности (закон смещения Вина). В случае Солнца говорить об излучающей поверхности сложно, т.к. в создании потока излучаемой энергии принимает участие не только т.н. фотосфера (толщина этого нижнего слоя солнечной «атмосферы»^** составляет 200 – 300 км), но и другие слои наружной области Солнца. Тем не менее, понятие «эффективная температура поверхности Солнца» широко используется, ее величина Т_эфф ≈ 6000 К. В центральной же области Солнца, там, где идут реакции ядерного синтеза, величину температуры оценивают цифрами 10…15 МК.

Температура Т поверхности любого излучающего тела определяет не только форму спектрального распределения, но и плотность мощности излучения, которая в соответствии с законом Стефана-Больцмана пропорциональна Т⁴. Согласно расчетам, полная мощность солнечного излучения составляет около 4∙10²⁶ Вт, а плотность мощности этого излучения у поверхности Земли (над атмосферой) составляет около 1,4 кВт/м².

Считается, что возраст Солнца близок к 5 млрд. лет, это означает, что наше светило является звездой 2-го (или еще более позднего) поколения. Считается также, что Солнце (как и другие звезды) образовалось из медленно вращающегося облака межзвездного газа и пыли, которое сжа­лось под воздействием собственной тяжести. Центральная область сжимающегося облака постепенно становилась все плотнее и горячее, образуя т.н. протозвезду, которая продолжа­ла сжиматься и разогреваться до тех пор, пока в ее ядре не началась реакция синтеза ядер гелия из протонов.

^* Строго говоря, вещество Солнца – это смесь протонов, ядер гелия и свободных электронов, т.к. электронные оболочки атомов при огромных значениях давления и температуры во внутренних областях Солнца полностью разрушены. Атомы водорода, гелия и других элементов существуют лишь в «холодных» поверхностных слоях солнечной атмосферы.

^** Понятие «солнечная атмосфера» достаточно условно, т.к. резкой границы между «телом» Солнца и его внешней газовой оболочкой нет. Такая граница есть только у Земли и у планет земной группы, поверхность которых представляет собой твердую кору.

В настоящее время нет общепризнанных гипотез, объясняющих образование планет и планетных систем. Согласно наиболее распространенным представлениям, планетные системы формируются из материала тех же газово-пылевых туманностей, что и сами звезды. По мере сжатия протозвездного облака скорость его вращения вокруг собственной оси увеличивается (в соответствии с законом сохранения момента импульса), при этом возрастают радиальные центробежные силы, под действием которых происходит истечение вещества из экваториальной области и образование т.н. газовых дисков. Вместе с массой звезда теряет момент количества движения, что несколько ускоряет процесс сжатия ее центрального сгущения, а рассеянное в экваториальной плоскости вещество является источником протопланетного материала. Сначала по мере остывания путем конденсации газа образуются твердые частицы, из которых впоследствии образуются сгустки вещества – как протопланеты, так и некие «зародыши» других космических тел.

В пользу подобной гипотезы свидетельствует тот факт, что орбиты всех планет Солнечной системы лежат в плоскостях, близких к экваториальной плоскости Солнца, кроме того, все планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении. Более тяжелые элементы, такие, как железо и кремний, сконденсировались ближе к Солнцу и сфор­мировали внутренние планеты, в то время как более легкие элементы, включая частички льда, ос­тались на внешней окраине диска и сформи­ровали внешние планеты.

Еще в конце ХХ в. было твердо установлено, что Солнце – далеко не единственная звезда, вокруг которой обращаются планеты. По разным оценкам процент звезд, имеющих планетные системы, составляет от 10 до 50.

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник большинства других известных видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра и др.).